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펄스 레이저를 유도하되, 초음파 여기용 펄스 레이저(11)와, 셔터(12)와, 중성농도 필터(13)와, 빔 샘플러(14)와, 제1, 2 미러(15, 16) 및 제1 집속렌즈(17)로 구성되는 레이저 초음파 유도장치(1);상기 레이저 초음파 유도장치(1)의 초음파 신호를 측정하되, 연속 발진 레이저장치(21)와, 편광자(22)와, 제3 미러(18)와, 반파장판(24)과, 제1 편광 빔가르개(25)와, 1차 1/4 파장판(26)과, 제2 집속렌즈(27)와, 제2 편광 빔가르개(28)와, 2차 1/4 파장판(29)과, 제3 집속렌즈(30)와, 공초점 패브리-페롯 간섭계(31)와, PZT(32)와, 제4 집속렌즈(33)와, 제5 집속렌즈(39)와, 중계렌즈(34)와, 제1 고속/고이득 광센서(35) 및 제2 고속/고이득 광센서(36)로 구성되는 공초점 패브리-페롯 레이저 간섭계(2);상기 공초점 패브리-페롯 레이저 간섭계(2)를 통하여 입사되는 각각의 신호를 합치는 아날로그 덧셈기(3);상기 아날로그 덧셈기(3)에서 출력되는 신호와 제1 광센서(37)에서 출력되는 신호 및 빔 샘플러(14)에서 블록(23)을 통하여 반사되어 제2 광센서(38)에서 출력되는 신호를 획득하고, 획득된 신호의 처리 및 주변장치를 제어하는 중앙 제어장치(7); 상기 중앙 제어장치(7)에 의해 제어가능하게 구비되는 1, 2차원 이송장치(4, 5); 및펄스 레이저 빔을 발사시키기 위한 고속 전압 증폭기인 고속 신호 변환기(9);를 포함하여 이루어지는 레이저 유도 초음파 검사 시스템(100)에 있어서,상기 중앙 제어장치(7)가 다이나믹 안정기(701)와, 고주파 통과 필터(702)와, 고속 A/D 변환기(703)와, 트리거용 A/D 변환기(704)와, 최대기울기 자동측정기(705)와, 신호 처리장치(706)와, 초음파 추출 신호기(707)와, 에러 보정기(708)와, 랜포트(709a) 및 모터 드라이버(709b)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 초음파 검사 시스템
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제1항에 있어서,상기 다이나믹 안정기(701)는 초음파 신호와 노이즈 신호가 제거된 투과-반사광 신호를 연속적으로 획득하기 위하여 펄스 레이저 빔에 동기되는 기울기 정보 추출부(710)와, 펄스 레이저 빔의 출력을 측정하기 위하여 펄스 에너지 측정회로(722)를 갖는 펄스 에너지 측정부(720)와, 신호 발생기(773)를 통하여 공급되는 톱니파 신호의 상승 시작점을 포착하고, 상승 영역을 유효 영역으로 설정하는 시작점 검출기(730)와, 상기 시작점 검출기(730)에 의해 포착된 톱니파의 시작점에 따른 투과-반사광의 최대값 위치를 포착하기 위한 최대점 검출기(740)와, 상기 최대점 검출기(740)에 의하여 포착된 투과-반사광의 최대값 위치에 따라 예상되는 최대 기울기 위치보다 Q-스위칭 지연 시간 만큼 앞선 시점에서 제2 디지털 출력기(780)를 사용하여 초음파 여기용 펄스 레이저(11)를 동작시켜 펄스 레이저 빔을 출력하기 위한 펄스 레이저 조사 위치 검출기(750)와, 투과-반사광의 최대값 위치점이 펄스 레이저 빔의 최적화된 반복 주기와 동일한 반복 시간을 기준으로 허용된 오차 시간 내에 나타나지 않으면 무효 펄스 레이저 빔을 조사하여 펄스 레이저 빔의 출력을 안정시키는 무효 펄스 발생기(760)와, 제2 디지털 출력기(780) 및 바이어스 보정부(770)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 초음파 검사 시스템
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제1항에 있어서,상기 다이나믹 안정기(701)는 노이즈가 제거된 투과 반사광 신호를 실시간으로 관측하면서 공초점 패브리-페롯 레이저 간섭계(2)의 이득이 최대가 되는 순간에 초음파를 발생시키고, 초음파의 발생 시점에서 투과-반사광의 기울기 정보와 펄스 레이저 빔의 출력을 측정하여 초음파 신호의 오차 보정에 사용하며, 주어진 시간 내에 투과-반사광이 나타나지 않을 경우 무효 펄스 레이저 빔을 조사시켜 초음파 여기용 펄스 레이저(11)의 출력을 안정화시키는 역할 및 투과-반사광의 최대값 위치를 공초점 패브리-페롯 레이저 간섭계(2)의 PZT(32)에 인가하는 톱니파 신호를 바이어스 제어하여 상기 톱니파 신호를 상승 경계선 중앙부에 위치시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 초음파 검사 시스템
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제2항에 있어서, 상기 바이어스 보정부(770)는 최대점 검출기(740)에 의해 투과-반사광의 최대값 위치점이 추출되면 이 순간에 톱니파 신호의 위치값을 추출하는 제3 A/D 변환기(772)와, 상기 제3 A/D 변환기(772)가 추출한 톱니파 신호의 최대값 위치가 항상 톱니파 상승 신호의 중앙부 근처에 있게 하는 D/A 변환기(774)와, 투과-반사광의 최대값 위치가 항상 톱니파 신호의 상승 경계선 중앙부에 위치하게 하는 신호 발생기(773)와, 출력되는 바이어스 전압값을 상기 신호 발생기(773)에서 전송되는 톱니파 신호에 더하여 상기 공초점 패브리-페롯 레이저 간섭계(2)의 PZT(32)에 공급하는 보조 아날로그 덧셈기(775) 및 공초점 패브리-페롯 레이저 간섭계(2)의 최대 투과-반사광의 위치를 톱니파의 특정 위치에 고정시키기 위한 바이어스 전압값을 제어하는 바이어스 보정기(771)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 초음파 검사 시스템
