• 비파괴검사학회지
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• 제37권1호
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• pp.7-12
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• 2017

음향 비선형 파라미터는 입사시킨 기본주파수 성분의 변위 진폭 크기와 재료의 비선형성에 의하여 발생된 2차 고조파 성분의 변위 진폭 크기의 비로 정의된다. 본 연구에서는, 압전소자 방식을 이용한 초음파 절대변위진폭 측정의 타당성을 확인하고자, 이 기법을 통해 초음파가 입사된 SUS316 시편의 절대변위진폭을 측정하였다. 또한 비교를 위해, 레이저를 통한 패브리패럿 방식의 간섭계를 이용하여 동일 시편에 대한 절대변위진폭을 측정하였다. 두 가지 기법을 통한 실험 결과는 서로 잘 일치하는 경향을 보였으며, 특히 압전형 수신 기법의 경우 기존의 레이저 변위측정기법에 비하여 반복 측정의 안정성이 우수한 것으로 나타났다. 이 결과로부터 압전형 수신 기법은 기존 레이저 측정 기법에 비하여 과정이 복잡하지만, 미세변위를 더 안정적으로 측정할 수 있어 음향 비선형 파라미터의 측정에 유리할 것으로 기대된다.

• 한국음향학회지
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• 제42권5호
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• pp.377-387
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• 2023

본 논문에서는 1-3형 압전복합재료를 단일상의 균질 압전매질로 모델링하기 위해 필요한 등가의 물성을 유한요소 해석으로 직접 추출하는 기법의 정확도를 다룬다. 직접 추출 기법은 압전재료의 전기적, 기계적 거동과 상호 간 커플링을 기술하는 구성방정식을 기반으로 물성 행렬의 개별 성분들을 직접적으로 산출하는 방법이다. 직접 추출에 사용되는 두 가지 구성방정식 조합 간의 정확도를 비교하기 위하여 단일 1-3형 압전복합재료 하이드로폰을 대상으로 등가물성과 수신감도를 산출하고 전체 영역에 대한 유한요소 해석 결과와 비교한다. 물성 추출의 정확도는 압전복합재료를 구성하는 폴리머의 탄성 특성과 밀접한 관련이 있음을 확인하고, 오차 원인을 분석하여 정확한 등가물성 산출을 위한 가이드라인을 제시한다. 압전복합재료 하이드로폰과 주변의 음향구조물을 포함하는 스테이브 규모에 대해서도 등가 모델링을 적용하여 추출된 물성의 정확도와 연산량 감소를 확인한다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2000년도 하계학술발표대회 논문집 제19권 1호
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• pp.381-384
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• 2000

초음파 음장의 상대적인 변화를 측정하는데 사용하기 위한 극소형 수중 청음기를 제작하고 그 특성을 평가하였다. 압전체로서는 PVDF(Poly Vinylidene Di Fluoride) 고분자막을 사용하였으며, 수신 특성을 향상시키기 위해 임피던스 변환회로를 부가하였다. 본 논문에서는 설계된 수중 청음기의 초음파 수신특성을 Mason 등가회로에 의해 이론적으로 평가한 결과 및 극소형 수중 청음기의 제작 방법, 그리고 제작한 청음기의 초음파 수신 특성에 대하여 보고한다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제43권4호
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• pp.30-34
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• 2006

외접형 초음파 유량센서용 압전 트랜스듀서의 송수신 특성을 개선하기 위하여 구성 부품의 재질 및 형상에 따른 특성 변화를 유한요소법으로 해석하였으며, 실제 실험을 통해 그 결과를 검증하였다. 두께모드 중심주파수가 1MHz가 되도록 직경 10mm의 압전소자를 제작하고, 매칭 레이어의 재질 및 구조 변화를 통하여 유량센서의 지향각을 $25^{\circ}$로 조절하였다. 이상의 결과를 통해 개발된 외접형 초음파 유량센서용 압전 트랜스듀서를 실제 산업용 배관에 적용 평가한 결과 기존 상엽용 센서에 비해 10배 이상의 감도를 나타내었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권1호
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• pp.14-19
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• 2013

금속 재료의 비선형 파라미터는 고유한 물성치로서 기본주파수의 음압의 크기($A_1$)과 2차고조파의 음압의 크기($A_2$)을 측정하면 산정할 수 있다. 하지만, 실험적으로 $A_1$과 $A_2$를 측정하는 것은 매우 복잡한 변환 과정이 필요하기 때문에 현재 많은 연구자들이 비선형 파라미터의 절대값을 측정하지 않고, 전압 변화를 관찰하는 비선형 파라미터의 상대값을 측정하고 있다. 하지만, 비선형 파라미터 상대값으로는 재료의 물성치를 대변할 수가 없기 때문에, 열화도에 따른 시편 측정에만 사용할 수 있는 제약이 있다. 따라서 본 연구에서는 정전용량 측정기법(capacitive detector)보다는 비용이 적게 소모되고 현장 적용이 가능한 압전형 수신기법(piezoelectric detection)을 이용하여 비선형 파라미터의 절대값을 측정하기 위한 시스템을 구축하였다. $A_1^2vsA_2$ 그래프로 시스템의 선형성을 검증하고 시험편인 fused silica와 Al2024-T4에 대한 비선형 파라미터를 측정하였다.

