By carrying out numerical analyses and model experiments, this paper presents the attenuation characterization of an L(0,2) guided ultrasonic wave propagating in a buried steel pipe. From this investigation, we first find that the L(0,2) mode has a better attenuation property. Second, it is shown from the numerical analyses that the attenuation increases with increases in the soil embedment length (0, 500, 1000, and 1500 mm) and degrees of saturation (0, 50, 99, and 100%). Third, it is also shown from the model experiment that the attenuation increases as the embedment lengths and soil moisture quantities (0, 10, 20, and 30 kg) increase. Finally, we find that an exponential extrapolation gives a better attenuation prediction because the extrapolation gives similar attenuation patterns between the numerical and experimental results.
Ultrasonic signals transmitted through adhesively bonded plates were used to evaluate parameters related to attenuation and frequency in the adhesively bonded joint. The kinds of bonding materials with a different bonding thickness of constant pressure were used. And ultrasonic diagnosis was evaluated by p-wave sensor of 10MHz. FFT has been performed to determine bond-layer parameters such as effective thickness and frequency for adhesively bonded joint of A16061 plates in comparison with measured to theoretical ratios. When variable thickness exists, the ultrasonic spectrum was changed the frequency wave. The more materials thickness and the higher the frequency, the larger shift was observed. Measured ratios for cases of bond thickness and variety bonding materials are then used to determine bond parameters. The results show that the technique can be applied to the characterization of adhesively bonded joint.
Boiler high-temperature pipelines such as main steam pipe, header and steam drum in fossil power plants are degraded by creep damage due to severe operationg conditions which are high temperature and high pressure for an extended period time. Such material degradation leads to various component failures causing serious accidents at the plants. Conventional measurement techniques such as replica method, electric resistance method, and hardness test method have such disadvantages as complex preparation and measurement procedures, too many control parameters, and therefore, low practicality and they were applied only to component surfaces with good accessibility. In this paper, artificial creep degradation test and ultrasonic measurement for their creep degraded specimens have been carried out for the purpose of evaluation for creep damage which can occur in high-temperature pipeline of fossil power plant. Absolute measuring method of quantitative ultrasonic measurement for material degradation was established, and long term creep degradationtests using life prediction formula were carried out. As a result of ultrasonic tests for crept specimens, we confirmed that the sound velocity decreased and the attenuation coefficient linearly increased in proportion to the increase of creep fractiin(${\phi}$c).
일반적인 산업현장에서 내부결함 평가를 위해 사용되어온 유도초음파기법은 비결함 지역에서는 에너지 감쇠를 고려하지 않고 적용되어 왔다. 결함 지역에서의 신호는 산란과 반사에 의해서 분명한 감쇠가 발생하지만 비결함 지역에서도 작은 감쇠가 발생한다. 또한 분산선도에서 판파(Lamb wave)는 각 두께, 주파수에 의해 분산성이 달라지기에 각 모드에 적합한 감쇠계수를 찾는 것은 중요하다. 이를 위해 접촉식 PZT(piezoelectric)센서를 이용한 pitch-catch 방식으로 거리에 따른 각 모드의 감쇠계수를 구하였다. 본 연구에서는 흔히 쓰이는 알루미늄과 구리판으로, 두께 차이, 모드 차이, 재질 차이에 의한 실험적인 감쇠율을 구하는데 중점을 두었다. 그 결과 각 변수에 따라 감쇠계수는 달라지며, 정량화가 필요하다는 것을 확인하였다.
화력발전소 보일러 고온배관인 주증기관, 헤드 및 증기드럼 등의 설비들은 장시간동안 고온고압의 가혹한 조건으로 운전됨에 따라 크리프손상에 의해 열화되고 있다. 이들 설비의 크리프손상측정에 적용되는 종래의 비파괴기법인 레프리카법, 전기저항법 및 경도법 등은 복잡한 측정절차 및 접근성, 검사결과의 신뢰도 및 측정정도 등 여러가지면에서 단점이 많다. 따라서 본 논문에서는 화력발전소 주요 고온배관에서 발생되는 경년열화인 크리프손상에 대한초음파 측정연구를 수행한 결과로서, 고온배관재료인 Cr-Mo강의 크리프 인공열화재를 대상으로 이들에 대한 크리프손상 상태별 초음과 음속(sound velocity) 및 감쇠(attenuation)의 초음파 신호특성을 평가하였다.
In this studies, joint time-frequency analysis techniques were applied to analyze ultrasonic signals in the degraded austenitic 316 stainless steels, to study the evolution of damage in these materials. It was demonstrated that the nonstationary characteristics of ultrasonic signals could be analyzed effectively by these methods. The WVD was more effective for analyzing the attenuation and frequency characteristics of the degraded materials through ultrasonic. It is indicated that the joint time-frequency analysis, WVD method, should also be useful in evaluating various damages and defects in structural members.
