본 연구에서, Daubechies'Mother Wavelet를 이용한 이산 웨이블렛 변환(Discrete Wavelet Transform)에 기초한 새롭고 효과적인 특정추출방법을 제안하였다. 특정추출을 이용하여 응용방향을 설명하고 또는 통계적 파라메터의 평가를 행하였다. 본 연구에서는 다음과 같은 몇 가지 사실을 알 수 있었다. 1. 시스템에서 발생된 (인가전압이 0[V]) 노이즈라 볼 수 가있는 렌덤노이즈(Random Noise)를 디지털필터인 FIR(Finite Impulse Response)필터를 통하여 상당한 노이즈를 억제할 수가 있었다. 2. 이산 웨이블렛 변환 시 레벨 1~4까지 변환한 결과 최적의 변환상태 Level-3을 기준으로 하였다. 3. 특정추출 파라메터는 음향방출신호의 최대값, 평균값, 분산, 왜도, 첨쇄도를 특정추출파라메터로 이용하였다. 4. 특정추출 결과를 이용하여 전체 열화시간 중 대표적 음향방출신호 중 초기열화신호, 중기열화신호, 말기열화신호를 얻을 수 있었다. 이런 특정추출을 통하여 변압기열화상태를 진단할 수 있는 가능성을 확인 할 수가 있었다.
본 논문에서는 금속 연소관, 단열 고무 그리고 내열 복합재로 구성된 연소관 조립체의 접착 체결 상태를 확인하기 위해 변형률, 음향방출 신호 그리고 초음파 시험자료를 이용한 비파괴 시험 방법이 제시되었다. 또한 내압 상태에서 연소관 조립체의 각 계면 접착 상태를 정량적으로 평가하기 위해 유한요소 해석이 수행되었다. 공압 시험 중 계측한 변형률 값과 음향방출 신호 상관관계 연구를 통해 연소관 조립체의 접착 건전성 평가가 가능했다. 그리고 연소관 조립체의 여러 접착 계면 중 첫 번째 계면인 연소관과 고무간의 접착은 초음파 방법으로 분류하였다. 이러한 연구를 통해 연소관 조립체의 모든 접착 계면은 1) 초기 완전 미접착, 2) 공압 시험 중 완전 접착 분리, 3) 공압 시험 중 부분 접착 분리, 4) 완전 접착 등 4가지 형태로 분류 및 검출되었다.
절연체 내부의 보이드로 인하여 부분방전이 발생하면 국부파괴와 완전절연파괴의 원인이 된다. 부분방전으로 생기는 트리잉은 절연재료를 열화 시키고 절연 수명을 단축시키는 중요한 원인이 되므로 절연파괴를 미연에 하여 절연재료 수명을 예측할 수 있는 방법에 대한 연구는 매우 중요하다. 이러한 관점에서 본 연구는 부분방전 및 음향방출 시스템을 이용한 컴퓨터 시스템을 개발하여 각 시스템의 장점을 이용함으로써 열화진단을 실시하였다. 부분방전 시스템의 장점은 음향에 비하여 검출 신호가 양호하고, 고전압 절연 장치의 신뢰성을 평가하기에 적합하다. 또한 음향방출 시스템의 장점은 전자기의 영향을 받지 않고, 열화 과정을 실시간으로 관찰할 수 있다는 것이다. 이 두 가지의 장점을 복합적으로 이용하면 절연재료 내부에서 발생하는 트리의 위치와 부분방전을 효과적으로 할 수 있다. 열화분석 방법으로 먼저 부분방전 펄스와 음향방출 펄스를 희귀분석하여 T검정에 의한 상관계수와 결정계수를 구하여 비교해본 결과 부분방전과 음향방출 펄스는 대체적으로 비슷한 형태를 보였다. 이것은 Yoshimura와 Fujita의 연구 결과와 일치하였다.
본 논문에서는 유도 전동기 결함 중 가장 많은 비중을 차지하는 베어링의 복합 결함을 검출하기 위해 음향 방출 신호와 이를 영상화하여 질감 분석을 이용한 결함 검출 방법을 제안한다. 영상화된 결함 신호가 갖는 엔트로피, 픽셀의 동질성 및 에너지 특징을 분석하고, 그레이-레벨 동시발생 행렬을 통해 영상의 에너지, 동질성 및 다양성의 세 가지 질감 특징을 추출한다. 추출된 세 가지 질감 특징을 퍼지-ARTMAP(Fuzzy-ARTMAP)의 입력으로 사용하여 베어링의 외륜-내륜, 내륜-롤러 및 외륜-롤러에 대한 복합 결함을 분류한다. 총 10회에 걸쳐 제안한 방법의 분류 성능을 평가한 결과, 100%의 분류 정확성을 보였다.
