KR101795992B1 - Device for analyzing tubular specimen using terahertz wave and method for analyzing tubular specimen using the device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 본 발명은 튜브 형태 시편들을 테라헤르츠파를 이용하여 분석하는 장치 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 튜브 형태의 시편에 테라헤르츠파를 조사하는 방출부; 상기 방출부에서 조사된 테라헤르츠파 중, 상기 튜브 형태 시편에 반사되거나 상기 튜브 형태 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 수신부; 및 상기 수신부에 수신된 테라헤르츠파의 영상을 분석하여 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위를 검출하는 분석부를 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편의 분석장치 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 가정 및 산업 현장에서 폭넓게 사용되는 다양한 튜브 형태 시편의 손상 위치 및 손상 정도를 정확하고 간편한 방법에 의해서 파악할 수 있다.The present invention relates to an apparatus for analyzing tube type specimens using a terahertz wave and an analyzing method using the same, and more particularly, to an apparatus for analyzing a tube type specimen using a terahertz wave, A receiver for receiving a terahertz wave reflected from the tube-shaped specimen or transmitting the tube-shaped specimen among the terahertz waves irradiated from the emitting portion; And an analyzer for analyzing the image of the terahertz wave received by the receiving unit to detect a damaged region of the tube-shaped specimen, and a method of analyzing the tube-shaped specimen using the terahertz wave.
According to the present invention, it is possible to grasp the damage position and damage degree of various tube type specimens widely used in domestic and industrial fields by an accurate and simple method.
Description
본 발명은 튜브 형태 시편들을 테라헤르츠파를 이용하여 분석하는 장치 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for analyzing tube type specimens using a terahertz wave and an analysis method using the same.
가정 및 산업 현장에서 폭 넓게 사용되는 각종 튜브들의 경우, 주기적인 검사를 요하며, 튜브에 손상이 발생하여 튜브를 통해서 이송되는 내용물이 외부로 유출될 경우 심각한 문제들을 야기하게 된다. 따라서, 튜브의 손상 부위를 알아내고, 손상의 정도를 측정하는 관련 기술들은 매우 중요한 기술로서 취급되고 있다. 종래에, 튜브 손상을 탐지하기 위한 기술들로는, 튜브 내부에 내시경을 삽입하여 육안으로 직접 손상 부위를 알아내는 방법, 초음파 영상을 통해서 손상 부위를 알아내는 방법, X-선 촬영법 등의 기술들이 존재하지만, 검사자의 번거로운 수작업 내지 고가의 측정 장비들을 필요로 한다는 단점들이 존재한다.In the case of various types of tubes widely used in domestic and industrial fields, periodic inspection is required, and if the contents are transported through the tube due to damage to the tube, it causes serious problems. Therefore, related technologies for detecting the damage area of the tube and measuring the degree of damage are treated as very important technologies. Conventionally, techniques for detecting the damage of a tube include techniques of detecting a damaged area directly by inserting an endoscope into a tube, methods of detecting a damaged area through an ultrasound image, and X-ray imaging techniques , There is a disadvantage that the tester requires troublesome manual or expensive measuring equipment.
한편, 테라헤르츠파는 마이크로파와 광파 사이에 위치한 전자기파로서, 전파의 투과성과 광파의 흡수성을 동시에 가지고 있으며, 다양한 물질 (플라스틱, 세라믹, 종이, 고무, 옷 등)을 잘 투과하고, 금속에서는 모두 반사되는 성질을 갖고 있다. 따라서, 특히 금속 배관을 제외한 고무 튜브 등의 소재로 이루어진 튜브 형태 시편들을 분석함에 있어서 이러한 테라헤르츠파 고유의 특성을 활용할 경우, 효과적으로 손상 부위 및 손상 정도를 측정하는 기술로 활용될 수 있을 것으로 예측된다.On the other hand, terahertz waves are electromagnetic waves located between microwaves and light waves, and they have both permeability of waves and absorption of light waves, and they penetrate various materials (plastics, ceramics, paper, rubber, clothes, etc.) . Therefore, it is predicted that the use of the inherent characteristics of the terahertz waves in the analysis of tube type specimens made of materials such as rubber tubes, excluding metal pipes, can effectively be used as a technique for measuring damage sites and damage levels .
종래에, 이러한 테라헤르츠파의 특성을 활용한 검사장치가 공지된 바 있으며, 예를 들어 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0050812호에서는 테라헤르츠파를 이용한 물체 검사장치로서, 테라헤르츠파를 피검물에 입사하는 송신기, 피검물을 투과한 테라헤르츠파를 수신하여 변조된 측정신호로 출력하는 수신기, 기준신호 발생기, 수신기로부터의 측정신호와 기준신호의 진폭 및 위상 등을 분석하여 피검물의 고유 정보를 분석하는 분석장치를 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 물체 검사장치를 개시하고 있다.Conventionally, an inspection apparatus utilizing such characteristics of terahertz waves has been known. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0050812 discloses an object inspection apparatus using a terahertz wave, A receiver that receives the terahertz wave transmitted through the inspected object and outputs the modulated measurement signal, the reference signal generator, and the amplitude and phase of the measurement signal and the reference signal from the receiver, And an analyzing device for analyzing the object to be inspected.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0066875호에서는 비파괴 검사를 위한 고출력 테라헤르츠 신호원 기반의 실시간 검출 및 영상 장치를 개시하고 있으며, 이는 고출력 신호원에서 발생된 테라헤르츠파를 파워 분배기를 통해서 신호의 세기가 배열 송신 안테나로 분배되어 방사되도록 하고, 시료를 통과한 신호 또는 시료에서 반사된 신호는 배열 수신 안테나에 집속되어 배열 검출기를 통해서 시료 내의 특정 물체를 검출하여 영상화하는 장치를 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0066875 discloses a real-time detection and imaging apparatus based on a high-power terahertz signal source for nondestructive inspection. The apparatus detects a terahertz wave generated from a high-power signal source through a power divider A signal transmitted through a sample or a signal reflected from a sample is focused on an array receiving antenna so as to detect and image a specific object in a sample through an array detector .