본 논문은 초음파의 감쇠정보를 이용하여 조직을 정량화하기 위한 연구이다. 비선형 매질에서의 제반특성 (비선형감쇠, Non-Gaussian특성, 산란등) 때문에 생기는 측정오차를 줄일 수 있는 스펙트럴 모멘트법을 제안하였다. 본 연구에서는 비선형 감쇠 및 산란특성을 고려하여 R. G신호의 Z. C. D(Zero Crossing Density)를 측정하는 방법에 이론적인 기초를 두고, 산란매질에서 수신된 반사파의 P. S. D(Power Spectral Density) 와 스펙트럴 모멘트를 이용하여 주파수의존 감쇠계수를 구하였다. 또한 이론의 유효성을 확인하기 위한 시제시스템을 개발하였다.
초음파 캐비테이션 현상이란 강한 초음파 조사 조건에서 매질(주로 유체) 내에서 미세기포를 발생시키고, 천이시키는 물리적 현상을 의미한다. 본 연구에서는 초음파 캐비테이션 발생량의 정량적 평가를 위하여 초음파 조사조건에 따른 기포군의 초음파 음향 특성변화를 관찰하였다. 중심 주파수가 500 kHz. 1.1 MHz인 곡면형 단일 초음파 변환기를 이용하여 캐비테이션 현상을 발생시켰으며, 형성되는 기포군을 가로지르는 2.25 MHz 간섭 초음파를 송/수신하여 분석하였다. 본 연구에서는 캐비테이션 발생량 평가를 위한 파라미터로 투과하는 파의 중심주파수 변화 및 감쇠 특성, 전파시간을 제시하였으며, 캐비테이션 발생 조건(조사 강도 및 여기 신호, 중심주파수)에 따른 변화를 관찰하였다. 획득된 간섭 초음파 수신신호를 분석한 결과, 중심 주파수의 변화의 경우 상관계수는 낮지만 조사 강도에 따른 상관관계를 확인할 수 있었으며, 특정 조사 조건에서 주목할 만한 급격한 중심 주파수 변화가 관찰되었다. 조사조건에 따른 간섭 초음파의 감쇠 추세는 모든 조건에서 높은 상관관계를 보였으며, 캐비테이션 발생형태에 영향을 받지 않는 것으로 확인되었다. 조사조건에 따른 전파 시간의 변화는 관찰되지 않았다. 차후 다양한 조사조건에 대한 평가를 통하여 보다 정량적인 캐비테이션 발생량 평가가 가능할 것으로 판단되며, 이러한 정량적 평가는 고강도 초음파 치료에서 발생할 수 있는 현상에 대한 기초 연구로서 활용 가능할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 뼈의 특성을 파악하는 초음파감쇠 파라미터를 재평가하였다. 초음파 속도, 특정 주파수(0.5MHz)에서의 초음파감쇠 및 광역 밴드 초음파감쇠와 같은 초음파 파라미터들을 해면골 입방체 시편의 세 직교방향(전/후, 내/외, 상/하)에서 측정하였다. 그리고 컴퓨터 영상장치를 사용하여 골밀도를 측정했으며, 골 시편의 무게와 부피를 이용하여 외형밀도도 함께얻었다. 이와같이 구해진 외형밀도와 초음파 속도로부터 초음파 탄성영률을 계산하였다. 주파수 0.5MHz에서의 초음파감쇠와 광역밴드감쇠는 골밀도 및 세 직교방향의 초음파 영률과 서로 관련시켜 연관성을 조사하였다. 그 결과 특정 주파수 초음파감쇠가 골밀도 및 탄성영률을 평가하는 능력에 있어서 광역밴드 감쇠보다 우수함을 알 수 있었다. 따라서 광역밴드 초음파감쇠를 측정하여 골의 상태를 평가하는 형행 초음파 진단 기법이 재검토 되어야 하며 본 연구에서 증명된 특정주파수(0.5MHz) 초음파감쇠를 이용하여 골 다공증 진단 예측율을 향상시킬 수 있다.
In this paper, the depth and attenuation coefficient are estimated from the mutilayered liver tissue which contained a inhomogeneous one using reflected ultrasonic signals and the abnormal one is detected quantitatively. Regarding a liver tissue as several reflectors, we analyzed each one by the frequency spectral difference method and discussed its attenuation characteristics. For the verification of this method, the liver pantom and acryle are used. And also we proved the usefulness through the experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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