• Title/Summary/Keyword: 공진 보

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Design and Fabrication of a PZT cantilever for low resonant frequency energy harvesting (낮은 공진 주파수를 갖는 PZT 외팔보 에너지 수확소자의 설계 및 제작)

  • Kim, Moon-Keun;Hwang, Beom-Seok;Seo, Won-Jin;Choi, Seung-Min;Jeong, Jae-Hwa;Kwon, Kwang-Ho
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2010.06a
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    • pp.228-228
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    • 2010
  • 본 연구에서는 공진주파수 수식을 이용한 MATLAB과 Modal 해석법을 사용한 ANSYS로 공진주파수 특성을 시뮬레이션 하였다. 외팔보의 시뮬레이션 결과에서는 길이가 길어짐에 따라, 또는 proof mass의 크기가 커짐에따라 공진주파수 특성이 낮아지는 결과가 나타났다. 따라서 본 실험에서의 외팔보는 낮은 공진 주파수를 가지기 위해 Si proof mass를 사용하여 제작하였다. 외팔보 소자는 Silicon-on-insulator wafer를 사용하여 SiO2/Ti/Pt/PZT/Pt 박막을 증착하였고, 마스크를 사용한 식각 공정으로 제작하였다. 이때의 MATLAB, ANSYS 시뮬레이션 결과와 실험에서 제작된 소자는 유사한 공진주파수 특성을 나타내었다.

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초미세 이중 금속 광공진기의 특성과 응용

  • Gwon, Sun-Hong;Lee, Tae-U;Lee, Da-Eun
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2014.02a
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    • pp.133.1-133.1
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    • 2014
  • 이 발표에서 우리는 수백 나노미터 크기인 두 개의 나노 금속 원반 또는 나노 블록이 백 나노미터 이하의 간격으로 결합된 초미세 이중 금속 플라즈몬 광공진기를 제안하고 그 응용을 살펴본다. 원반구조 경우, 반지름이 476 nm인 나노원반 두 개가 100 nm 두께의 유전체 원반의 양쪽에 위치하여 1550 nm 공진파장을 가진 표면 플라즈몬 whispering-gallery-mode (WGM)을 유전체 내에 형성한다. 유전체의 두께를 일정하게 유지할 경우, WGM의 공진파장은 원반의 반지름에 따라 줄어든다. 반면, 반지름이 일정할 때에는 두 금속 원반 사이의 유전체 두께가 줄어듦에 따라 두 금속 원반 사이에 작용하는 표면 플라즈몬의 결합이 강해져서 공진파장이 길어진다. 따라서, 일반적으로 공진기의 크기가 줄어듦에 따라 공진파장이 짧아지는 것과 달리, 제안된 원반구조에서 발생하는 WGM는 원반의 반지름과 유전체의 두께를 함께 줄여도 공진파장이 동일하게 유지되는 차별화된 특성을 가지고 있다. 최종적으로 같은 공진파장을 가지는 WGM를 반지름 88 m, 유전체 두께 10 nm의 공진기에서도 여기시킬 수 있음으로, 모드부피(V)를 1/160으로 줄일 수 있다. 이에 비해, 공진모드의 품위값(Q)은 증가된 금속의 흡수손실에 의해 1/3정도 줄어듦으로써, 공진기와 물질의 상호작용 정도를 보여주는 Q/V값은 크기가 줄어든 공진기에서 오히려 50배 가량 증가함을 확인할 수 있다. 이 같은 초미세 플라즈몬 공진기는 매우 작은 굴절율 센서로서 응용을 가지고 있으며, 1160 nm/(단위 굴절율 변화)의 높은 민감도를 보인다. 한편, $200{\times}150{\times}100nm3$의 크기를 가진 두 개의 금속 나노블록이 10 nm의 공기 간격을 가지고 결합된 나노 공진기는, 공기 간격 내에 강하게 집적된 838 nm의 공진파장을 가진 플라즈몬 공진기 모드를 여기시킨다. 제안된 공진모드는 공기간격이 줄어듦에 따라 공진파장이 급격하게 증가하는 특성을 가지므로 옹스토롬 정도의 분해능을 가진 두께 변화 센서로 응용할 수 있다. 예를 들어, 공기간격 2 nm에서는 1A 두께 변화에 대해 공진파장 변화는 약 40 nm로 매우 민감하게 변화한다.

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Millimeter Wave Cavity Resonators Using Micromachining Technique (마이크로머시닝 기술을 이용한 밀리미터파 Cavity 공진기 설계)

  • 송기재;윤법상;배중선;박경열;이현태
    • Proceedings of the Korea Electromagnetic Engineering Society Conference
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    • 2000.11a
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    • pp.109-112
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    • 2000
  • 본 논문은 마이크로머시닝 기술을 이용한 밀리미터파 대역의 공진기 설계를 제시한다. 밀리미터파 대역에서 3D 설계 tool인. HP HFSS ver. 5.5를 사용하였다. One-port cavity 공진기는 공진 주파수가 39.34 GHz., 반사 손실은 14.5 dB, 그리고, loaded Q (Q$_1$)는 150 을 보인다. Two-port cavity 공진기의 경우, 공진 주파수는 39GHz이고, 삽입 손실과 반사 손실은 각각 4.6 dB 와 19.8 dB. 그리고 loaded Q와 unloaded Q는 각각 44.3과 107로 측정되었다.

