한국음향학회지 (The Journal of the Acoustical Society of Korea)

  • 제29권8호
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  • Pages.483-490
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  • 2010
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  • 1225-4428(pISSN)
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  • 2287-3775(eISSN)
한국음향학회 (The Acoustical Society of Korea)
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IDT형 Lamb 파 센서에 의한 판상의 균열 검출

Detection of a Crack on a Plate by IDT Type Lamb Wave Sensors

  • 투고 : 2010.10.05
  • 심사 : 2010.10.27
  • 발행 : 2010.10.30
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초록

본 논문에서는 판 형상의 구조물에 발생한 균열의 형상과 개수 등을 진단할 수 있는 Inter-Digital Transducer (IDT)형 Lamb 파 센서를 제안하고 그 타당성을 실험적으로 검증하였다. IDT형 Lamb 파 센서는 기존의 패치형 압전 센서보다 작동 주파수의 조절이 용이하고, finger의 형상에 의해 지향성을 조절할 수 있다는 등의 장점이 있다. 본 논문에서는 무지향성을 가지는 환상형 IDT형 센서와 높은 지향성을 가지는 사각형 IDT형 센서를 설계, 제작하고, 이들에 의해 알루미늄 판을 전파하는 Lamb 파의 전파시간과 진폭의 변화를 측정, 분석하여 판 내에 발생한 균열의 길이, 개수 및 각도를 평가하고, 제안한 IDT 센서의 효용성을 고찰하였다.

In this paper, an Inter-Digital Transducer (IDT) type Lamb wave sensor is proposed to estimate the geometry and number of cracks on a plate structure, and its validity is checked through experiments. This IDT type sensor is more readily controllable than conventional patch type piezoelectric sensors to modify its operation frequency and directionality by altering its finger patterns. In this work, omni-directional annular IDT and highly directional rectangular IDT sensors are designed and fabricated. The IDT sensors are used to diagnose the length, number and orientation of cracks on an aluminum plate by measuring the amplitude and time of flight of Lamb waves. The results are analyzed to discuss the efficacy of the IDT sensors.

키워드

참고문헌

  1. D. C. Worlton, "Experimental confirmation of Lamb Waves at megacycle frequency," Journal of Applied Physics, vol. 32, pp. 967-971, 1961. https://doi.org/10.1063/1.1736196
  2. J. S. Popovics, "Recent developments in NDT and SHM in United State," Non-Destructive Testing in Civil Engineering Nantes, 2009.
  3. A. Lhémery, "Impulse-response method to predict echo responses from defects in solids. Part I. Theory," Journal of the Acoustical Society of America, vol. 98, pp. 2197-2208, 1995. https://doi.org/10.1121/1.413334
  4. Z. Su, L. Ye and Y. Lu, "Guided Lamb waves for identification of damage in composite structures: A review," Journal of Sound and Vibration, vol. 295, pp. 753-780, 2006. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2006.01.020
  5. 김병수, 권혁상, 김진욱, 노용래, "압전센서를 이용한 구조물 국부/광역 손상 진단 시스템," 한국음향학회지, 28권, 4호, 308-317쪽, 2009.
  6. D. Supriyo, Surface Acoustic Wave Devices, Prentice-Hall, 1986.
  7. R. S. Muller, R. T. Howe, S. D. Senturia, R. L. Smith, and R. M. White, Microsensors, IEEE Press, New York, 1991.
  8. O. Tigli, M. E. Zaghloul and Fello, "Design, Modeling, and Characterization of a Novel Circular Surface Acoustic Wave Device," IEEE Sensors Journal, vol. 8, 2008.
  9. M. Veidt, T. Liu and S. Kitipornchai, "Modeling of Lamb waves in composite laminated plates excited by interdigital transducers," NDT&E international, vol. 35, pp. 437-447, 2002. https://doi.org/10.1016/S0963-8695(02)00018-X
  10. J. L. Rose, S. P. Pelts and M. J. Quarry, "A comb transducer model for guided wave NDE," Ultrasonics, vol. 36, pp. 163-169, 1998. https://doi.org/10.1016/S0041-624X(97)00042-5
  11. E. Hong, S. V. Krishnaswamy, C. B. Freidhoff and S. Trolier-McKinstry, "Micromachined piezoelectric diaphragms actuated by ring shaped interdigitated transducer electrodes," Sensors and Actuators, pp. 520-526, 2005. https://doi.org/10.1016/j.sna.2004.10.019