그러나, 전술한 테라헤르츠 기반의 검사장치들은 튜브 형태의 시편 또는 검체들을 검사하기에는 적합하지 않고, 더 나아가, 시편의 손상 부위가 어디에 존재하는지 위치에 관한 정보만을 제공할 뿐, 손상이 어느 정도인지에 대한 정보를 제공해주지는 못한다는 한계점들을 갖는다.However, the above-described terahertz-based testing devices are not suitable for testing specimens or specimens in the form of tubes, and furthermore provide information only about the location of the specimen damage location, It is not possible to provide information about the information.
이에, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 튜브 형태의 시편 검사에 적합하게 적용될 수 있으며, 테라헤르츠파를 이용하여 시편의 손상 위치를 파악하고, 그 손상 정도를 파악할 수 있는 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편 분석장치 및 이를 이용한 튜브 형태 시편 분석방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is therefore an object of the present invention to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring a damage of a specimen using a terahertz wave, And a method of analyzing a tube type specimen using the same.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,In order to solve the above problems,
튜브 형태의 시편에 테라헤르츠파를 조사하는 방출부;An emitter for irradiating a tube-shaped specimen with a terahertz wave;
상기 방출부에서 조사된 테라헤르츠파 중, 상기 튜브 형태 시편에 반사되거나 상기 튜브 형태 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 수신부; 및A receiver for receiving a terahertz wave reflected from the tube-shaped specimen or transmitting the tube-shaped specimen among the terahertz waves irradiated from the emitting portion; And
상기 수신부에 수신된 테라헤르츠파의 영상을 분석하여 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위를 검출하는 분석부An analyzing unit for analyzing the image of the terahertz wave received by the receiving unit and detecting a damaged region of the tube-
를 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편의 분석장치를 제공한다.The present invention provides an apparatus for analyzing a tube type specimen using a terahertz wave.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분석부는 상기 튜브 형태 시편의 정상 부위에 대한 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯과, 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위에 대한 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯을 상호 비교분석함으로써 상기 튜브 형태의 시편 중 손상 부위를 탐지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the analyzer compares the time domain THz amplitude plot for the normal region of the tubular specimen with the time domain THz amplitude plot for the damaged region of the tubular specimen, It is possible to detect the damaged part of the tube type specimen.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 분석부는 상기 방출부로부터 조사된 테라헤르츠파가 상기 튜브 형태의 시편 중 정상 부위를 투과한 후 반사되어 상기 수신부에 수신되는 시간과, 상기 방출부로부터 조사된 테라헤르츠파가 상기 튜브 형태의 시편 중 손상 부위를 투과한 후 반사되어 상기 수신부에 수신되는 시간 사이의 시간차를 이용하여 상기 손상 부위의 깊이를 측정할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the analysis unit may calculate the time when the terahertz wave irradiated from the emitting unit is reflected and transmitted to the receiving unit after passing through the normal part of the specimen of the tube type, The depth of the damaged portion can be measured using the time difference between the time when the terahertz wave is reflected after being transmitted through the damaged portion of the tube type specimen and the time when it is received by the receiving portion.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 손상 부위의 깊이 (S)는 하기 식 1에 의해서 계산될 수 있다:According to another embodiment of the present invention, the depth S of the damaged area can be calculated by the following equation 1:
<식 1><
S = (v1Δt)cosθ1/((n2cosθ2)/(n1cosθ1)-1)S = (v1? T) cos? 1 / ((n2cos? 2) / (n1cos?
상기 식에서,In this formula,
v1은 공기 중에서 테라헤르츠파의 속도이고, v1 is the velocity of the terahertz wave in air,
Δt는 테라헤르츠파가 튜브 형태의 시편을 통과하는데 걸리는 시간 (t2)과 테라헤르츠파가 공기를 통과하는데 걸리는 시간 (t1)의 차이, 즉 t2-t1이고,Δt is the difference between the time (t2) required for the terahertz wave to pass through the tube-shaped specimen and the time (t1) for the terahertz wave to pass through the air, ie, t2-t1,
θ1 및 θ2는 각각 테라헤르츠파의 공기 및 튜브 형태 시편 중에서 입사각이고,[theta] 1 and [theta] 2 are the incident angles in air and tube specimens of terahertz waves, respectively,
n1 및 n2는 테라헤르츠파의 공기 및 튜브 형태 시편에서의 굴절률이다.n1 and n2 are the refractive indices of air and tube specimens of terahertz waves.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 테라헤르츠파는, 하나 또는 복수의 광원으로부터 조사되는, 30 ㎛ 내지 3 ㎜ 범위의 파장을 갖는, 펄스형 또는 연속형 전자기파일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the terahertz wave may be a pulsed or continuous electromagnetic file having a wavelength in the range of 30 [mu] m to 3 mm irradiated from one or a plurality of light sources.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 튜브 형태 시편은 산업용 또는 가정용 튜브일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the tubular specimen may be an industrial or domestic tube.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 튜브 형태 시편의 분석장치는 휴대용일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the apparatus for analyzing the tubular specimen may be portable.
한편, 본 발명은 또한,The present invention, on the other hand,
튜브 형태의 시편에 테라헤르츠파를 조사하는 단계;Irradiating a tube-shaped specimen with a terahertz wave;
상기 테라헤르츠파 중, 상기 튜브 형태 시편에 반사되거나 상기 튜브 형태 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 단계;Receiving a terahertz wave reflected from or transmitting through the tube-shaped specimen in the terahertz wave;
상기 수신된 테라헤르츠파의 영상을 분석하여 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위를 검출하는 단계Analyzing the received image of the terahertz wave to detect a damaged region of the tube type specimen
를 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편의 분석방법을 제공한다.The present invention provides a method of analyzing a tube type specimen using a terahertz wave.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위를 검출하는 단계는 상기 튜브 형태 시편의 정상 부위에 대한 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯과, 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위에 대한 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯을 상호 비교분석함으로써 상기 튜브 형태의 시편 중 손상 부위를 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of detecting damage of the tubular specimen includes a time domain THz amplitude plot for the normal region of the tubular specimen and a time domain THz amplitude plot for the damaged region of the tubular specimen And comparing the Hertz amplitude plots with each other to detect damage sites in the tubular specimen.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위를 검출하는 단계는 상기 조사된 테라헤르츠파가 상기 튜브 형태의 시편 중 정상 부위를 투과한 후 반사되어 수신되는 시간과, 상기 조사된 테라헤르츠파가 상기 튜브 형태의 시편 중 손상 부위를 투과한 후 반사되어 수신되는 시간 사이의 시간차를 이용하여 상기 손상 부위의 깊이를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of detecting the damaged region of the tube-shaped specimen may include a step of detecting a time point at which the irradiated terahertz wave is reflected and received after passing through the normal region of the tube- And measuring a depth of the damaged region by using a time difference between the time when the terahertz wave is reflected after being transmitted through the damaged portion of the tube type specimen and the time when the terahertz wave is received.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 손상 부위의 깊이는 하기 식 1에 의해서 계산될 수 있다:According to another embodiment of the present invention, the depth of the damaged area can be calculated by the following equation 1:
<식 1><
S = (v1Δt)cosθ1/((n2cosθ2)/(n1cosθ1)-1)S = (v1? T) cos? 1 / ((n2cos? 2) / (n1cos?