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Piezoelectric Bimorph Cantilever by Using the Finite Element Method (3차원 유한 요소법을 이용한 압전 외팔보의 특성 해석)

  • Kim, Byoung-Jai;Rho, Jong-Suk;Jung, Hyun-Kyo
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2003.07b
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    • pp.822-824
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    • 2003
  • 본 논문에서는 압전체의 3차원 유한 요소 해석을 통해 압전체의 공진 특성을 해석하였으며 이를 실험적으로 검증하였다. 검증된 유한요소법을 압전 외팔보(Piezoelectric Bimorph cantilever)에 적용하여 임피던스 해석을 수행하였으며 실험 결과와 비교하여 해석의 타당성을 검증하였다. 또한 팬용 압전 외팔보의 공진 특성 해석을 통해 공진 주파수, 변위 및 편향각을 계산하였다. 이를 통해 펀용 압전 외팔보의 적용 가능성을 확인하였다.

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Design of a CPW Oscillator Using Spiral Resonators (나선형 공진기를 이용한 CPW 발진기 설계)

  • Koo, Ja-Kyung;Lim, Jong-Sik;Han, Sang-Min;Ahn, Dal
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.10 no.10
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    • pp.2639-2645
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    • 2009
  • This paper describes a CPW oscillator using a spiral resonator. Spiral resonators are very useful in design CPW oscillators since they show a relatively higher Q than CPW hairpin and helical resonators. Prior to the design of oscillators, three CPW resonators are designed and compared. Electromagnetic (EM) simulation are performed for an improved design in design the CPW resonators and oscillators. Three oscillators are designed at 5.7 GHz using the mentioned CPW resonators. The measured output power of three CPW oscillators using the helical, hairpin, and spiral resonators are 2.55 dBm, 2.64 dBm, and 4.98 dBm, respectively. In addition, the size of three resonators are $102.15mm^2,\;130.05mm^2,\;80.625mm^2$, respectively, so it is proven that the proposed CPW oscillator using the spiral resonator has a smaller size than the others.

Adoption of Nonlinear Resonant Ultrasonic Spectroscopy for the Evaluation of Stress State on Concrete in Prestressed Beam (프리스트레스트 보의 콘크리트 응력 수준 평가를 위한 비선형 초음파 공진 기법의 적용)

  • Kim, Gyu-Jin;Kwak, Hyo-Gyoung
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.30 no.3
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    • pp.215-222
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    • 2017
  • In order to evaluate a stress state of concrete according to the change of tensile force of prestressed beam, improved nonlinear resonant ultrasonic spectroscopy(NRUS) method is proposed. This technique is advantageous to evaluate the stress state in initial state because the method shows much higher sensitivity than existing linear ultrasonic methods. The NRUS technique measure a nonlinearity parameter, which is calculated from the resonant frequency shift of ultrasonic wave related to the medium state, and the result is also closely related to the stress state of concrete. In this study, the nonlinearity parameter was measured with the change of tensile force to verify the close relationship between the two factors, and the effect of repetitive load cycle on the change of nonlinearity parameter was analyzed. In addition, sensitivity comparison with the linear ultrasonic pulse velocity method was performed. Through the experimental results, the possibility of NRUS technique for the evaluation of stress state in prestressed beam was confirmed.

Steady-state analysis of LLC resonant converter for optimum design (LLC 공진형 컨버터의 최적 설계를 위한 정상상태 해석)

  • Nam Won-Seok;Han Sang-Kyu;Roh Chung-Wook;Hong Sung-Soo;SaKong Suk-Chin;Kim Chong-Sun
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 2006.06a
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    • pp.375-377
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    • 2006
  • 본 논문에서는 LLC 공진형 컨버터의 최적 설계를 위해, ZVS 영역에서 동작하는 LLC 공진형 컨버터의 최악의 상태에 대한 정상 상태 해석을 하였다. LLC 공진형 컨버터의 최악의 상태는 최소 입력 전압, 최대 부하 전류일 때 얻을 수 있는 최대 전압 이득을 의미한다. 설계 변수는 스위칭 주파수 범위와 공진 인덕터 비율로서, 각 설계 변수의 변화에 따른 공진 탱크 설계 값, 최악의 상태 출력 전압 그리고 최대 공진 캐패시터 전압을 보여주는 '최악의 조건 설계 표'를 나타내었으며, 설계된 특정 공진 탱크 값에 대한 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 보였다.

