Response Characteristics of the PZT Transducers during Glass Capillary Breakage

유리모세관 파괴시 방출된 탄성파에 대한 PZT 변환기의 응답특성

The response characteristics of the PZT transducers during glass capillary breakage were studied at the epicenter of the glass plate. The PZT transducers had been made by using EC-65 PZT ceramics(supplied by Edo co.) with a constant area and a various thickness. The theoretical displacement and velocity at the epicenter of glass plate with an air boundary condition were calculated by assuming the point load of 1N force strength and a rise time of 280 ns with a ramped functional dependence, and the 1st pulses of the PZT transducer may be considered as the vertical velocity incident on the electrode of the PZT ceramic. The responses of the PZT transducer may be depended on the thickness mode of the PZT ceramic below 0.33 in the ratio of the thickness to the diameter of PZT ceramic, but the reponse of the PZT transducer may be depended on the other modes of PZT transducer in the addition of the thickness mode of the PZT ceramic above 0.33. The full time of half maximum at the 1st pulse was nearly 280 ns without a variation of applied breakage load and the resonant frequency of the PZT transducer, and then may be considered as the rise time of a AE source. The maximum amplitude of the 1st pulse depended on the incident vertical velocity and capacitance of the PZT transducer. Therefore, the full time of half maximum and maximum amplitude of the 1st pulse may be considered as the rise time and strength of acoustic emission source respectively.

유리모세관의 파괴시에 방출되는 탄성파를 이용하여 유리평판의 진앙점에 위치한 PZT변환기의 응답특성을 연구하였다. PZT변환기는 일정한 면적을 가지고 두께가 다른 PZT 세라믹 (Edo사의 EC-65)을 사용하여 제작하였다. 공기 경계층을 갖는 유리평판에서 힘의 크기가 1 N이고 상승시간이 280ns인 경사 점하중이 인가된 경우에 대하여 진앙점에서 수직 성분의 변위와 속도를 이론적으로 계산하였다. PZT변환기의 과도응답은 이론적으로 계산된 수직 성분의 속도가 입사하여 PZT세라믹의 전극과 만날 때 펄스형태로 나타난다고 생각할 수 있다. PZT변환기의 응답은 PZT세라믹의 직경 대 두께의 비가 약 0.33 이하인 경우에는 두께진동모드에만 의존하고, 그 이상의 경우에는 두께진동모드와 다른 저주파수의 진동 모드의 중첩에 의해서 일어난다고 생각된다. 첫 펄스의 반폭치시간은 인가된 파괴하중과 PZT변환기의 공진주파수에 무관하게 약 280ns로서 일정하였고, 음향방출 발생원의 상승시간으로 생각할 수 있었다. 첫 펄스의 최대진폭은 PZT변환기에 입사하는 수직 성분의 속도와 PZT세라믹의 축전용량에 비례하였다. 그러므로, 동일한 PZT변환기에 대하여 음향방출 발생원의 상승시간과 크기는 첫 펄스의 반폭치시간과 최대 진폭으로 평가할 수 있다.