매트릭스형 피에조센서를 이용한 복합재료 AE신호 분석에 관한 연구

Abstract

섬유강화 복합재료가 항공기, 우주 구조물, 로봇 팔 등에 널리 사용됨에 따라 복합재료의 신뢰도와 안전성을 향상시키기 위하여 이에 대한 비파괴검사법은 매우 중요한 연구분야로 대두되고 있다. AE법은 복합재의 균열, 섬유 또는 수지재의 파손, 층간분리 등의 발생 및 성장과정에서 발생되는 탄성파로 인한 스트레인 에너지를 검출하는 방법이다. 본 논문에서는 8×8 매트릭스형 피에조 센서를 사용하여 인장시험 하에서 발생되는 AE신호를 측정하고 분석하였다. 이를 위하여 AE신호의 전달거리를 제어할 수 있는 전용회로를 설계하고 제작하였다. 또한 64채널의 AE신호를 획득하기 위하여 발광다이오드를 사용한 광학 저장장치를 구성하였다. 실험결과, 8×8 매트릭스형 피에조 센서를 이용하여 복합재료에서 발생되는 AE신호의 발생지점과 전파경로를 효과적으로 검출할 수 있었다.주요용어: 음향방출, 매트릭스형 피에조 센서, 발광다이오드

As fiber reinforced composite materials are widely used in aircraft, space structures and robot arms, the study on non-destructive testing methods has become an important research area for improving their reliability and safety. AE (acoustic emission) can evaluate the defects by detecting the emitting strain energy when elastic waves are generated by the initiation and growth of crack, plastic deformation, fiber breakage, matrix cleavage, or delamination. In the paper, AE signals generated under uniaxial tension were measured and analyzed using the 8×8 matrix piezo electric sensor. The electronic circuit to control the transmitting distance of AE signals was designed and constructed. The optical data storage system was also designed to store the AE signal of 64channels using LED (light emitting diode) elements. From the tests, it was shown that the source location and propagation path of AE signals in composite materials could be detected effectively by the 8×8 matrix piezo electric sensor.