상기 식에서,In this formula,
v1은 공기 중에서 테라헤르츠파의 속도이고, v1 is the velocity of the terahertz wave in air,
Δt는 테라헤르츠파가 튜브 형태의 시편을 통과하는데 걸리는 시간 (t2)과 테라헤르츠파가 공기를 통과하는데 걸리는 시간 (t1)의 차이, 즉 t2-t1이고,Δt is the difference between the time (t2) required for the terahertz wave to pass through the tube-shaped specimen and the time (t1) for the terahertz wave to pass through the air, ie, t2-t1,
θ1 및 θ2는 각각 테라헤르츠파의 공기 및 튜브 형태 시편 중에서 입사각이고,[theta] 1 and [theta] 2 are the incident angles in air and tube specimens of terahertz waves, respectively,
n1 및 n2는 테라헤르츠파의 공기 및 튜브 형태 시편에서의 굴절률이다.n1 and n2 are the refractive indices of air and tube specimens of terahertz waves.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 테라헤르츠파는, 하나 또는 복수의 광원으로부터 조사되는, 30 ㎛ 내지 3 ㎜ 범위의 파장을 갖는, 펄스형 또는 연속형 전자기파일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the terahertz wave may be a pulsed or continuous electromagnetic file having a wavelength in the range of 30 [mu] m to 3 mm irradiated from one or a plurality of light sources.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 튜브 형태 시편은 산업용 또는 가정용 튜브일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the tubular specimen may be an industrial or domestic tube.
상술한 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 윈칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명에 따르면, 가정 및 산업 현장에서 폭넓게 사용되는 다양한 튜브 형태 시편의 손상 위치 및 손상 정도를 정확하고 간편한 방법에 의해서 파악할 수 있다.According to the present invention, it is possible to grasp the damage position and damage degree of various tube type specimens widely used in domestic and industrial fields by an accurate and simple method.
도 1은 본 발명에 따른 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편의 분석장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 튜브 형태 시편 표면의 재질에 따라서 반사 및 투과되는 테라헤르츠파를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 튜브 형태 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 검출하기 위한 방출부 및 수신부의 위치와, 튜브 형태 시편을 반사하는 테라헤르츠파를 검출하기 위한 방출부 및 수신부의 위치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 장치를 사용하여 분석하고자 하는 튜브 형태의 시편들로서, 각각 다른 위치에 손상 부위를 포함하는 2개의 시편에 대한 정면 사진 및 측면 사진을 도시한 도면이다.
도 5a 및 5b는 도 4a 및 4b의 시편들에 대한 테라헤르츠파 영상을 도시한 도면이다.
도 6a 및 6b는 정상 부위 (도면에 "Point 1"으로 표시)와 손상 부위 (도면에 "Point 2"로 표시)를 갖는 튜브 형태 시편 (우측 시편)의 테라헤르츠파 영상들을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6a 및 6b에 도시된 시편 (우측 시편)에 대한 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯을 도시한 도면이다.
도 8a 및 8b는 정상 부위 (도면에 "Point 3"으로 표시)와 손상 부위 (도면에 "Point 4"로 표시)를 갖는 튜브 형태 시편 (좌측 시편)의 테라헤르츠파 영상들을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8a 및 8b에 도시된 시편 (좌측 시편)에 대한 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯을 도시한 도면이다.
도 10a 및 10b는 손상 부위 (도면에서 ①로 표시) 및 정상 부위 (도면에서 ②로 표시)를 갖는 실제 고무 튜브 시편에 대한 사진과 (10a), 손상 부위와 정상 부위의 두께 차이 (S)를 모식적으로 나타낸 도면 (10b)이다.
도 11은 테라헤르츠파가 통과하게 되는 매질 차이에 의해서 손상 부위와 정상 부위에서 시간 차이가 발생하게 되는 현상을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 12는 매질에서의 진행 거리 x와 입사각 θ, 그리고 두께 차이 S 사이에 성립되는 관계식을 설명하기 위한 모식도이다.
도 13은 손상 부위에서의 진행 거리 x1, 입사각 θ1, 두께 차이 S와, 정상 부위에서의 진행 거리 x2, 입사각 θ2, 두께 차이 S 사이에 성립되는 관계식을 설명하기 위한 모식도이다.
도 14는 한 매질에서 다른 매질로 테라헤르츠파가 진행될 때, 스넬의 법칙 (Snell's law)에 의해서 입사각 θ1과 굴절각 θ2 사이에 성립되는 관계식을 설명하기 위한 모식도이다.1 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for analyzing a tube type specimen using a terahertz wave according to the present invention.
2 is a view conceptually showing a terahertz wave reflected and transmitted according to a material of a tube-shaped specimen surface.
3 conceptually shows a position of a receiving portion and a receiving portion for detecting a terahertz wave transmitted through a tube type specimen and a position of a receiving portion and a receiving portion for detecting a terahertz wave reflecting the tube type specimen .
FIGS. 4A and 4B are front and side views of two specimens of a tube type to be analyzed using the apparatus according to the present invention, each including a damaged portion at different positions. FIG.
Figures 5A and 5B show THz waves for the specimens of Figures 4A and 4B.
6A and 6B are views showing terahertz wave images of a tube type specimen (right specimen) having a normal region (indicated by "
Figure 7 is a plot of time domain THz amplitude plots for the specimen (right specimen) shown in Figures 6a and 6b.
8A and 8B are views showing terahertz wave images of a tube-shaped specimen (left specimen) having a normal region (indicated by "
Figure 9 is a plot of a time domain THz amplitude plot for the specimen (left specimen) shown in Figures 8A and 8B.
