• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.842-848
• /
• 2013

Developments of Solid-State Gyroscopy during last decades are impressive and were based on thin-walled shell resonators like HRG or CRG made from fused quartz or leuko-sapphire. However, a number of design choices for inertial-grade gyroscopes, which can be used for high-g applications and for mass- or middle-scale production, is still very limited. So, considerations of fundamental physical effects in solids that can be used for development of a miniature, completely solid-state, and lower-cost sensor look urgent. There is a variety of different types of bulk acoustic (elastic) waves (BAW) in anisotropic solids. Shear waves with different variants of their polarization have to be studied especially carefully, because shear sounds in glasses and crystals are sensitive to a turn of the solid as a whole, and, so, they can be used for development of gyroscopic sensors. For an isotropic medium (for a glass or a fine polycrystalline body), classic Lame's theorem (so-called, a general solution of Elasticity Theory or Green-Lame's representation) has been modified for enough general case: an elastic medium rotated about an arbitrary set of axes. Travelling, standing, and mixed shear waves propagating in an infinite isotopic medium (or between a pair of parallel reflecting surfaces) have been considered too. An analogy with classic Foucault's pendulum has been underlined for the effect of a turn of a polarizational plane (i.e., an integration effect for an input angular rate) due to a medium's turn about the axis of the wave propagation. These cases demonstrate a whole-angle regime of gyroscopic operation. Single-crystals are anisotropic media, and, therefore, to reflect influence of the crystal's rotation, classic Christoffel-Green's tensors have been modified. Cases of acoustic axes corresponding to equal velocities for a pair of the pure-transverse (shear) waves have of an evident applied interest. For such a special direction in a crystal, different polarizations of waves are possible, and the gyroscopic effect of "polarizational precession" can be observed like for a glass. Naturally, formation of a wave pattern in a massive elastic body is much more complex due to reflections from its boundaries. Some of these complexities can be eliminated. However, a non-homogeneity has a fundamental nature for any amorphous medium due to its thermodynamically-unstable micro-structure, having fluctuations of the rapidly-frozen liquid. For single-crystalline structures, blockness (walls of dislocations) plays a similar role. Physical nature and kinematic particularities of several typical "drifts" in polarizational BAW gyros (P-BAW) have been considered briefly too. They include irregular precessions ("polarizational beats") due to: non-homogeneity of mass density and elastic moduli, dissymmetry of intrinsic losses, and an angular mismatch between propagation and acoustic axes.

• 한국음향학회지
• /
• 제30권5호
• /
• pp.249-254
• /
• 2011

PC의 내장 사운드 카드를 이용하여 음향학 탐구학습을 수행하였다. 사운드 카드는 함수발생기와 오실로스코프에 비해 가격이 저렴하고 학생들의 접근이 용이하다는 장점이 있다. 학생들은 다양한 음향 현상에서 발생하는 소리를 사운드 카드를 이용하여 녹음하고 주파수 스펙트럼을 분석하였다. 소리굽쇠의 맥놀이, Rijke 관에서의 음의 발생, 물을 따를 때에 나는 소리 변화, 소리로 포도주잔 깨기 및 포도주 병마개를 딸 때에 발생하는 소리 등의 현상을 정량적으로 분석하면서 소리의 중첩, 공진 및 정상파에 대한 탐구를 수행하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제14권5호
• /
• pp.432-438
• /
• 2004

10 마이크로미터의 진폭을 갖는 28.4 KHz의 초음파 굽힘진동을 이용하여 초음파 진동판과 정지판 사이에서 다수의 소형 실린더 형태의 스티로폼를 진동판의 길이 방향으로 안정적으로 부양시켰다. 진동자와 정지판의 간격이 음향파장 (16.6 mm)의 1/2일 경우, 부양된 물체가 음향파장의 1/4 지점에서 안정적으로 부양되는 이유를 이론적으로 증명하였으며, 또한 실험적으로 검증하였다. 질량이 균형적으로 분포된 물체의 경우 부양시 고속으로 회전하게 되는데 이는 초음파 진동에 의해서 생성된 음향유동에 의한 것이다. 지름 1.8 mm, 길이 3 mm의 실린더 형태의 스티로폼의 경우 2400 rpm 으로 회전하는 것이 실험적으로 관찰되었다. 음향부양은 작은 세포나 혈액내의 구성체 혹은 미세 분진의 조작에 응용될 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제21권1호
• /
• pp.80-85
• /
• 2016

Acoustic cavitation can induce various sonochemical effects including pyrolysis and radical reactions and sonophysical effects including microjets and shockwave. In environmental engineering field, ultrasound technology using sonochemical effects can be useful for the removal and mineralization of recalcitrant trace pollutants in aqueous phase as one of emerging advanced oxidation processes (AOPs). In this study, the effect of liquid height, the distance from the transducer to the water surface, on sonochemical oxidation reactions was investigated using KI dosimetry. As the liquid height/volume increased (40~400 mm), the cavitation yield steadily increased even though the power density drastically decreased. It was found that the enhancement at higher liquid height conditions was due to the formation of standing wave field, where cavitation events could stably occur and a large amount of oxidizing radicals such as OH radicals could be continuously provided.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제36권5호
• /
• pp.370-376
• /
• 2016

