• 비파괴검사학회지
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• 제32권5호
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• pp.540-544
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• 2012

위상배열 기술에 기반을 둔 통상의 초음파검사에서처럼, 자왜형 원거리 초음파검사에서도 실시간 수신신호 처리를 위해 복잡한 전자회로들을 사용하여왔다. 본 연구는 위상 보상, 노이즈 필터링, 파형 변환 등과 같은 필수적인 작업들을 기존의 하드웨어 접근보다는 소프트웨어 접근을 이용하여 수행할 때, 보다 유연하고 효율적인 실시간 신호처리가 가능해진다는 것을 보여준다. 이는 비용효율적인 원거리 초음파검사 시스템 구축과 검사 결과 분석에 기여할 것이다.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권2호
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• pp.227-239
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• 2020

Despite proven effectiveness and accuracy in laboratories, the existing damage assessment based on guided ultrasonic waves (GUWs) or acoustic emission (AE) confronts challenges when extended to real-world structural health monitoring (SHM) for railway tracks. Central to the concerns are the extremely complex signal appearance due to highly dispersive and multimodal wave features, restriction on transducer installations, and severe contaminations of ambient noise. It remains a critical yet unsolved problem along with recent attempts to implement SHM in bourgeoning high-speed railway (HSR). By leveraging authors' continued endeavours, an SHM framework, based on actively generated diffuse ultrasonic waves (DUWs) and a benchmark-free condition contrast algorithm, has been developed and deployed via an all-in-one SHM system. Miniaturized lead zirconate titanate (PZT) wafers are utilized to generate and acquire DUWs in long-range railway tracks. Fatigue cracks in the tracks show unique contact behaviours under different conditions of external loads and further disturb DUW propagation. By contrast DUW propagation traits, fatigue cracks in railway tracks can be characterised quantitatively and the holistic health status of the tracks can be evaluated in a real-time manner. Compared with GUW- or AE-based methods, the DUW-driven inspection philosophy exhibits immunity to ambient noise and measurement uncertainty, less dependence on baseline signals, use of significantly reduced number of transducers, and high robustness in atrocious engineering conditions. Conformance tests are performed on HSR tracks, in which the evolution of fatigue damage is monitored continuously and quantitatively, demonstrating effectiveness, adaptability, reliability and robustness of DUW-driven SHM towards HSR applications.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.75-82
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• 2007

본 연구의 목적은 록볼트의 건전도를 평가하기 위하여 록볼트의 비파괴시험을 기술하고 비파괴시험의 적용성을 조사하는 것이다. 록볼트 자체와 그라우팅재를 포함한 록볼트의 건전도를 평가하기 위하여, 수치해석 및 실험적 방법을 이용한 두 가지 방법이 적용되었다. 수치해석적 방법에서는 "DISPERSE" 프로그램을 이용하여 록볼트 시스템에서 유도파 전달시의 분산성분석을 수행하였다. 분산선도 곡선은 지중근입되어 있는 록볼트에 대하여 주변암반과 그라우팅재의 강성에 따라 신호파의 진폭감쇠정도와 주파수변화대비 전파속도의 영향을 보여준다. 이로 부터 록볼트의 건전도시험을 위한 최적의 주파수를 추정할 수 있으며, 그 결과L(1)모드에서$20{\sim}70kHz$가 최적의 주파수대역으로 선정하였다. 실험적 방법에서는 시험체를 제작한 후 현장조건을 모사하여 실내비파괴시험을 실시하였다. 비파괴 실험기법으로는 록볼트 선단부에 가진 센서를 부착, 매입하여 전기신호 가진에 의한 투과법을 적용하였다. 그라우팅과 주변암반에 의해 신호파의 전파속도와 진폭에 영향이 있으며, 그라우팅과 주변암반으로의 leaking 등에 의하여 신호파의 진폭이 감쇠하는 것으로 나타났다. 또한 시험체가 그라우팅으로 피복되어 있을 경우 자유구속 및 지중근입 조건에서 공동결함 크기가 증가함에 따라 무결함부에 비하여 진폭이 증가하였다. 그리고 수진된 신호파의 초동시간이 감소하여 전파속도는 전반적으로 선형적 증가 경향을 보였으며, 진폭변화에 비하여 전파속도가 공동결함비율 변화에 더 민감한 반응을 보였다. 본 연구는 록볼트의 건전도 평가시에 비파괴시험이 매우 유용한 방법임을 확인할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제24권4호
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• pp.32-37
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• 2010

This study presents the attenuation characteristics of the first guided longitudinal wave mode propagating in water-filled, buried steel pipes in order to investigate the effects of soil saturation and compaction on the attenuation patterns. For numerical calculation of attenuation, 10 different combinations of S-wave velocity, P-wave velocity, and soil densities were considered. From the attenuation dispersion curves, which were obtained using Disperse software, we determined that the attenuation decreases as saturation increases, whereas it increases as compaction increases. Over the frequency range from 0.2 to 0.4 MHz, the first longitudinal wave mode has attenuations that are relatively lower than for other ranges, is faster than the first flexural wave mode, and is sensitive to defects aligned in the axial direction. Hence, the first longitudinal wave mode over the mentioned frequency range would be the proper choice for long-range buried pipelines that transport water.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1221-1229
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• 2022