10A and 10B are photographs of an actual rubber tube specimen having a damaged region (indicated by 1 in the figure) and a normal region (indicated by 2 in the drawing), and 10a of the actual rubber tube specimen, (10b) schematically shown.
11 is a diagram schematically showing a phenomenon in which a time difference occurs between a damaged region and a normal region due to a difference in medium through which a terahertz wave passes.
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a relation between the progress distance x in the medium, the incident angle?, And the thickness difference S; FIG.
Fig. 13 is a schematic diagram for explaining a relational expression which is established between the traveling distance x1 at the damaged portion, the incident angle [theta] 1, the thickness difference S, the traveling distance x2 at the normal portion, the incident angle [
Fig. 14 is a schematic diagram for explaining a relation that is established between an incident angle [theta] 1 and a refraction angle [theta] 2 according to Snell's law when a terahertz wave propagates from one medium to another medium.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 일 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages, and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. Also, the singular forms as used below include plural forms unless the phrases expressly have the opposite meaning. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
이하, 도면 및 실시예를 참고하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and examples.
본 발명에 따른 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편의 분석장치는,An apparatus for analyzing a tube type specimen using a terahertz wave according to the present invention includes:
튜브 형태의 시편에 테라헤르츠파를 조사하는 방출부;An emitter for irradiating a tube-shaped specimen with a terahertz wave;
상기 방출부에서 조사된 테라헤르츠파 중, 상기 튜브 형태 시편에 반사되거나 상기 튜브 형태 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 수신부; 및A receiver for receiving a terahertz wave reflected from the tube-shaped specimen or transmitting the tube-shaped specimen among the terahertz waves irradiated from the emitting portion; And
상기 수신부에 수신된 테라헤르츠파의 영상을 분석하여 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위를 검출하는 분석부An analyzing unit for analyzing the image of the terahertz wave received by the receiving unit and detecting a damaged region of the tube-
를 포함한다..
도 1에는 본 발명에 따른 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편의 분석장치를 블록도로서 개략적으로 도시하였다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장치 (100)는, 튜브 형태의 시편 (S)에 테라헤르츠파를 조사하는 적어도 하나의 방출부 (110), 조사된 테라헤르츠파 중에서 상기 시편에 반사되는 테라헤르츠파를 수신하는 수신부 (121) 및/또는 상기 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 수신부 (122), 및 상기 조사파와 반사파/투과파의 특성들을 비교분석함으로써 궁극적으로 시편의 특성을 분석하는 분석부 (130)를 포함한다. 또한, 상기 분석부 (130)로부터 분석된 결과는 표시부 (140)를 통해서 사용자에 제공될 수 있다. 이러한 분석장치 (100)는 휴대가 가능한 소형장치로 구현될 수도 있다.FIG. 1 is a block diagram schematically showing an apparatus for analyzing a tube type specimen using a terahertz wave according to the present invention. Referring to Figure 1, an
본 발명에 따른 장치의 구성요소별 작동 원리는 하기와 같다. 먼저, 방출부 (110)로부터 조사된 테라헤르츠파는 튜브 형태 시편 (S)을 투과하거나, 또는 시편 (S)의 표면으로부터 반사된다.The operating principle of each component of the apparatus according to the present invention is as follows. First, the terahertz wave emitted from the emitting
도 2에는 튜브 형태 시편 표면의 재질에 따라서 다르게 진행하는 테라헤르츠파를 개념적으로 도시하였으며, 또한 도 3에는 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 검출하기 위한 방출부 및 수신부의 위치와, 시편을 반사하는 테라헤르츠파를 검출하기 위한 방출부 및 수신부의 위치를 개념적으로 도시하였다.FIG. 2 conceptually shows a terahertz wave propagating differently depending on the material of the tube-shaped specimen surface. FIG. 3 also shows the positions of the emitting and receiving parts for detecting the terahertz wave transmitted through the specimen, The positions of the emitting part and the receiving part for detecting the terahertz wave are conceptually shown.
도 2를 참조하면, 만약 튜브 형태의 시편이 금속 재질인 경우는 조사된 테라헤르츠 파를 모두 반사하며, 따라서 반사형 모듈로 이루어지는 수신부 (121)를 통해서 테라헤르츠파가 수신된다. 반면에, 만약 튜브 형태의 시편이 고무 튜브 등과 같이 고분자 화합물로 이루어진 튜브인 경우에는 조사된 테라헤르츠 파를 대부분 투과하며, 따라서 투과형 모듈로 이루어지는 수신부 (122)를 통해서 대부분의 테라헤르츠파가 수신된다.Referring to FIG. 2, if the tube-shaped specimen is made of a metal, it reflects all of the irradiated terahertz waves, and thus a terahertz wave is received through the receiving
결국, 도 3에 도시된 바와 같이, 튜브 형태의 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 검출하기 위한 방출부 및 수신부의 위치와, 튜브 형태의 시편으로부터 반사되는 테라헤르츠파를 검출하기 위한 방출부 및 수신부의 위치가 각각 달라지게 된다. 예를 들어, 투과형 테라헤르츠파 모듈은 테라헤르츠파 방출부와 수신부가 180°를 이루도록 설치될 수 있으며, 테라헤르츠파 경로에 수직한 방향으로 이동이 가능한 스테이지를 마련한 다음, 상기 스테이지에 시편을 고정하여 투과되는 테라헤르츠파를 측정할 수 있다. 반면에, 반사형 테라헤르츠파 모듈은, 예를 들어 측정 대상이 되는 시편을 이동하지 않은 상태에서, 테라헤르츠파 방출기와 검출기가 각각 수직면으로부터 30° 정도의 각도를 이루도록 배치할 수 있다.As a result, as shown in Fig. 3, the position of the receiving portion and the receiving portion for detecting the terahertz wave transmitting through the tube-shaped specimen, the emitting portion for detecting the terahertz wave reflected from the tube- Respectively. For example, a transmissive THz wave module may be provided so that the THz wave emitting part and the receiving part are 180 °, a stage capable of moving in a direction perpendicular to the THz wave path is provided, and then the specimen is fixed The transmitted THz wave can be measured. On the other hand, the reflective THz wave module can be arranged such that, for example, the terahertz wave emitter and the detector are each at an angle of about 30 degrees from the vertical surface, without moving the specimen to be measured.
