Effects of Surface Roughness on Ultrasonic Nonlinearity Measurement using Contact Transducer

Abstract

초음파 비선형 파라미터는 재료를 전파하면서 발생된 고조파 진폭의 크기를 측정하여 구할 수 있다. 하지만 그 결과는 재료와 관계없이 측정 시스템의 영향을 받을 수 있다. 특히 접촉식 탐촉자를 사용하는 경우 탐촉자와 재료 사이의 접촉상태는 중요한 고려대상인데, 본 연구에서는 이와 관련하여 표면 조도의 영향을 실험적으로 분석하였다. 이를 위해 0.5, 1.0, 1.5, 2.2, 2.7 µm의 5단계로 표면 조도를 달리한 Al6061-T6 시편을 대상으로 실험조건이 동일하게 유지된 상태에서 상대 및 절대 비선형 파라미터를 측정하였으며, 절대 비선형 파라미터는 압전형 수신기법을 통해 측정하였다. 그 결과 표면 조도가 거칠어짐에 따라 상대 비선형 파라미터는 증가하였으며, 이로부터 표면 조도가 접촉식 탐촉자를 이용한 초음파 비선형 파라미터 측정에 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다. 반면, 절대 비선형 파라미터는 표면 조도는 2.7 µm까지 일정하였는데, 이는 압전형 수신 기법을 이용한 절대 비선형 파라미터 측정이 캘리브레이션 과정을 통하여 표면 조도의 영향을 어느 정도 보상할 수 있음을 의미한다.