초음파 탐상 실험

소개글

초음파 탐상 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 기초이론

2. 탄성계수의 측정

3. 초음파 탐상의 개요

4. 초음파의 발생

5. 초음파 탐상기의 선택

6. 실험절차

7. 실험결과

8. 고찰

본문내용

한 신호를 분석할 수 있는 초음파 탐상기가 선정되어야 한다.
휴대용으로 사용되는 여러 종류의 초음파 탐상기를 사양으로 검토하는 것도 중요하지만 어떤 경우 사양은 좋지만 내구성이라든가 신뢰도가 뒤지기 때문에 전문가나 사용자의 추천을 받는 것이 더 효과적인 경우가 많다. 또한 탐상기의 사용 및 보증 수리에 대한 서비스도 고려되어야 한다. 특별한 경우 초음파 탐상기를 실제로 많이 사용하지 않으나 법정 장비로서 혹은 필수 등록 장비로서 구입해야 하는 경우가 있다. 이런 경우 추후라도 자주 사용할 수 있는 기회가 있을 것으로 예상되면 초음파 탐상기 본체를 쓸만한 것으로 구입해 놓는 것도 바람직하다. 하지만 초음파 탐촉자는 기본적인 것을 제외하고는 필요시 구입하는 것이 더 합리적일 수 있다.
초음파 탐상기를 실제로 거의 사용하지 않으면서도 법정 장비로서 혹은 필수 등록 장비로서 구입해야 하는 경우라면 중고 초음파 탐상기를 구입하는 것도 고려해 볼 수 있다.
http://mkckorea.com/basic/ultrasonic.htm
■실험 절차
A. 실험조교로부터 알루미늄 재료가 주어진다.
B. 재료의 외관과 무게를 측정한다.
C. 초음파 발생장치와 오실로스코프 장치를 설치한다.
D. 초음파를 수직 입사시켜 매질의 종파(Longitudinal Wave)통과 시간(왕복)을 측정한다.
E. 초음파를 경사 입사시켜 매질의 종파-종파(반사파)와 종파-횡파(반사파)의 통과 시간을 측정한다.
Poisson-Ratio :
Young's Modulus : or
Transerve Modulus : or
where longitudinal wave velocity, shear wave velocity, density
■실험 결과
종파가 매질을 한번 통과하는데 걸린 시간은
매질의 두께
종파가 매질을 횡단하는 속도는
매질을 한번 통과하는데 걸린 시간은
횡파가 매질을 횡단하는 속도는
이 시간은 횡파와 종파가 매질을 두 번 통과한 시간이다. 초음파는 매질을 한번 통과하여 매질의 끝단에서 횡파와 종파로 나뉘므로, 의 시간에서 종파로의 속도로 이동한 시간을 빼주면 그 시간이 횡파가 매질을 한번 통과하는 시간이 된다.
초음파가 이동한 거리는
횡파 속도 를 라고 하면,
횡파가 이동한 시간은
따라서
종파가 이동한 시간은
종파의 속도는
우리가 실험한 시편은 Steel 재질이고, Steel의 밀도는
다른 방법으로 계산해보면,
다른 방법으로 계산해보면,
■비고 및 고찰
재료의 특성값(이론값)은 Steel의 경우, 종파의 속도는 5.9km/s이고, 횡파의 경우 3.23km/s 이다. 이번 실험에서 우리는 Steel에서의 초음파의 종파, 횡파의 속도는 각각 5.343km/s, 2.975km/s로 구해졌다. 약간의 오차는 있지만, 비슷하게 나온 경우라 생각된다.
실험에서 구한 종파와 횡파의 속도를 실험식에 대입하여 Steel의 Poisson Ratio와 Young's Modulus, Transverse Modulus의 값을 구해보면,
Poisson Ratio = 0.2753
Young's Modulus = 177.23GPa
Transverse Modulus = 69.5GPa
이고, 재료의 물성치와 비교를 해보면,
Poisson Ratio는 0.27~0.3, Young's Modulus는 200GPa로서 약간의 오차는 있지만 비슷한 결과를 얻었다는 결론이다.
초음파를 이용하여 재료의 특성을 알아보는 이번 실험을 통하여 초음파의 횡파와 종파의 속도를 이용한 재료 특성 측정의 실험 원리와 실험을 통해서 실제 재료의 특성을 알아봄으로써 초음파를 이용한 비파괴 검사에 대한 이해를 높일 수 있었다.

키워드

초음파탐상,   초음파,   탄성계수,   횡파,   종파,   비파괴검사