제 3장 장비

 
3-4 탐촉자의 성능
탐촉자는 초음파의 발생 및 수신을 하는 기기로서 탐촉자의 성능은 검사감도에 매우 큰 영향을 준다. 탐촉자의 성능은 일차적으로 감도, 분해능, 불감대로 나타내지만 이는 탐상기의 전기회로의 영향이 있으므로 실제 성능측정시에는 사용할 탐상기를 이용하여 점검해야 한다. 또한 사각탐촉자의 경우는 입사점 및 굴절각도 탐촉자의 성능에 해당되고, 성능에 대한 요구조건을 크게 제한하는 경우는 많지 않지만 각 검사규격별로 조금씩 다르므로 여기에서는 감도, 분해능, 불감대등에 대한 설명을 하고자 한다.
(1) 감도(Sensitivity)
감도란 어느정도의 작은 결함을 검출할수 있는가를 말하는데 탐촉자의
감도는 진동자의 재질, 두께, 흡음재등과 관련되어 나타나는데 실제 탐촉자의 감도측정은 탐촉자 자체로만 검사하는 것이 아니고 탐상기와 연결하여 CRT크린상에 나타나는 반사파로 하는데 이론적으로는 크기가 초음파 파장의 ½정도되는 불연속까지 검출할수 있다.   즉 시험편상에 인공결함을 만들어 놓고 탐촉자에서 초음파에너지를 송신한후 반사하는 에너지를 어느정도까지 검출할수 있는가로서 측정하게 된다. 일정한 주파수에서는 감도가 높으면 분해능이 낮아지는 경향이 있으므로 이를 조합하여 원하는 감도의 탐촉자를 선정해야 한다.
(2) 분해능(Resolution)
분해능이란 탐촉자로부터 거리 또는 방향이 다른 인접한 2개의 반사원을 구분할 수 있는 능력을 말한다.
(3) 불감대(Dead Zone)
압전물질이 진동하여 초음파 펄스가 진행되는 동안에는 반사파를 수신할수 없으며 수신된 펄스를 증폭하는 증폭기가 송신펄스의 증폭으로 포화상태가 될 때에는 반사파를 검출할수 없다. 이와같은 영역을 불감대라고 하며 저주파수를 사용하는 경우에는 수mm가 될 때도 있다.
(4) 주파수(Frequency)
주파수는 탐촉자의 성능중 중요한 요인이 된다.
탐촉자의 감도는 파장이 짧을수록 높아지므로 고주파수를 사용할수록 높아진다.탐촉자의 다른 구조 및 진동자의 재질이 동일한 경우 고주파수를 사용하는 그림에서 볼 수 있는 바와 같이의 빔의 퍼짐이 적어지고 감도와 분해능이 커지게 된다


주파수에 따른 초음파의 진행

즉 초음파빔이 퍼지면 반사원으로부터 반사되는 에너지가 작아지게 되므로 검출감도가 낮아지게 된다
그러나 주파수는 파장에 반비례하므로 고주파수일수록 파장은 짧아지게 되며 파장이 짧아지면 감쇠가 커진다. 즉 고주파수일수록 시험체에서 투과력이 적어지게 된다. 따라서 시험체의 두께가 두꺼울수록 검출감도가 유지될수 있는 범위에서 저주파수 탐촉자를 선택하여 사용하게 된다.
즉, 고주파수탐촉자를 사용하는 경우는 빔의 퍼짐은 적고 감도와 분해능은 우수하지만 투과력이 낮아 두꺼운 시험체를 검사하는 경우에는 탐상이 어렵다. 따라서 이와같은 조건을 고려하여 탐촉자의 주파수를 선정하여 사용하는데 접촉법에서는 0.1~10MHz, 수침법에서는 10~25MHz정도의 주파수를 사용한다.
  초음파탐상시 고주파수를 사용하면?

빔의 퍼짐이 커지고 감도와 분해능은 작아진다
빔의 퍼짐이 작아지고 감도와 분해능은 터진다