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제4항에 있어서,상기 바이어스 보정부(770)는 투과-반사광 신호에서 공초점 패브리-페롯 레이저 간섭계(2)를 직접 통과하는 펄스 레이저 빔 노이즈 신호 및 초음파 신호와 같은 고주파 신호를 제거하고, 노이즈가 제거된 깨끗한 투과-반사광 신호를 디지털 값으로 변환시키며, 톱니파 신호의 상승 경계선 시작점을 포착하여 톱니파 신호의 상승 경계선 영역을 유효 영역으로 설정하고, 포착된 톱니파 신호의 상승 경계선 시작점에 따라 투과-반사광의 최대값 위치점을 추출하며, 이로 인해 톱니파 신호의 위치값을 추출하고, 추출한 톱니파 신호값이 전체 톱니파 신호의 중앙부보다 적을 경우 DC 바이어스 출력 전압을 일정값 높여주고, 중앙부보다 클 경우 DC 바이어스 출력 전압을 낮춰줌으로써 톱니파 신호의 최대값 위치가 항상 톱니파 상승 신호의 중앙부 근처에 위치하게 하며, 출력되는 바이어스 전압값을 톱니파 신호에 더하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 초음파 검사 시스템
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제2항에 있어서,상기 기울기 정보 추출부(710)는 5㎑ ~ 40㎑ 범위의 차단 주파수를 가지며, 투과-반사광 신호에서 공초점 패브리-페롯 레이저 간섭계(2)를 직접 통과하는 펄스 레이저 빔 성분과 초음파 성분 및 고주파 노이즈 성분을 제거하는 저주파 통과 필터(711b)와 펄스 레이저 빔이 조사되는 시점인 초음파 발생 시점에 동기를 일치시키고, 노이즈가 제거된 깨끗한 투과-반사광 아날로그 신호를 디지털값으로 변환시켜 획득하는 제1 A/D 변환기(711a)로 구비되되, 획득된 투과-반사광 신호에서 초음파가 발생되는 시점을 기준으로 전, 후 0
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제2항에 있어서,상기 펄스 에너지 측정부(720)는 펄스 에너지 측정회로(722)와, 제2 A/D 변환기(721a) 및 제1 디지털 출력기(721b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저유도 초음파 시스템
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제7항에 있어서,상기 펄스 에너지 측정회로(722)는 제1, 2 연산 증폭기(723a, 728)와 가변 저항(723b) 및 제1 저항(723c)으로 구성되는 전력 증폭기(723)와, 다이오드(724a)와 커패시터(724b)로 구성되는 에너지 보존기(724)와, 제2 저항(725a)과 제3 저항(725b)과 제4 저항(725c)과 트랜지스터(725d)로 구성되는 에너지 방출기(725)와, 입력 포트(726)와, 리셋 포트(727)와, 제2 연산 증폭기(728) 및 출력 포트(729)를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 초음파 검사 시스템
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제8항에 있어서,상기 펄스 에너지 측정회로(722)는 입력 포트(726)로 입력되는 약한 전기 신호의 전력을 전력 증폭기(723)를 통하여 증폭시키고, 에너지 보존기(724)를 통하여 증폭된 에너지를 장시간 보존하며, 보존된 에너지를 출력 포트(729)에 연결된 제2 A/D 변환기(721a)에 의하여 디지털값으로 변환하고, 제1 디지털 출력기(721b)는 TTL 신호를 보내 각 저항(725a, 725b, 725c)과 트랜지스터(725d)로 구성된 에너지 방출기(725)를 동작시켜 에너지를 제거함으로써 리셋 포트(727)에 의해 펄스 에너지 측정회로(722)의 재측정이 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 초음파 검사 시스템
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제2항에 있어서,상기 무효 펄스 발생기(760)는 상기 공초점 패브리-페롯 레이저 간섭계(2)의 투과-반사광이 펄스 레이저 빔의 최적화된 반복 주기와 동일한 주기를 기준으로 허용된 10% ~ 20% 이내에 투과-반사광이 나타나지 않을 경우 결함 검사에 사용하지 않은 무효한 펄스 레이저 빔을 발생시켜 펄스 레이저 빔의 출력을 안정화시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 초음파 검사 시스템
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제1항에 있어서,상기 에러 보정기(708)는 획득한 초음파 신호에 대해 기울기 정보 추출부(710)에서 구한 평균 기울기값으로 나누어 보정된 초음파 신호를 생성하는 측정 에러 보정기(708a)와, 상기 측정 에러 보정기(708a)에 의하여 보정된 초음파 신호에 대해 펄스 에너지 측정부(720)에서 구한 펄스 레이저 빔의 출력값과 사용자가 지정한 상수값을 더한 값으로 나눈 결과를 보정된 초음파 신호로 사용하는 발생 에러 보정기(708b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 초음파 검사 시스템
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