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비선형 위상배열 초음파 영상은 기존의 선형 위상배열 영상에서는 검출할 수 없는 결함을 보여줄 수 있다. 특히, 비선형 저조파 영상은 결함이 발생하였으나 외력이나 잔류 응력 등에 의해 닫혀 있어 기존의 선형 초음파 기법으로는 검출할 수 없는 닫힘 결함을 찾아낼 수 있다. 이러한 초음파의 비선형적 거동을 잘 관찰하기 위해서는 시스템의 비선형성을 파악하는 것이 필요하다. 시스템 비선형성에 영향을 주는 요인을 파악할 수 있으면, 이를 개선할 수 있는 방안도 도출할 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 비선형 영상화를 위한 시스템의 비선형성을 정의하고, 이 비선형성에 영향을 미치는 인자 중 가진 신호의 주기 수(number of cycle)의 영향을 알아본다. 초음파 영상에서 신호의 주기 수는 영상의 공간해상도와 직접적으로 관련되기 때문에 비선형성 개선과 공간해상도를 동시에 고려하여야 한다. 시스템 비선형 특성을 교차배열 변환기를 이용해 살펴보고, 개선되는 정도를 정량화하여 관찰하였다.
Nonlinear ultrasonic phased array imaging can reveal hidden cracks from linear imaging. In particular, nonlinear subharmonic imaging is well known for detecting closed cracks whose surfaces return into contact with each other through resilient forces. This enables ultrasound waves to pass through the cracks without reflection but generates lower harmonics of excitation frequency. Identifying system nonlinearity for recognizing the nonlinear behavior of ultrasound from the closed crack is extremely important. In this study, system nonlinearity for nonlinear imaging is defined, and the effect of the number of signal cycles on system nonlinearity is particularly observed. Increasing the number of cycles lowers system nonlinearity but decrease the spatial resolution of ultrasound imaging. Therefore, it should be carefully selected for compromise between them. An interleaved array transducer for multifunctional phased array imaging is employed to observe the enhanced system nonlinearity in nonlinear phased array imaging.
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System nonlinearity, Nonlinear phased array ultrasound imaging, Linear imaging algorithm, Linear reference specimen