이에 제한되는 것은 아니지만, 본 발명에 의해서 분석이 가능한 튜브 형태의 시편은, 테라헤르츠파를 반사 또는 투과시킬 수 있는 재질로 이루어진 튜브 형태의 시편으로서, 예를 들어, 각종 재질의 산업용 또는 가정용 튜브일 수 있다.A tube-shaped specimen which can be analyzed by the present invention is a tube-shaped specimen made of a material capable of reflecting or transmitting a terahertz wave, for example, an industrial or household tube .
다음으로, 분석부에서는 반사 또는 투과된 테라헤르츠파와 관련된 정보를, 방출부로부터 원래 조사된 테라헤르츠파와 관련된 정보와 비교분석하는 과정을 수행하게 된다. 전술한 바와 같이, 이러한 정보들의 상호 비교분석을 통해서 튜브 형태 시편의 손상 위치 및 손상 깊이를 측정할 수 있게 된다.Next, the analyzing unit performs a process of comparing and analyzing the information related to the reflected or transmitted THz waves with the information related to the originally irradiated THz waves from the emitting unit. As described above, the mutual comparative analysis of such information enables measurement of the damage location and depth of damage of the tubular specimen.
예를 들어, 시편의 손상 위치 파악은 상기 수신부에 수신된 테라헤르츠파의 영상을 육안으로 분석함으로써 수행될 수도 있는데, 도 4a 및 4b에는 각각 다른 위치에 손상 부위를 포함하는 2개의 시편에 대한 정면 사진 및 측면 사진을 도시하였으며, 도 5a 및 5b에는 도 4a 및 4b의 시편들에 대한 테라헤르츠파 영상을 도시하였다. 도 4a 및 4b, 또한 도 5a 및 5b를 참조하면, 테라헤르츠파 영상을 통해서 튜브 형태 시편의 손상 위치와 손상의 폭을 파악할 수 있음을 알 수 있다.For example, the damage location of the test piece may be performed by visually analyzing the image of the terahertz wave received by the receiving unit. In FIGS. 4A and 4B, the front surface of two specimens including the damaged portion at different positions 5A and 5B show the terahertz wave images for the specimens of FIGS. 4A and 4B. Referring to FIGS. 4A and 4B and FIGS. 5A and 5B, it can be seen that the damage position and damage width of the tube type specimen can be grasped through the terahertz wave image.
또한, 시편의 손상 위치 파악은 시간 경과에 따른 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯을 통해서도 파악할 수 있는데, 이는, 튜브 형태 시편의 정상 부위에 대한 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯과, 튜브 형태 시편의 손상 부위에 대한 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯을 상호 비교분석함으로써 수행될 수 있다. 도 6a 및 6b에는 정상 부위 (도면에 "Point 1"으로 표시)와 손상 부위 (도면에 "Point 2"로 표시)를 갖는 튜브 형태 시편 (우측 시편)의 테라헤르츠파 영상들을 도시하였으며, 도 7에는 이러한 시편에 대한 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯을 도시하였다. 도 6a 및 6b, 또한 도 7을 참조하면, 정상 부위에 대한 플롯 (도 7 그래프 중 흑색선)과 손상 부위에 대한 플롯 (도 7 그래프 중 적색선)을 비교할 경우, 10 ps ~ 15 ps에서 손상 부위에 해당되는 특정 피크가 관찰됨을 알 수 있다. 이는 튜브 형태 시편의 손상 부위에는 빈 공간이 있으므로, 이러한 빈 공간에 의해서 테라헤르츠파의 감쇠가 덜 진행되었기 때문이다. 이러한 시간 도메인 테라헤르츠 진폭 플롯을 통한 손상 위치 파악은 도 8a 및 8b에 도시된 또 다른 튜브 형태 시편 (좌측 시편)의 경우에도 마찬가지이며, 도 9에 도시된 플롯을 통해서 마찬가지 방식으로 손상 위치를 파악할 수 있다.In addition, the damage location of the specimen can also be determined with time-domain terahertz amplitude plots, which can be obtained by plotting the time domain THz amplitude plot for the normal region of the tubular specimen, Time domain < / RTI > THz amplitude plots. 6A and 6B show terahertz wave images of a tube type specimen (right specimen) having a normal region (indicated by "
한편, 본 발명에 따른 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편 분석장치를 사용할 경우, 손상 위치의 파악과 더불어 손상 깊이를 파악하는 것도 가능하다. 이는, 상기 방출부로부터 조사된 테라헤르츠파가 상기 튜브 형태의 시편 중 정상 부위를 투과한 후 반사되어 상기 수신부에 수신되는 시간과, 상기 방출부로부터 조사된 테라헤르츠파가 상기 튜브 형태의 시편 중 손상 부위를 투과한 후 반사되어 상기 수신부에 수신되는 시간 사이의 시간차를 이용하여 상기 손상 부위의 깊이를 측정하게 되는 방식이다.Meanwhile, when the tube type specimen analyzing apparatus using the terahertz wave according to the present invention is used, it is possible to grasp the damage position and to grasp the depth of damage. It is preferable that the time when the terahertz wave irradiated from the emitting part is reflected after being transmitted through the normal part of the tube type specimen and received by the receiving part and the time when the terahertz wave irradiated from the emitting part is reflected And the depth of the damaged area is measured using the time difference between the time when the damaged part is transmitted and the time when the reflected part is received by the receiving part.
예를 들어, 도 10a 및 10b에는 손상 부위 (도면에서 ①로 표시) 및 정상 부위 (도면에서 ②로 표시)를 갖는 실제 고무 튜브 시편에 대한 사진과, 손상 부위와 정상 부위의 두께 차이 (S)를 모식적으로 나타낸 도면을 도시하였다. 도 10a 및 10b를 참조하면, 손상 부위와 정상 부위 사이에는 두께 차이 (S)가 존재하는 바, 상기 테라헤르츠 조사부에서 조사된 테라헤르츠파는 두께 차이에 의해서 손상 부위에서는 2가지 다른 매질을 통과하게 되고, 이에 따른 시간차가 발생하게 된다.For example, Figs. 10A and 10B show photographs of actual rubber tube specimens having a damaged area (indicated by 1 in the drawing) and a normal area (indicated by 2 in the drawing) and a difference (S) As shown in FIG. Referring to FIGS. 10A and 10B, since there is a thickness difference S between the damaged portion and the normal portion, the terahertz wave irradiated from the terahertz irradiation portion passes through two different media at the damaged portion due to the thickness difference , Resulting in a time difference.
