제 3 장 장비

 
2-2 탐상조절기의 기능
그림 1은 초음파탐상검사시 가장 널리 쓰이는 장비중의 하나로서 탐상기의 전면에 있는 주요 조절기의 기능에 대하여 살펴본다. 


그림1 초음파 탐상기의 전면

(1) CRT 화면
그림 1에 나타난 바와같이 초음파탐상검사에서 얻어지는 모든 정보를 나타내는  브라운관으로서 음극선관이라고 한다.
가로축은 초음파의 진행시간을 나타내는 시간축이며 초음파의 진행시 시간은초음파의 진행거리를 나타내기 때문에 거리축이라고 한다.
CRT 화면에 반사파가 나타난 경우 결함의 위치를 측정하는 방법을 살펴보면 그림2 (a)와 같이 두께가 80mm인 시험편을 시간축눈금 40에 나타나도록 보정한후 두께를 알수 없는 시험체를 측정하여 그림 2(b)와 같이 나타났다면 시험체의 두께는 60mm임을 알 수 있다.
즉 그림 2(a)의 CRT화면에서 두께가 80mm인 경우 눈금 40에 저면반사파(반대면에서 반사한 반사파)가 나타났으므로 눈금 10은 20mm를 나타내므로 (b)의 시험체 두께는 60mm임을 알수 있다.
그림 2(a), (b)의 CRT 화면을 자세히 살펴보면 화면의 왼쪽에 각각 초기파(또는 송신파라고도 함)가 나타나있는데, 초기파(Initial Pulae 또는 Main bang이라함)는 탐촉자와 시험체사이 즉 탐촉자표면에서 반사하는 파를 말한다. 또한 저면 반사파의 진폭을 살펴보면 (a)의 경우보다 (b)의 경우의 진폭이 보다 크게 나타나있음을 볼수 있는데 이는 (b)의 경우가 (a)에 비해 두께가 얇으므로 초음파의 진행거리가 짧게 된다. 따라서 진행거리에 따른 감쇠가 적으므로 진폭이 보다 크게 나타나 있음을 알 수 있다.


그림2CRT 화면의 이용

이와같이 초음파탐상시 결함의 위치 및 크기등에 관한 모든 정보는 CRT화면에 나타난다.
(2) 스위치 조절기
탐상기의 전원을 켜고, 끄는 조절기이다.
탐상기에 따라서는 스위치조절기에 탐상모드스위치(Mode  Switch)가 동시에 연결된 탐상기도 있는데 1탐법일 때에는 스위치를 1위치에 놓고, 분할형탐촉자나 2탐법일때는 2위치 또는 V주사 위치에 놓는다. 만일 1탐법에서 스위치를 2위치 또는 V주사위치에 놓으면 아무런 펄스도 나타나지 않는다.
(3) 송신 / 수신 연결구
탐촉자는 그림 3과 같이 케이블에 연결하여 탐상기에 연결하여 사용한다.


그림3 탐촉자와 케이블


또한 케이블의 종류에는 아래 그림 4에서와 같이 여러가지가 있는데 종류에 따라 약간씩 다른 특성이 있으나 탐상장치 또는 탐촉자의 제작회사에서 제작한 형태에 맞추어 사용하는데 접속이 안되는 경우에는 아래 그림 4에 나타나있는 형태의 접속기와 연결하여 사용한다.


