Design of a Push-Pull Type High Power Ultrasonic Transducer with the FEM

FEM을 이용한 Push-Pull형 고출력 초음파 트랜스듀서의 설계

기존의 Push-Pull 트랜스듀서보다 간단한 구조를 가지며 출력을 한층 더 높이기 위해서 실린더 중앙에 구동부를 둔 새로운 구조의 Push-Pull 트랜스듀서를 설계하고자 한다. 유한 요소 상용 Package인 ANSYS를 이용하여 트랜스듀서의 모델을 구성한 후, 분석 시 고려되어 지는 길이, 반경, Endcap Edge 형상에 대해 변수로 설정, 변수들의 변화에 대한 음압의 변화 경향을 조사하여 최대 음압을 구현하기 위한 최적 길이, 반경, Endcap Edge 형상을 설정하였다. Endcap의 형상이 수직, 삼각형 형태의 트랜스듀서에서 나타난 결과에서 힘의 전달이 Edge형상이 수직일 때보다는 삼각형일 때가 더 좋은 것을 볼 수가 있었다. 또한 기존의 트랜스듀서를 유한 요소로 설계를 하여서 분석을 하였고, 기존의 트랜스듀서와 비교해 본 결과, 최적 설계한 트랜스듀서가 구조적으로 더 단순한 구조임에도 불구하고 더 큰 음압을 구현할 수 있는 고출력 트랜스듀서라는 것을 입증하였다.