도 11에는 테라헤르츠파가 통과하게 되는 매질 차이에 의해서 손상 부위와 정상 부위에서 시간 차이가 발생하게 되는 현상을 모식적으로 도시하였는 바, 도 11을 참조하면, 손상 부위의 깊이에 해당되는 두께 차이 (S)에 의해서 테라헤르츠파가 고무 튜브 매질을 통과하는데 걸리는 시간 (t2)과 테라헤르츠파가 공기를 통과하는데 걸리는 시간 (t1)의 사이에, t2-t1에 해당되는 시간 차이 (△t)가 발생하게 된다. 이때, 실제 테라헤르츠파가 고무 튜브 매질에서 진행한 거리 및 공기 중에서 진행한 거리를 각각 x1 및 x2라 할 경우, t1 및 t2는 진행경로 (입사 및 반사로 인해서 2회 진행하므로 2배 곱한 값)인 2x1 및 2x2를 각각 진행속도인 v1 및 v2로 나눈 값이 되며, 따라서, △t는 하기 식으로 표시된다:11 schematically shows a phenomenon in which a time difference occurs between a damaged region and a normal region due to a difference in medium through which a terahertz wave passes. Referring to FIG. 11, the thickness difference corresponding to the depth of the damaged region (T) corresponding to t2-t1 between the time (t2) required for the terahertz wave to pass through the rubber tube medium and the time (t1) for the terahertz wave to pass through the air, . In this case, if the actual terahertz wave travels in the rubber tube medium and the distances traveled in the air are x1 and x2, respectively, t1 and t2 are the propagation paths (twice as multiplied because of incidence and reflection twice) 2x1 and 2x2 divided by the progress speeds v1 and v2, respectively, and therefore, Δt is represented by the following equation:
△t = t2-t1 = 2 (x2/v2 - x1/v1)? T = t2-t1 = 2 (x2 / v2 - x1 / v1)
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 매질에서의 진행 거리 x와 입사각 θ, 그리고 두께 차이 S 사이에는 S = xcosθ의 관계식이 성립되고, 도 13에 도시된 바와 같이 손상 부위에서의 진행 거리 x1, 입사각 θ1, 두께 차이 S와, 정상 부위에서의 진행 거리 x2, 입사각 θ2, 두께 차이 S 사이에는 하기 식이 성립된다:12, the relationship of S = xcos? Is established between the traveling distance x in the medium and the incident angle? And the thickness difference S, and as shown in Fig. 13, the distances x1, Between the incident angle? 1 and the thickness difference S, the traveling distance x2 at the normal region, the incident angle? 2, and the thickness difference S, the following equation is established:
S = x1cosθ1 = x2cosθ2 S = x1 cos? 1 = x2 cos? 2
더 나아가, 도 14에 도시된 바와 같이, 한 매질에서 다른 매질로 테라헤르츠파가 진행될 때, 스넬의 법칙 (Snell's law)에 따르면, 입사각 θ1과 굴절각 θ2 사이에는 하기 식이 성립된다:Further, as shown in Fig. 14, when a terahertz wave propagates from one medium to another, according to Snell's law, the following equation holds between the incident angle? 1 and the refraction angle? 2:
sinθ2/sinθ1 = v2/v1 = n1/n2sin? 2 / sin? 1 = v2 / v1 = n1 / n2
따라서, 상기 식들을 정리하면, 손상 부위의 깊이 (S)는 검사 대상이 되는 튜브 형태 시편의 굴절률 및 테라헤르츠파의 입사각을 알 경우, 하기 식 1에 의해서 계산될 수 있다:Therefore, when the above equations are summarized, the depth S of the damaged portion can be calculated by the following
<식 1><
S = (v1Δt)cosθ1/((n2cosθ2)/(n1cosθ1)-1)S = (v1? T) cos? 1 / ((n2cos? 2) / (n1cos?
상기 식에서,In this formula,
v1은 공기 중에서 테라헤르츠파의 속도이고, v1 is the velocity of the terahertz wave in air,
Δt는 테라헤르츠파가 튜브 형태의 시편을 통과하는데 걸리는 시간 (t2)과 테라헤르츠파가 공기를 통과하는데 걸리는 시간 (t1)의 차이, 즉 t2-t1이고,Δt is the difference between the time (t2) required for the terahertz wave to pass through the tube-shaped specimen and the time (t1) for the terahertz wave to pass through the air, ie, t2-t1,
θ1 및 θ2는 각각 테라헤르츠파의 공기 및 튜브 형태 시편 중에서 입사각이고,[theta] 1 and [theta] 2 are the incident angles in air and tube specimens of terahertz waves, respectively,
n1 및 n2는 테라헤르츠파의 공기 및 튜브 형태 시편에서의 굴절률이다.n1 and n2 are the refractive indices of air and tube specimens of terahertz waves.
본 발명에 따른 분석장치는 하나 또는 복수의 광원으로부터 조사되는, 30 ㎛ 내지 3 ㎜ 범위의 파장을 갖는 테라헤르츠파를 사용할 수 있다. 따라서, 상기 테라헤르츠파는 가시광선이나 적외선보다 파장이 길어 강한 투과력을 갖는 한편, 다른 광선과 달리 외부 빛이 존재하는 곳에서도 이용할 수 있으므로, 시편을 분석할 때, 외부 빛을 차단하는 별도의 공정을 줄일 수 있다.The analyzing apparatus according to the present invention can use a terahertz wave having a wavelength in the range of 30 탆 to 3 탆, which is irradiated from one or a plurality of light sources. Therefore, since the terahertz wave has a longer transmission wavelength than a visible ray or infrared ray and has a strong penetrating power, unlike other rays, it can be used in a place where external light exists. Therefore, when analyzing a specimen, Can be reduced.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠파의 광원은, 시편을 비교적 용이하게 투과하는, 펄스형 광원으로 상정하였으나, 이 또한 일 예에 불과할 뿐, 연속형 광원을 적용시키는 것도 가능하다. 그리고, 상기 테라헤르츠파의 광원은 하나 또는 복수일 수 있다. 여기서, 테라헤르츠파의 광원이 복수인 경우, 다차원적으로 튜브형 시편을 검사할 수 있으므로, 검사 시간을 대폭 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 결과값의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.In addition, although the light source of the terahertz wave according to the embodiment of the present invention is assumed to be a pulsed light source that relatively easily transmits the test piece, it is also possible to apply a continuous light source only as an example. The light source of the terahertz wave may be one or a plurality of light sources. Here, when a plurality of light sources of terahertz waves are used, the tube type specimen can be inspected in a multidimensional manner, so that the inspection time can be greatly reduced and the reliability of the resultant value can be improved.
