초음파탐상 실험

소개

초음파탐상을 이용한 물질의 탄성계수와 푸아송의 비를 구하는 실험 보고서 입니다.

목차

1.실험목적
2.실험방법
3.관련이론
4.데이터해석
5.검토및 토의
5.출처

본문내용

1.실험목적
초음파는 20000Hz 이상의 높은 주파수를 가진 음파로서 투과성 과 직진성 이 특징이며 공학에서 비파괴탐상 에 자주 사용된다.
재질이 일정한 매질은 같은 속도로 통과 하지만 밀도가 다르거나 균열 이 있는 부분에선 진행성질 이 바뀌므로 완성품의 외형을 손상시키지 않고 제품의 불량을 검출 해 낼수 있고, 종파 와 횡파의 속도를 측정하여 시험편의 물청치를 구해 볼 수도 있다.
이번 실험에서 우리는 초음파의 원리를 이해하고 이를 이용한 탐상실험을 통해 직접 매질의 탄성계수를 구해 봄으로써 초음파탐상법을 이해할 것 이다.

2.실험방법
①측정할 재료의 외형을 측정하여 부피를 구하고 무게를 측정하여 밀도를 계산한다.
②초음파발진기 와 탐촉자를 매질에 접촉시켜 초음파를 통과시킨다.
③초음파가 시험편을 통과하면서 바닥면에 반사되어 되돌아 온 시간이 모니터에 표시된다. 이를 분석하여 각각의 파형이 갖는 속도를 계산하여 기록한다.
④구해진 파형의 속도와 밀도, 푸아송비 를 이용하여 재료의 탄성계수를 구한다.
⑤시험편의 물성치를 비교 검토한다.

3.관련 이론
①초음파의 분류
음파는 기계적 진동이다. 즉 물체를 구성하고 있는 입자에 진동을 가하면 진동은 주위로 퍼져나가는데 진동이 퍼져나가는 상태가 음파이다. 음파는 주파수에 따라 그림과 같이 분류된다.

일반적으로음파는 사람이 들을수 있는 주파수 범위, 즉 20～20000Hz 정도를 말하며 이 범위의 주파수를 가청주수라 하며이외의 범위의 주파수를 갖는 음파를 넓은 의미에서 초음파라고 한다. 그러나 초음파는 대략 20KHz～1GHz의 주파수를 갖는 음파를 말하며 초음파탐상검사에서 사용되는 주파수 범위는 0.1～25MHz 정도이다. 실제 접촉법으로 금속재료를 초음파탐상하는 경우에는  ～5MHz 정도의 초음파가 가장 널리 사용되고 있다.
②초음파 의 발생
탐상검사에 사용되는 초음파를 발생시키는 방법에는 진동자를 이용하는 방식이 널리 사용되는데 진동자의 양면에 도금을 하여 전극으로 하고 양전극 사이에 전압을 가하면 전압의 크기와 전하등에 따라 진동자가 신축하여 초음파가 발생하게 된다.
사용되는 진동자는 보통 양면을 도금한 수정결정막, 로셀염, 황산리튬, 티탄산 바륨자기 등이 이용되며 흔히 알고있는 압력측정에 사용되는 압전소자를 역으로 전압을 가하여 진동을 일으키게 하는 원리가 사용된다.

참고자료

· 2007 강종별 규격 가이드북, 한국 철강협회
· 정밀기계공학실험III 강의자료
· http://alumonum.matter.org.uk , University of Liverpool