구조물 표면은 부식으로 인하여, 크랙이나 감육이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 구조물의 파단으로 귀결되어 많은 인명 피해와 재산 손실을 초래할 수 있다. 이에 따라, 박판 구조물이나 배관 구조물과 같이 검사 면적에 비해 두께가 얇은 구조물에 대한 레이저 영상화 기법은 최근 10여년간 꾸준히 연구가 진행되었다. 가장 많이 사용되는 방법으로는 펄스 레이저를 이용한 영상화 시스템이다. 이 방법을 이용하여 평판 구조물, 배관 등 다양한 구조물을 스캐닝하여 비교적 짧은 시간에 원하는 영역을 검사하고 영상화하는 기법이 개발되었다. 하지만, 이 기법은 음파가 결함에 의해 반사되는 반사파를 이용하여 영상화하는 기법으로 검사 위치마다 수 ms의 시간지연이 필요하며, 검사 위치마다 레이저 빔을 집속해주는 렌즈가 필요하여 고가의 복잡한 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 연속 가진기법을 이용하여 구조물에 정상파(standing wave)를 가진하고, 이 정상파를 위치별로 스캐닝하여 결함을 영상화하는 기술을 제안하였다. 평판 구조물에 두께가 변화하는 결함을 인공적으로 삽입하여, 제안된 기술의 두께 변화 탐지 가능성을 제시하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제26권1호
• /
• pp.32-41
• /
• 2007

엔지니어의 모니터링 위치가 한 지점에만 한정되어 있는 음향조정실의 기존개념을 여러 사람이 동시에 작업할 수 있는 지역적인 방식으로 개선하였다. 이를 위하여, Davis의 $LEDE^{TM}$ 방식을 도입하였고, 내부의 구조 및 흡음재료의 특성, 확산기 및 저역흡음기의 설치와 음상법 등을 활용하여 초기시간지연을 제어하였다. 따라서 여러 엔지니어들이 서로 유사한 음향특성 하에서 동시에 소리를 모니터링 할 수 있는 무반사지역을 형성시켰다. 뿐만 아니라, 음향조정실 (특히 무반사지역) 안에서 정재파, 음향초점, 컬러링, 하스효과 그리고 플러터 에코 등의 발생을 억제하거나 크게 감소시킬 수 있었다.

• 한국음향학회지
• /
• 제42권5호
• /
• pp.412-421
• /
• 2023

초음파 뇌 자극술을 통하여 뇌 심부의 국소 지역에 있는 뇌 세포의 활성화를 유도할 수 있으며, 이를 통하여 저하된 뇌 기능을 치료하는데 효과가 있음이 보고되어 왔다. 반면, 초음파 자극의 종류에 따라 신경 변조의 효율과 방향이 달라질 수 있음이 알려져 있어, 적절한 초음파 자극의 종류를 확립하는 연구가 중요하다. 따라서, 본 논문에서는 이를 효과적으로 최적화 하기 위해 세포 배양시 사용되는 커버슬립 기반의 초음파 변환자를 제안하고자 한다. 균일한 초음파 자극을 전도하기 위해서 폴리머 압전소자(Poly-vinylidene fluoride-trifluorethylene, PVDF-TrFE)를 스핀 코팅하고 패를린 절연층을 상단에 적층시켜 음압 출력을 극대화 시켰다. 개발된 초음파 변환자 융합 커버슬립은 초음파자극기 표면에 배양된 수십개의 신경세포에 균일하고 정확한 초음파 자극을 전달 할 수 있고, 자극에 따른 세포의 반응을 형광 현미경으로 실시간 관찰 가능하다. 따라서, 동일한 초음파 자극에 대한 세포의 반응 신호를 최대 수십개 세포로부터 동시에 획득 가능하므로, 반응 신호를 평균 한다면 낮은 강도의 초음파 자극에 따른 뇌 세포의 미세한 반응을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 초음파 변환자와 물의 표면 등에서 발생하는 정현파에 의한 자극의 왜곡 현상을 줄일 수 있어서 사용자가 원하는 초음파 자극을 정확하게 세포로 전달 가능하다. 이렇게 개발된 초음파 변환자를 통해 변환자 표면에 배양된 별세포에서 6 MHz, 0.2 MPa의 저강도 초음파 자극에 의해 유도된 칼슘 반응을 성공적으로 관찰할 수 있었다.

• 한국음향학회지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.69-75
• /
• 2001

본 연구에서는 일반적인 1, 2단자쌍 회로망의 임피던스 정합회로를 간단하고 빠르게 구할수 있는 새로운 방법을 제시하였다. 먼저 임피던스 정합 대상인 1단자쌍 또는 2단자쌍 회로망에 인덕터와 캐패시터의 조합으로 이루어진 임의의 L-회로망 형태의 정합회로가 포함된 전체 회로망 구조를 설정하고, 이 구조에 대한 전송행렬을 계산한 뒤에 회로망 양단의 부하저항 조건을 적용하여 전체 회로망의 입출력 임피던스를 구하였다. 이 식으로부터 정합용 소자의 정확한 값을 연립방정식을 이용하여 계산하였다. 본 연구의 타당성을 검증하기 위해 CDMA(code division multiple access)용 소자로 널리 사용되는 중간주파수 대 역 withdrawal 가중형 SAW필터 에 본 연구에서 제시한 방법을 적용하여 임피던스 정합 전후의 특성변화를 시뮬레이션과 실험을 통하여 확인하였다. 그 결과 85.38 MHz의 중심주파수에서 비대역폭이 1.2％ 삽입손실이 29 dB, VSWR (voltage standing wave ratio)이 80인 필터를 본 연구방법을 이용하여 정합한 경우에 각각의 성능이 1.8％, 9 dB, 3으로 향상됨을 시뮬레이션과 실험을 통해 확인하였다. 본 연구결과는 SAW (surface acoustic wave) 디바이스의 정합에 매우 용이하게 이용될 수 있을 뿐만 아니라 다른 형태의 1, 2단자쌍 회로망의 임피던스 정합에도 널리 사용될 수 있다.