본 논문에서는 저속으로 회전하는 유도 전동기의 베어링 결함을 검출하기 위해 음향 방출 신호와 히스토그램 모델링을 이용하는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 정규화된 결함 신호가 구성하는 히스토그램의 포락선을 모델링하여, 부분 상관 계수와 DET(Distance Evaluation Technique) 기법을 이용하여 결함 유형별 고유한 특징을 추출 및 선택한다. 추출된 특징을 SVR(Support Vector Regression) 분류기의 입력으로 사용하여 베어링의 내륜, 외륜 및 롤러 결함을 분류한다. 최적의 분류 성능을 위해 SVR 커널함수의 매개변수를 0.01에서 1.0까지 변화시키고, 특징 개수는 2에서 150까지 변화시키면서 실험한 결과, 0.64-0.65의 매개변수와 75개의 특징 개수에서 제안한 방법은 약 91%의 분류 성능을 보였고, 또한 기존의 결함 분류 알고리즘보다 높은 분류 성능을 보였다.
Recently, aerospace structures have lightweight trend in order to reduce the cost of fuel and system, Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) can give the ability to reduce weight at 20~50% as the substitution of metal alloy, and there are advantages such as high Non-rigid, specific strength and anti-corrosion, but it is difficult to prove its destruction properties due to heterogeneous structure and anisotropy. In this study we designed specimen, inducing distinguishing destructions of material (for example, matrix crack, fiber breakage, and delamination) by using the Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) which is used in a real aircraft, to apply acoustic emission technique to aerospace structures. And we gained data via tensile testing and acoustic emission technique, from which each fault signal was classified respectively by using AE parameters and waveform.
The characteristics of AE(Acoustic Emission) signal is related to cutting conditio, tool material, and tool geometry in metal cutting. The relation between AE signal and tool life was investigated experimentally. Experiment is carried out by gear shaping and SCM 420 workpiece. AE RMS voltage were increased according totool wear. It is suggested that maximum value of AE RMS voltage is an effective parameter to monitor tool life.
우주 발사체는 매우 높은 신뢰도의 경량구조가 필요하다. 비 파괴검사 방법 등을 이용한 구조 건전성 관리가 중요하다. 본 논문에서는 우주발사체의 제작 및 검사에 실제 사용되었던 비 파괴검사 사례 중 일부를 정리하였다. 검사 방법으로는 초음파, X-ray, tapping, 음향방출 등이 사용되었고, 하드웨어로는 페이로드 페어링, 고압탱크, 체결부 및 접합부 등을 대상으로 하였다. 페이로드 페어링에서는 샌드위치 미접착 검사의 정량적 기준을 제시하였고, 고압탱크는 내압 인증시험시 내압증가에 따른 음향방출 데이터를 정리하였다. 샌드위치 체결부에서는 음향방출 신호의 주파수 변화에 따른 파손모드를 분석하였고, 이종재료 접합 구조에서는 미접착부 초음파검사를 위한 표준시편을 제시하였다. 이러한 분석 및 기록은 발사체 시스템을 구성하여 어떠한 상황이 발생하여도 신속하게 판단할 수 있는 근거가 될 수 있으며 발사체 시스템의 신뢰도를 높여주는 역할을 한다.
Kim, Dae-Sik;Park, Joung-Man;Jung, Jin-Kyu;Kong, Jin-Woo;Yoon, Dong-Jin
Composites Research
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제17권4호
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pp.61-67
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2004
Micromechanical 시험법과 음향방출을 이용하여 단일 basalt 섬유 강화 에폭시 복합재료의 비파괴 손상감지능을 평가하였다. 음향방출 센서로는 PZT 및 고분자 PVDF와 P(VDF-TrFE)를 사용하였고 단섬유 강화 시험법에서 각 센서 종류에 따른 손상감지능을 상호 비교하였다. 고분자 센서는 시편 표면에 부착시키거나 내부에 함침시켜 사용하였지만 PZT 센서는 표면에 부착하여 사용하였다. 고분자 센서를 시편 표면에 부착시킨 경우와 함침시킨 경우 감지능은 비슷하였지만 부착의 경우 debonding 신호가 많아 함침 시키는 방법이 손상감지에 더 효과적이었다. 손상 감지능은 PZT센서가 가장 높았고, 함침 및 부착 모두에서 PVDF와 P(VDF-TrFE) 센서의 손상감지능은 거의 비슷하였다.
장섬유 복합재료는 항공우주 구조물, 로봇 팔 등의 구조물에 광범위하게 적용되고 있으며, 복합재료의 비파괴 검사방법에 대한 연구는 구조의 안전성과 신뢰성을 향상시키기 위하여 매우 중요한 연구 분야로 대두되고 있다. 본 논문에서는 AE 선호의 특정주파수 성분을 추출할 수 있는 풍조회로를 가진 AE 신호 분석 장비를 설계, 제작하였다. 제작된 AE 신호 분석 장비에 충격이나 기계적 진동 등과 같은 외란을 가하였을 때 제작된 AE 신호 분석 장비의 잡음레벨은 상용 AE 신호 분석 장비의 잡음레벨보다 매우 낮은 값을 나타내었다. 또한 복합재료 시편의 정, 동적 인장시험 하에서 제작된 AE 분석 장비는 상용 장비와 통일한 수준의 복합재료 파손감지능력을 나타냄을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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