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An active damping method of a grid connected LCL-filter using a notch filter (노치필터를 이용한 계통연계 LCL필터의 능동 댐핑 방법)

  • Kang, Yikyu
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 2014.11a
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    • pp.155-156
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    • 2014
  • 본 논문은 계통연계 목적으로 사용하는 LCL필터의 공진현상을 억제하기 위한 간단한 능동 댐핑 원리와 방법을 보인다. LCL필터는 기존의 1차 필터인 L필터에 비해 적은 동량으로 효과적인 출력파형의 고조파 저감 효과를 갖지만, LC파트 추가로 인해 허수축에 공진복소극이 존재하여 필연적으로 시스템에 공진이 발생하게 된다. 본 논문에서는 추가적인 센서나 수동소자의 사용 없이 LCL필터의 공진복소극을 상쇄하는 노치필터를 제어기에 적용하여 시스템의 안정성을 확보한다. 시뮬레이션을 수행하여 타당성을 입증한다.

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Co-Evolutionary Model for Solving the GA-Hard Problem (GA-Hard 문제를 풀기 위한 공진화 모델)

  • Park Chang-Hyun;Lee Bong-Wook;Sim Kwee-Bo
    • Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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    • 2005.04a
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    • pp.313-316
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    • 2005
  • 공진화 알고리즘은 두 개 이상의 개체군이 상호작용하며 진화하는 알고리즘이다. 기존의 진화 알고리즘이 하나의 개체군으로 구성된 정적인 적합도 지형에서 해를 찾는 방식임에 반해 공진화 알고리즘은 두개 이상의 개체군이 동적인 적합도 지형을 제공하여 더 강건하고 빠른 수렴성을 보인다. 본 논문에서는 GA가 풀기 어려운 GA-hard problem을 풀기 위하여 저자가 제안한 3가지 공진화 모델을 설명한다. 첫번째 모델은 찾고 자하는 해와 환경을 각각 경쟁하는 개체군으로 구성해 진화하는 방법으로 사용자의 환경설정에 의해 지역적 해를 찾는 것을 방지하는 경쟁적 공진화 알고리즘이다. 두 번째 모델은 찾고자하는 해와 이를 보조하는 스키마를 각각 개체군으로 구성해 진화하는 스키마 공진화 알고리즘이다. 세 번째 알고리즘은 해를 구성하는 부분을 두 개의 개체군으로 나누고 두 개체군이 서로 게임을 통해 진화하도록 하는 게임이론에 기반한 공진화 알고리즘이다.

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Nonlinear Analysis of a Forced Beam with Internal Resonances (내부공진을 가진 보의 비선형 강제진동해석)

  • 이원경;소강영
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1991.04a
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    • pp.147-152
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    • 1991
  • 양단이 고정된 보가 변형할 때에는 중간 평면의 신장을 수반하게 된다. 운동 의 진폭이 증가함에 따라 이 신장이 보의 동적 응답에 미치는 영향은 심각 하게 된다. 이러한 현상은 응력과 변형도와의 관계가 선형적이라 하더라도 변형도와 변위와의 관계식은 비선형이 되며 결국은 보의 비선형 운동방정식 을 낳게된다. 보는 연속계이긴하지만 근사를 위하여 다자유도계로 간주할 수 있다. 비선형 다자유도계에 있어서는 선형화된 계의 고유진동수끼리 적절한 관계를 가질 때 내부공진이 발생할 수 있다. 양단이 고정된 곧은 보의 비선 형 동적응답이 그동안 많이 연구되어 오고 있으며, 집중질량을 가지고 직각 으로 굽은 보의 해석을 위하여 내부공진을 고려한 해석적 혹은 실험적 연구 가 이루어져 왔다. 그중에서도 Nayfeh등은 조화가진 하의 핀과 꺾쇠로 고정 된(hinged-clamped) 보의 정상상태응답을 해석하기 위해 두 모우드 사이의 내부공진을 고려하였다. 이 연구에서는 세 모우드 사이의 내부공진을 고려하 여 강제진행 중인 보의 비선형 해석을 다루고자 한다. 이 문제에 관심을 갖 게 된 동기는 "연속계의 비선형 해석에서 더 많은 모우드를 포함시키면 어 떤 결과를 낳게 될 것인가\ulcorner"라는 질문에서 생겨난 것이다. 갤러킨 법을 이용 하여 비선형 편미분 방정식과 경계 조건으로 표현되는 이 문제를 연립 비선 형 상미분 방정식으로 변환한다. 다중시간법(the method of multiple scales) 을 이용하여 이 상미분 방정식을 정상상태에서의 세 모우드의 진폭과 위상 에 대한 연립비선형 대수방정식으로 변환한다. 이 대수방정식을 수치적으로 풀어서 정상상태 응답을 구하고 Nayfeh등의 결과와 비교한다. 결과와 비교한다. studies, the origin of ${\alpha}$$_1$peak was attributed to the detrapping process form trap with 2.88[eV] deep of injected space charge from the chathode in the crystaline regions. The origin of ${\alpha}$$_2$ peak was regarded as the detrapping process of ions trapped with 0.9[eV] deep originated from impurity-ion remained in the specimen during production process of the material, in the crystalline regions. The origin of ${\beta}$ peak was concluded to be due to the depolarization process of "C=0"dipole with the activation energy of 0.75[eV] in the amorphous regions. The origin of ${\gamma}$ peak was responsible to the process combined with the depolarization of "CH$_3$", chain segment, with the activation energy of carriers from the shallow trap with 0.4[eV], in he amorp

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