그림4 케이블의 종류와 어댑터

(4) 측정범위 조절기
탐상에 적합한 시간축범위를 거시적으로 정해주는 조절기이다.
그림 1에 나타난 탐상기는 시간축을 10, 50, 250, 1000mm로 단계적으로 조정하여 시간축을 나타내는 CRT눈금판 사이의 거리를 거시적으로 변화시킨다.
여기서 측정범위 조절기를 50mm위치에 조정하였다고 해서 시간축이 바로 50mm로 보정되는 것은 아니며  다른 조절기를 사용하여 원하는 범위로 시간축을 조정하게 된다. 측정범위 조절기는  시간축범위를 거시적으로 조정하는 조절기이므로, 원하는 측정범위와 근사한  측정범위를 선택한후 다시 다른 조절기를 사용하여 정확하게 시간축을 조정한다. 예를들어 그림2와 같은 경우, 측정하고자 하는 범위가 100mm이하임에도 불구하고 측정범위 조절기를 1000mm에 맞추었다면 시간축의 눈금 50은 1000mm정도 근처로 조정되므로 1차 저면반사파는 눈금 5앞에 나타나고 2차 저면반사파는 눈금 5와 10사이에 나타나며 계속하여 3차, 4차....저면반사파가 계속 나타나게 되어 대략 10개정도의 반사파가 나타나게 되므로 모든 반사파가 거의 겹쳐지게 되고 눈금 1 에 해당하는 거리의 범위가 너무 길게 되어 반사파의 위치를 눈금에서 읽는데 상당한 오차를 수반하게 된다. 또한 측정범위가 100mm정도인데 측정범위조절기를 10mm 또는 1000mm에 맞추었다면 다른 조절기를 사용하더라도 조절기들의 조정 한계범위가 있기 때문에 측정범위를 100mm정도로 맞추는 것은 사실상 불가능하다. 따라서 이와같은 경우에는 일단 측정범위조절기를 50 또는 250mm에 맞추고 다른 조절기를 사용하여 미세조정한다.
(5) 증폭기(Gain Control)
증폭기란 음압의 비를 증폭시키는 조절기로서 dB로 조정한다. 보통 탐상기에는 증폭기가 3가지 종류로 나뉘어있는데 증폭의 정도에 따라 거시(Coarse)조절기, 중간조절기, 미세(Fine)조절기로 구분되어있다. 이 조절기들의 기능은 모두 동일하며 1회에 조정해야 하는 크기에 따라 선택하여 사용한다. 
그림 1에서 조절기(5a)는 펄스의 진폭을 1단계에 20dB(1000%)씩 증감시키는 거시조절기로서 0에서 60dB까지 조정이 가능하며, 조절기(5b)는 펄스의 높이를 1단계에 2dB(26%)씩 증감시키는 조절기로서 0에서 40dB까지 조정이 가능하며, 조절기(5c)는 펄스의 높이를 1단계에 0.5dB(6%)씩 증감시키는 미세조절기로서 0에서 1.5dB까지 조정이 가능하다. 실제로 이장비에서 증폭기의 사용범위는 0에서 101.5dB가 된다.
그림 5는 증폭기를 사용하였을 때 CRT 화면상에 나타나는 펄스를 나타내고 있는데 그림 5(a)의 상태에서 증폭기를 사용하여 6dB를 증폭하면 그림 5(b)의 상태가 되고 그림 5(b)의 상태에서 증폭기를 사용하여 6dB를 낮추면 그림 5(a)의 상태가 된다.


(a)                                b
그림


장비에 따라서는 증폭기 대신 감쇠기가 부착된 경우도 있으나 모든 기능은 동일하다. 단지 증폭기는 오른쪽으로 회전시키면 펄스의 높이가 커 지는 반면에 감쇠기는 오른쪽으로 회전시키면 펄스의 높이가 낮아질뿐이므로 특별히 구분하지 않는 경우가 많다.
(6) 시간축간격 조절기
시간축간격 조절기(Sweep length control)은 펄스와 펄스사이의 간격을 변화시키는 조절기로 원하는 시간축범위를 미세 조정할수 있는 조절기이다.
예를들어 두께가 30mm인 평판위에 탐촉자를 올려 놓았을 때 CRT 화면위에 1차와 2차 저면반사파가 그림 6(a)와 같이 나타났다. 즉 1차와 2차 저면반사파 간격이 시간축 눈금상으로 20(눈금 35-15)이므로 눈금 20이 두께 30mm를 나타내어 눈금을 읽기가 불편하게 된다. 이때 시간축간격조절기를 사용하여 펄스와 펄스사이의 간격을 그림 6(b)와 같이 눈금 30으로 벌리면 눈금 30이 두께 30mm를 나타내므로 시간축을 읽기가 매우 수월해진다.
실제탐상에서는 CRT 화면을 읽는 오차가 발생하기 쉬우므로 아날로그(Analogue)형식의 탐상기를 사용하는 경우에는 오차를 최대한 줄일수 있도록 시간축조절을 해야한다.