In this work, the guided wave de-bonding area-detecting technique was studied for application to containment liner plates in nuclear power plant areas. To apply this technique, an appropriate Lamb wave mode, symmetric and longitudinal dominance, was verified by the frequency shifting technique. The S0 2.7 MHz mm Lamb wave mode was chosen to realize quantitative experimental results and their visualization. Results of the bulk wave, longitudinal wave mode, and comparison experiments indicate that the wave mode was able to distinguish between the de-bonded and bonded areas. Similar to the bulk wave cases, the bonded region could be distinguished from the de-bonded region using the Lamb wave approach. The Lamb wave technique results showed significant correlation to the de-bonding area. As the de-bonding area increased, the Lamb wave energy attenuation effect decreased, which was a prominent factor in the realization of quantitative tomographic visualization. The feasibility of tomographic visualization was studied via the application of Lamb waves. The reconstruction algorithm for the probabilistic inspection of damage (RAPID) technique was applied to the containment liner plate to verify and visualize the de-bonding condition. The results obtained using the tomography image indicated that the Lamb wave-based RAPID algorithm was capable of delineating debonding areas.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권1호
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• pp.69-72
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• 2013

원거리 초음파검사에서는 송신 혹은 수신 방향성 조종을 위해 보통 1/4 파장의 일정한 간격을 갖는 다수의 동일한 변환기들로 구성된 위상배열 탐촉자를 사용한다. 본 논문은 이 변환기 간격에 기인한 위상차를 보상한 후 구성 수신 신호들을 더하는 과정에서 그 출력신호와 함께 그 입력신호들을 시스템모니터에 나타냄으로써 개별 에코들의 진행방향을 실시간으로 식별할 수 있다는 것을 보여준다. 이 구성 에코들의 보강간섭은 의도된 방향으로 진행한 정방향 에코를 가리키고 반대로 상쇄간섭은 의도된 것과 반대방향으로 진행한 역방향 에코를 암시한다.

• Smart Structures and Systems
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• 제1권3호
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• pp.267-282
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• 2005

This work describes ongoing development of an embedded sensor system for the early detection and prevention of deterioration of reinforcing steel tendons within reinforced concrete. These devices will evaluate the condition of the steel tendon using ultrasonic techniques and then wirelessly transmit this data to the outside world without human intervention. The ultrasonic transducers and the interpretation of the sensed signals that allow detection and prognosis of tendon condition are detailed. Electrical characterization of concrete mixtures used in bridge construction is conducted and a wideband microstrip antenna is designed and fabricated to operate between 2.4 and 2.5 GHz when embedded in such a medium. Simulations and measurements of the embedded antenna element are presented. Transceiver selection and implementation are discussed as well as future work in operational protocols, sensor networking, and power sources. By implementing commercially available off-the-shelf components whenever possible, these devices have the potential to save millions of dollars a year in evaluation, repair and replacement of reinforced concrete.

• 한국음향학회지
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• 제22권1호
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• pp.61-68
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• 2003

유도초음파는 얇은 판재와 다층재료를 평가하는데 널리 사용되는데, 이를 정량적으로 이용하기 위해서는 위상 및 군속도의 분산 곡선은 필수적이다. 본 연구에서는 누수 램파의 후방복사 신호를 측정하기 위한 측정장치를 개발하였다. 시험편을 회전시켜서 입사각을 변화시켰으며, 2차원 평면에서 움직이면서 입사 위치를 바꾸었다. 광대역 초음파 탐촉자를 사용하여 탄성판에서 발생하는 누수 램파 후방복사 신호를 측정하였다. 입사각으로부터 위상속도가 결정되며, 이에 해당하는 램파의 특정모드가 판재 내에 강하게 발생되고, 이 램파는 시험편의 앞뒤로 진행하면서 물속으로 에너지를 방출한다. 동일한 탐촉자를 사용하여 누수 램파의 후방복사 신호를 검출하고, 이 신호의 주파수 성분은 분산곡선에 대한 정보를 지닌다. 입사각도와 수신된 파형의 주파수 분석을 통하여 램파의 위상속도 분산곡선을 구하였다. 또한 특정한 입사각에서 입사점을 변화시키면서 초음파 신호의 시간대역 이동으로부터 군속도를 측정하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제24권4호
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• pp.341-347
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• 2004

발전설비의 중요한 요소인 배관의 효율적인 비파괴검사를 위해, 배관내에 유도초음파를 comb 트랜스듀서를 이용하여 발생시켰으며, 유도초음파를 비접촉 방식으로 수신하기 위해 An(air-coupled transducer)를 적용하였다. comb 트랜스듀서의 요소간격과 이론적인 분산선도로부터 발생가능 한 유도초음파 모드가 예측되었다. 또한 예측된 모드를 수신하기 위해 각 모드의 이론적인 위상속도를 이용하여 ACT의 수신 각도를 결정하였다. 수신모드의 특성을 규명하기 위해 웨이블릿 변환과 2D-FFT를 이용한 시간-주파수해석을 수행하여 이론적인 분산선도와 비교한 결과, 수신된 보드는 이론적으로 예측된 모드와 일치하는 것으로 나타났다.

• 한국생산제조학회지
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• 제23권1호
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• pp.27-31
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• 2014

This paper describes a tomographic imaging technique for evaluating the thickness reduction of a plate-like structure using a noncontact sensor network based on an electromagnetic acoustic transducer that generates shear horizontal plate waves. Because this technique is based on the effect of mode cutoff and time of flight of guided waves caused by a change in thickness, the tomographic image provides information on the presence of defects in the structure. To verify the performance of the method, artificial defects with various thickness reduction ratios were machined in an aluminum plate, and the tomographic imaging results are reported. The results show that the generated tomographic image displays the thickness reductions and can identify their locations. Therefore, the proposed technique has good potential as a tool for health monitoring of the integrity of plate-like structures.