한편, 본 발명은 또한,The present invention, on the other hand,
튜브 형태의 시편에 테라헤르츠파를 조사하는 단계;Irradiating a tube-shaped specimen with a terahertz wave;
상기 테라헤르츠파 중, 상기 튜브 형태 시편에 반사되거나 상기 튜브 형태 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 단계;Receiving a terahertz wave reflected from or transmitting through the tube-shaped specimen in the terahertz wave;
상기 수신된 테라헤르츠파의 영상을 분석하여 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위를 검출하는 단계Analyzing the received image of the terahertz wave to detect a damaged region of the tube type specimen
를 포함하는 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편의 분석방법을 제공한다.The present invention provides a method of analyzing a tube type specimen using a terahertz wave.
전술한 본 발명의 분석장치에 관한 서술내용은 본 발명의 분석방법에 대해서도 동일하게 적용된다.The above description of the analyzing apparatus of the present invention is also applied to the analyzing method of the present invention.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 하되, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to assist the understanding of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.
검사 대상이 된 튜브 형태 시편Tube-shaped specimen to be inspected
검사 대상으로서 길이 10 m, 내경 10 mm 및 외경 15 mm의 고무 재질 튜브 (한미호스로부터 구입)를 시편으로 사용하였으며, 상기 튜브는 내한성/내열성 (-100 ℃ ~ 350 ℃), 무독성, 내약품성, 내유성 및 난연성을 갖는다.As a test object, a rubber material tube (purchased from Hanmi Hose) having a length of 10 m, an inner diameter of 10 mm and an outer diameter of 15 mm was used as a specimen. The tube was tested for cold / heat resistance (-100 ° C. to 350 ° C.) Oil resistance and flame retardancy.
영상화를 통한 손상 부위 검출Detection of damage area through imaging
측정에 사용된 테라헤르츠 장비의 스펙은 하기와 같다:The specifications of the terahertz instrument used for the measurement are as follows:
주파수 범위: 0.1 ~ 3.0 THzFrequency range: 0.1 to 3.0 THz
주파수 해상도 (Frequency resolution): 11 GHzFrequency resolution: 11 GHz
시간 해상도 (Time resolution): 20 fsTime resolution: 20 fs
SNR (Signal-to-Noise Ratio): 60 dBSignal-to-Noise Ratio (SNR): 60 dB
다이내믹 범위: > 70 dBDynamic range:> 70 dB
영상화 속도: 5 ~ 50 mm/sImaging speed: 5 to 50 mm / s
영상화 해상도: 50 ㎛ ~ 1 mmImaging resolution: 50 μm to 1 mm
* 테라헤르츠파의 물에 대한 취약 특성을 감안하여, 실험의 신뢰성 확보를 위해서 테라헤르츠 시편부에 렉을 짜서 밀봉한 다음, 건조 공기를 주입시켜 주었다.* Considering the vulnerability of terahertz waves to water, to secure the reliability of the experiment, terahertz specimens were squeezed and sealed with lag, and then dry air was injected.
손상 두께 측정Damage thickness measurement
입사각 30°에서 전술한 고무 튜브 시편 (굴절률: 2.35) 2종에 대해서, 전술한 장치를 사용하여 전술한 식 1에 따라서 두께 차이 (S)를 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The thickness difference (S) was calculated according to the above-described equation (1) using the above-described apparatus for the two rubber tube specimens (refractive index: 2.35) at an incident angle of 30 DEG. The results are shown in Table 1 below.
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장치 및 방법을 사용하여 시편 1 및 2에 대해서 손상 두께를 측정한 결과, 시편 1의 경우 실제 손상 두께가 0.4 mm인 반면, 본 발명에 따라서 측정된 값은 0.408 mm이고, 시편 2의 경우 실제 손상 두께가 1.1 mm인 반면, 본 발명에 따라서 측정된 값은 1.068 mm라는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라서 측정된 수치와 실제 수치 사이에는 각각 2% 및 2.9% 오차가 나타나며, 이러한 오차는 측정 시간 구간 길이, 지점의 위치, 시편 가공 두께가 일정하다고 가정한 점 등에서 발생한 것이며, 공학적으로 허용가능한 범위 이내의 오차이다.Referring to Table 1 above, the damage thickness measurements for
Claims (11)
상기 방출부에서 조사된 테라헤르츠파 중, 상기 튜브 형태 시편에 반사되거나 상기 튜브 형태 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 수신부; 및
상기 수신부에 수신된 테라헤르츠파를 통하여 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위 및 손상 부위의 깊이를 검출하는 분석부를 포함하고,
상기 튜브 형태 시편은 고분자 화합물로 이루어지며,
상기 수신부는 상기 튜브 형태 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 직접 수신하는 제1 수신부, 및 상기 테라헤르츠파를 투과 한 후 반사되어 상기 튜브 형태 시편을 재투과된 테라헤르츠파를 수신하는 제2 수신부를 포함하되,
상기 분석부는 상기 제1 수신부에 기반하여 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위를 탐지하고, 상기 제2 수신부에 기반하여 상기 튜브 형태의 시편의 손상 부위의 깊이를 측정하고,
상기 손상 부위의 깊이는 하기 식 1에 의해서 계산되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편의 분석장치.