  (a)                               b


6 시간축간격 조절기의 사용
(7) 시간축이동 조절기
시간축이동 조절기(Sweep delay control)는 펄스와 펄스사이의 간격은 고정된채로 화면전체를 좌우로 이동시켜 시간축간격 조절기와 함께 시간축범위를 미세조정할 수 있는 조절기이다.
예를들어 그림 6(b)와 같이 1차와 2차 저면반사파 간격을 눈금 30으로 조정하였어도 1차 저면반사파가 그림 7과같이 CRT 화면상의 눈금 30에 맞추면 눈금과 두께가 그대로 일치하게 된다.


그림7 시간축이동 조절기의 사용


이때 2차 저면반사파는 CRT화면 오른쪽에 숨겨져 나타나지 않고 시간축이동 조절기를 사용하면 다시 CRT 화면에 나타나게 할수 있다. 
(8) 게이트(Gate) 조절기
탐상범위에서 결함에 대한 정보를 쉽게 관찰할수 있도록 게이트의 위치 및 범위를 설정할 때 사용하는 조절기이다. 조절기(8a)는 게이트시작 조절기로서 설정게이트의 시작위치를 정해주는 조절기로서 시간축을 따라 좌우로 이동할수 있는 조절기이다.  조절기(8b)는 게이트폭 조절기로서 게이트의 범위를 정해주는 조절기이다.
(9) 리젝션(Rejection) 조절기
시간축에 나타나는 전기적인 잡음신호를 제거하는데 사용하며, 리젝션조절기를 사용하면 전기적인 잡음신호는 제거할수 있으나 CRT 화면에 나타난 펄스가 함몰되는현상을 나타내어 증폭기로 증폭 또는 감쇠시킬때와 같은 직선성(Linearlity)은 유지되지 않으므로 대부분의 검사규격에서는 리젝션은 OFF상태에서 탐상하도록 되어 있다. 최신 장비에는 리젝션을 작동하여도 직선성이 유지되는 장비가 있기는 하지만 검사규격에서는 탐상시 리젝션사용을 금지하고 있으므로 실제 초음파탐상검사에서는 사용할수 없고, 펄스에 대한 자세한 관찰이 필요할때등에 사용된다.
(10) 초점조절기(Focus Control)
CRT 상에서 펄스의 초점을 맞추는데 사용되는 조절기이다. CRT상의 전자빔 궤적의 밝기 및 선명도를 조절하는데, 일반적으로 초점조절기를 시계방향으로 회전시키면 빔궤적이 밝아진다.
(11) 전원상태표시기
건전지 및 배터리(Battery)등을 사용하였을 때 현재의 전원상태를 나타내는 표시기(Indicator)로서 표시바늘이 초록색부분에 위치하였을때에는 전원상태가 충분하다는 것을 나타내는 것이고, 적색부분에 위치하였을때에는 남은 전력량이 적다는것을 나타낸다.
  초음파탐상 보정시 1차저면반사파와 2차저면반사파가 CRT스크린상의 눈금 20과 40에 나타났을
  때, 펄 스의 간격을 좀더 크게하여 눈금25와 50에 나타나도록 하고자 할 때 일차적으로 사용해야
  할 조절기는?

시간축 이동 조절 시간축 간격 조절기