제 3장 장비

 
3-2-2 탐촉자의종류
탐촉자는 분류방법에 따라 여러 가지 종류로 나눌수 있지만, 크게 나누면 수직용,경사각용으로 나누어지며, 이를 다시 용도별로 나누면 접촉용과 수침용으로 나눌 수 있다. 이를 한국산업규격에서 분류하는 탐촉자의 종류는 표와 같다.

    분 

    도 

            식 

수 직  

직접 접촉용 

표 준  

수정 노출형 

보호막 붙이 

지연재 붙이 

분 할  

지연재 붙이 

지연재 없음 

국부수침용 

   이 

   음  

수 침  

 타 

타이어 탐촉자 

 

직접 접촉형 

고 정 각 형 

가 변 각  

경사각용 

국부 수침용 

 

 타 

타이어 탐촉자 

고 정 각 형 

가 변 각  

 

 

(1) 직접접촉용 탐촉자
직접접촉용탐촉자란, 시험체에 탐촉자를 직접 접촉시켜 주사하는 탐촉자를 말한다. 형식으로 볼 때 표준형과 분할형으로 나누는데 표준형은 앞서 설명한 내용으로 진동자가 한 개 내장된 탐촉자를 말한다.
(2) 분할형
분할형탐촉자
(SE Probe : Double Transducer Probes)는 2개의 진동자를 사용하는 탐촉자를 말한다.


분할형 탐촉자


진동자 한 개로 송수신을 겸하기 때문에 근거리음장의 영향으로인해 탐촉자에 근접해있는 반사원을 분리하기 어렵다. 따라서 이와같은 문제점을 개선하기 위하여 그림과 같이 탐촉자내에 송수신용 진동자를 분리하여 송신펄스를 제거할수 있도록한 탐촉자가 분할형탐촉자이다
분할형탐촉자의
송수신 진동자의 기울기는 초음파가 한곳에 집중되어 초점을 형성하도록 조정해야하며 진동자앞에 부착된 지연재는 송신펄스의 근거리음장을 벗어나 시험체는 원거리음장에 속하게하여 원활한 탐상이 이루어질수 있도록하는 목적이 있다. 또한 분할형탐촉자를 사용하는 경우 CRT 화면상에서 증폭직선성이 유지되지 않으므로 측정하고자하는 깊이 근처에 존재하는 불연속의 존재유무 또는 깊이측정에 사용된다.
(3) 표에서 형식으로 분류된 수정노출형, 보호막붙이, 지연재붙이는 진동자앞에 보호막 또는 지연재의 부착여부를 분류하는 방식이며 이는 탐상감도 및 근거리 음장의 보상등 각각의 특성이 있으나 별도로 분류하지 않는 경우가 많다.
4) 수침용 탐촉자
수침용탐촉자는 그림과 같이 시험체를 물속에 넣고 탐상할 때 사용하는 탐촉자이기 때문에 구조 및 원리는 직접접촉용 탐촉자와 동일하지만 방수가 되도록 제작되어 있다.


수침용 탐촉자의 사용


즉 그림과 같은 구조로 되어있으며 탐촉자를 기울이면 초음파의 진행이 경사를 이루며 시험체에 입사하므로 수직과 사각탐촉자의 구분없이 사용할수 있다.
수침용 탐촉자
5) 국부수침용 탐촉자
국부수침용탐촉자란
그림과 같이 시험체의 일부만 물에 접촉하여 검사를 수행할 때 사용하는 탐촉자로서 수침용탐촉자와 동일하며 일반적으로 수침용과 국부수침용탐촉자를 별도로 구분하지는 않는다.


국부수침용


6) 타이어 탐촉자
타이어(Tire) 탐촉자란 그림과 같이 시험체위에서 회전시켜가며 검사할 때 사용하는 탐촉자이다.  타이어와 같은 형태의 구조물 내부에 진동자가 들어있으며 타이어내부에는 기름 또는 물이 들어있어 초음파의 진행을 원활하게함과 동시에 회전방향에 따라 굴절각을 변화시킬 수 있다.