<식 1>
S = (v1Δt)cosθ1/((n2cosθ2)/(n1cosθ1)-1)
상기 식에서,
S는 손상 부위의 깊이이고,
v1은 공기 중에서 테라헤르츠파의 속도이고,
Δt는 테라헤르츠파가 튜브 형태의 시편을 통과하는데 걸리는 시간 (t2)과 테라헤르츠파가 공기를 통과하는데 걸리는 시간 (t1)의 차이, 즉 t2-t1이고,
θ1 및 θ2는 각각 테라헤르츠파의 공기 및 튜브 형태 시편 중에서 입사각이고,
n1 및 n2는 테라헤르츠파의 공기 및 튜브 형태 시편에서의 굴절률이다
An emitter for irradiating a tube-shaped specimen with a terahertz wave;
A receiver for receiving a terahertz wave reflected from the tube-shaped specimen or transmitting the tube-shaped specimen among the terahertz waves irradiated from the emitting portion; And
And an analyzer for detecting the depth of the damaged portion and the damaged portion of the tube-shaped specimen through the terahertz wave received by the receiving portion,
The tube-shaped specimen is made of a polymer compound,
The receiver includes a first receiver for directly receiving the terahertz wave transmitted through the tube-shaped specimen, and a second receiver for receiving the terahertz wave reflected after being transmitted through the terahertz wave and re-transmitted through the tube-shaped specimen Including,
The analyzer detects a damaged portion of the tube-shaped specimen based on the first receiver, measures a depth of a damaged portion of the tube-shaped specimen based on the second receiver,
Wherein the depth of the damaged region is calculated by the following equation (1).
<Formula 1>
S = (v1? T) cos? 1 / ((n2cos? 2) / (n1cos?
In this formula,
S is the depth of the damaged area,
v1 is the velocity of the terahertz wave in air,
Δt is the difference between the time (t2) required for the terahertz wave to pass through the tube-shaped specimen and the time (t1) for the terahertz wave to pass through the air, ie, t2-t1,
[theta] 1 and [theta] 2 are the incident angles in air and tube specimens of terahertz waves, respectively,
n1 and n2 are the refractive indices of air and tube specimens of terahertz waves
The analyzer according to claim 1, wherein the analyzing unit analyzes the time-domain terahertz amplitude plot for the normal part of the tube-shaped specimen using the terahertz wave received from the receiver, and the time-domain terahertz amplitude plot for the damaged part of the tube- And comparing the Hertz amplitude plots with each other to detect a damaged part of the tube type specimen.
The method according to claim 1, wherein the THz wave is a pulsed or continuous electromagnetic wave having a wavelength in the range of 30 탆 to 3 탆 irradiated from one or a plurality of light sources. Lt; / RTI >
The apparatus of claim 1, wherein the tube-shaped specimen is an industrial or household tube.
The apparatus for analyzing a tube type specimen according to claim 1, wherein the apparatus is portable.
상기 테라헤르츠파 중, 상기 튜브 형태 시편에 반사되거나 상기 튜브 형태 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 단계; 및
상기 수신된 테라헤르츠파를 통하여 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위 및 손상 부위의 깊이를 검출하는 단계
를 포함하고,
상기 튜브 형태 시편은 고분자 화합물로 이루어지며,
상기 테라헤르츠파를 수신하는 단계는 상기 튜브 형태 시편을 투과하는 테라헤르츠파를 직접 수신하는 단계, 및 상기 튜브 형태 시편을 투과한 후에 반사되어 상기 튜브 형태 시편을 재투과된 테라헤르츠파를 수신하는 단계를 포함하고,
상기 검출하는 단계는 상기 테라헤르츠파를 직접 수신하는 단계에 기반하여 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위를 검출하고, 상기 재투과된 테라헤르츠파를 수신하는 단계에 기반하여 상기 튜브 형태 시편의 손상 부위 깊이를 검출하고,
상기 손상 부위의 깊이는 하기 식 1에 의해서 계산되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠파를 이용한 튜브 형태 시편의 분석방법.
<식 1>
S = (v1Δt)cosθ1/((n2cosθ2)/(n1cosθ1)-1)
상기 식에서,
S는 손상 부위의 깊이이고,
v1은 공기 중에서 테라헤르츠파의 속도이고,
Δt는 테라헤르츠파가 튜브 형태의 시편을 통과하는데 걸리는 시간 (t2)과 테라헤르츠파가 공기를 통과하는데 걸리는 시간 (t1)의 차이, 즉 t2-t1이고,
θ1 및 θ2는 각각 테라헤르츠파의 공기 및 튜브 형태 시편 중에서 입사각이고,
n1 및 n2는 테라헤르츠파의 공기 및 튜브 형태 시편에서의 굴절률이다
Irradiating a tube-shaped specimen with a terahertz wave;
Receiving a terahertz wave reflected from or transmitting through the tube-shaped specimen in the terahertz wave; And
Detecting the depth of the damaged portion and the damaged portion of the tubular specimen through the received terahertz wave;
Lt; / RTI >
The tube-shaped specimen is made of a polymer compound,
The receiving of the terahertz wave comprises receiving the terahertz wave directly transmitting the tube-shaped specimen, and receiving the terahertz wave reflected and transmitted through the tube-shaped specimen to receive the re-transmitted terahertz wave ≪ / RTI >
Wherein the detecting comprises detecting a damaged portion of the tube-shaped specimen based on the step of directly receiving the terahertz wave, and detecting a damaged portion depth of the tube-shaped specimen based on receiving the re- Respectively,
Wherein the depth of the damaged region is calculated by the following equation (1).
<Formula 1>
S = (v1? T) cos? 1 / ((n2cos? 2) / (n1cos?
In this formula,
S is the depth of the damaged area,
v1 is the velocity of the terahertz wave in air,
Δt is the difference between the time (t2) required for the terahertz wave to pass through the tube-shaped specimen and the time (t1) for the terahertz wave to pass through the air, ie, t2-t1,
[theta] 1 and [theta] 2 are the incident angles in air and tube specimens of terahertz waves, respectively,
n1 and n2 are the refractive indices of air and tube specimens of terahertz waves
7. The method of claim 6, wherein the detecting comprises comparing the time domain THz amplitude plot for the normal region of the tubular specimen with the time domain THz amplitude plot for the damaged region of the tubular specimen, The method comprising the steps of: (a) detecting a damaged portion of a specimen of the shape of a tube;
The method of claim 6, wherein the terahertz wave is a pulsed or continuous electromagnetic wave having a wavelength in the range of 30 탆 to 3 탆 irradiated from one or a plurality of light sources. .
7. The method of claim 6, wherein the tube-shaped specimen is an industrial or household tube.
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