• 한국음향학회지
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• 제35권3호
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• pp.175-182
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• 2016

수 MHz의 초음파를 이용하는 저주파 광음향 영상장치에 적용하는 것을 목적으로 압전단결정 PMN-PZT를 사용한 바늘형 수중청음기를 설계 제작하고, 그 특성을 수신감도가 알려져 있는 상용 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 수중청음기와 비교하여 평가하였다. 설계한 수중청음기의 임펄스응답을 KLM 모델에 의해 시뮬레이션한 결과, $50{\Omega}$의 종단 임피던스에 걸리는 최대 전압을 기준으로 한 수신감도는 -261.6 dB re $1V/{\mu}Pa$이며, 2 ~ 12 MHz 대역에서 5 dB 이내의 비교적 평탄한 특성을 가지는 것으로 예측되었다. 제작한 수중청음기의 수신감도를 순음 펄스를 사용하여 측정한 결과, 측정 가능한 2 ~ 8 MHz 대역에서 상용의 수중청음기에 비해 평균 10.9 dB 높게 나타났으며, 그 값은 $-255.8{\pm}2.8$ dB re $1V/{\mu}Pa$이었다. 나아가, 제작한 수중청음기를 기계주사형 광음향 영상장치에 적용하여 머리카락에 대한 영상을 획득하였는바, 수신된 광음향 신호가 상용의 것보다 크고, 영상 또한 우수함을 알았다.

• 한국음향학회지
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• 제32권1호
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• pp.32-42
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• 2013

일반적인 수중 탐지용 압전 구형 센서는 무지향성이어서 스칼라 양인 수신 음압의 크기만 측정할 뿐 전파 방향은 측정 할 수 없는 한계를 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 구형 센서를 이용해 음파의 크기와 방향을 동시에 찾을 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 구형 센서의 압전 세라믹을 8등분하여 배열한 다음, 각 압전 세라믹 출력전압을 특정한 방법으로 조합하여 음압의 크기와 방향을 파악할 수 있도록 하였다. 또한 압전세라믹 구의 반경과 두께와 같은 구조 변수들의 변화에 따른 감도 변화를 분석하여, 벡터 센서의 감도를 향상 시킬 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국음향학회지
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• 제15권4호
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• pp.77-82
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• 1996

본 연구에서는 샌드위치형 압전 트랜스듀서의 등가 회로 모델을 규명하는 방법을 제시하였다. 공기중에서 실험적으로 측정한 트랜스듀서의 전기적 어드미턴스와 이론적으로 계산된 어드미턴스의 오차가 최소가 되도록 하는 비선형 최적화 문제를 풀어 등가 회로에 관련된 미지 상수를 규명하였다. 예제 트랜스듀서에 대해 제안된 방법을 적용하여 등가회로를 모델링하고, 수중에서의 송신 음압 감도(TVR) 및 수신 읍압 감도(RVS)을 예측하고 실험치와 비교하여 규명된 등가 회로 모델의 타당성을 검증하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.19-19
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• 2010

현재 산업에서 높은 정밀성과 설치의 간편함으로 이용량이 증가하고 있는 초음파 유량계는 압전진동자를 사용하여 측정을 한다. 일반적으로 초음파 유량계에서 초음파를 발생하고 수신하는 압전 세라믹 진동자의 경우 대부분 $200^{\circ}C$ 이상의 고온에서는 사용이 불가능하다. 따라서 고온에서의 이용을 위한 사용가능 온도의 영역을 개선하기 위한 조성이나 구조적인 변화가 필요하였고, 조성변화에 있어서는 한계가 있기 때문에 구조 측면에서 접근하고자 하였다. 초음파 유량계의 구조에 있어 외접형 도파관 방식을 선택하였으며, 도파관의 길이, 방열판의 개수, 재질 등의 변수에 대하여 시뮬레이션을 하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 얻어진 결과에 대하여 샘플을 제작하였으며, 압전 진동자에 도달되는 온도를 평가 하였을 시 방열판에 대한 온도감소효과를 얻을 수 있었다.

• 콘크리트학회지
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• 제3권3호
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• pp.121-128
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• 1991

시험체의 공지모드를 분석하여 대형 기계용 기초 콘크리트의 두께를 측정하였다. 시험체에 강철구 자유낙하에 의한 기계적인 충격을 가하여 진동을 발생시키고, 이 진동신호를 광대역 원추형 압전 탑촉자로 수신하였다. 수신된 진동신호를 FFT를 사용하여 주파수로부터 시험체의 두께를 결정하였다. 여러 층으로 이루어진 콘크리트 블록의 경우, 이 방법으로 결정된 값은 실제의 두께와 잘 일치하였다. 또한 이 방법은 두께 측정 뿐만 아니라 경계면의 접합 상태 파악에 활용될 수 있다.