               (a)                                         (b)
타이어 탐촉자


주로 판재검사시 판파 또는 표면파를 사용하는 자동탐상에 많이 이용되고 있다. 
7) 가변각형 탐촉자(Variable Angle Probe) 


굴절각을 필요에 따라 변화시킬수 있도록 그림과 같은 둥근 쐐기를 이용한 탐촉자이다


가변각형탐촉자


입사각을 연속적으로 변화시키기 위해서는 탐촉자와 쐐기의 접촉이 원활해야 하므로 진동자앞에 기름등을 넣은 슈우(Shoe)를 부착한후 사용한다.
8) 전자음향 탐촉자
전자음향탐촉자(EMAT : Electromagnetic Acoustic Transducer)는 그림에 나타난 바와같이 전자적으로 금속표면에 발생된 와전류와 자계(磁界)와의 사이에서 일어나는 상호작용으로 초음파를 송신 또는 수신하는 탐촉자를  말한다.


전자음향 탐촉자

전자음향현상은 외부에서 발생시키는 진동자의 진동이나 시험체와의 접촉매질 없이 전도체 시험체표면에 직접 초음파를 유도시켜 검사할수 있다. 따라서 고온 또는 극저온의 시험체탐상에 이용될  있을뿐만 아니라 표면이 거칠거나 움직이는 시험체에도 적용할 수 있다.
전자음향 System으로 수신되는 초음파 신호의 강도는 바륨-티타늄 탐촉자를 사용한 경우보다 낮아 40~50dB정도이나 발신강도는 좀더 증가시킬수 있다.
전자음향탐촉자의 원리를 다시 살펴보면 그림에서 볼 수 있는 바와같이 RF(Radio Frequency) 전류가 흐르는 코일위에 영구자석이나 전자석을 놓아 초음파를 발생시킨다.


전자음향현상에 의한 초음파의 발생 


RF전류에 의해 시험체표면에 형성된 와전류는 자장과의 상호작용으로 로렌즈 (Lorentz)힘이 발생하여 시험체를 진동시키는데, 이 진동이 초음파로 나타난다. 생성되는 초음파의 주파수는 적용한 RF전류의 주파수와 관련되어 나타난다.
또한 초음파의 수신은 시험체의 진동이 전도체 또는 자장의 움직임과 같이 작용하여 코일에 전류를 생성시킨다.
탐촉자와 시험체 사이의 간격은 자장의 강도와 형성되는 와전류의 강도에 영향을 미치게 되므로 발생되는 초음파의 강도에 크게 영향을 주게된다. 실제로 2MHz정도의 주파수로 검사하려 할때에는 탐촉자와 시험체사이의 간격이 1~1.5mm정도가 유지되어야 한다.
9) 탐촉자의 종류별 표시방법
탐촉자에는 탐촉자의 종류를 나타내는 표식이 있는데 표시방법은 제작사에서 검사원이 쉽게 알아볼수 있도록 되어 있다.
그러나 한국산업규격에서는 탐촉자의 표시방법을 표 3-3과 같이 규정하고 있다.

표시방법

표시의 

 

    용 

종별 ・ 기호 

주 파  

수치 그대로, 단위 MHz 

진동자 재료 

수정 : Q, 황산리륨 :L 

티탄산 바륨계 자기 :

지르콘 ・ 티탄산 납계 자기 :

압전자기(B 또는 Z로 확인될수 있는 것은 제외):

진동자의 크기 

원판 : 지름, 단위 mm 

      2분할의 경우는 분할 전의 치수로 표시. 

각판 : 높이×너비, 단위 mm     

    식 

수직 : N, 경사각 : A, 표면파 : S 

가변각 : VA, 수침 : I 

타이어 W, 2분할 : D를 더한다. 

굴 절  

저탄소강 안으로의 굴절각, 단위도 


[보 기] 1. 5Q 20N : 5MHz 수정진동자, 지름 20mm, 수직용
2 Z10×10A 70:2MHz, 지르콘・티탄산 납계 자기진동자, 높이×너비=10x10mm, 경사각용 굴절각 70°
  탐촉자에 3Q10N으로 표시되어 있다면 그 종류는?

주파수 3MHZ, 수정진동자, 지름10mm,수직
직경 3mm,황산리튬진동자, 주파수10MHZ,경사각