• 한국결정성장학회지
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• 제33권3호
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• pp.116-123
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• 2023

압전 HIFU 트랜스듀서는 바이오 의료분야에 적용되고 있는 새로운 기술로 발생한 초음파 에너지를 열로 변환하여 사용하는 디바이스이다. 최근 HIFU 디바이스는 7 MHz 이상의 고 작동 주파수를 갖는 디바이스를 개발하는 추세이다. 본 논문에서는 유한요소법을 이용해 10MHz 작동주파수를 갖는 HIFU 트랜스듀서에 의해 발생된 tissue에서의 음압 및 온도분포를 계산하고, 압력의 focusing 특성 등을 분석하였다. HIFU의 형상변수로는 압전소재 두께, 렌즈 형상, 물 높이, 필름의 두께 등을 고려하였다. 그 결과, 디바이스의 발생 음압은 렌즈의 H_L/R_L 비가 증가함에 따라 증가하다 일정한 값에 도달하는 경향을 보이고 있다. 그러나 디바이스의 focusing 면적은 렌즈의 H_L/R_L 비가 증가함에 급격하게 감소하는 특성을 보이고 있다. 최적 형상을 갖는 HIFU 디바이스의 경우, 최대 음압 및 온도는 각각 19 MPa 및 65도 정도로 분석되었다. 또한 축방향 및 이와 수직한 방향에서 -3 d B 초점 거리는 각각 2.3 mm 및 0.23 mm 정도인 것으로 나타났다

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1999년도 학술발표대회 논문집 제18권 1호
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• pp.218-223
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• 1999

A piezoelectric flextentional deep-water sonar transducer has been simulated using a coupled FE-BEM. The dynamics of the sonar transducer is modelled in three dimensions and is analyzed with extern리 electrical excitation conditions as well as external acoustic pressure loading conditions. Different results are available such as steady-state frequency response for RX and TX, displacement modes, directivity patterns, back-scattering patterns, resonant frequencies, bandwidths, quality factors, transmitting voltage (TV) responses, input receiving sensitivity (RS) responses. White the present barrel-stave typed sonar transducer of the piezoelectric material is being simulated, the external surface of the transducer is modified in order to allow the same water pressure to be applied to the inner and the outer surfaces of the transducer. With this modification for deep-water application, the resonance frequency of the modified flextentional sonar transducer becomes much lower than that of the unmodified flextentional sonar transducer. The results of the present sonar transducer modelling are also compared with those of a commercial package such as ATILA.

• 지질공학
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• 제6권2호
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• pp.53-58
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• 1996

암석 시료의 파괴시에 발생하는 AE신호를 측정하여 파괴와 관련된 미세균열의 발생원에 대한 연구를 위하여서는 탐촉자에서 기록장치까지 전과정에 대한 검증이 필요하다. 특히 탐촉자는 기계적인 진동을 전기신호로 전환하는 기능을 가진 예민한 장치로서 다양한 인자에 의하여 예민도가 달라질 수 있기 때문에 보정시험을 실리하여야 한다. 압전 압력형 PAC 탐촉자를 NBS나 DG의 변위형 탐촉자에 의하여 보정하는 시험을 실시하였다. NBS 및 PAC탐촉자는 파의 입사방위각에는 무관하나 입사각에는 예민하게 반응한다. 즉, 입사각이 $90^{\circ}$ 일 때에는 입사각 $15^{\circ}$ 이하 일 때보다 약 10배의 큰 출력을 나타내었다. 또한, 시험에 사용된 PAC 탐촉자가의 경우 강도에 대한 개별 예민도의 차이가 최대 약 40%이었다. 압력형 PAC 탐촉자는 변위형 표준탐촉자로 절대치 보정시험을 실시한 결과 보정계수는 평균 77mv/pm이었다.

• 한국음향학회지
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• 제28권5호
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• pp.416-423
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• 2009

16개 압전요소로 구성된 3 MHz의 선형 위상차배열 초음파 트랜스듀서를 대상으로, 모든 압전요소가 정상일 때와 임의의 요소 하나가 결함으로 인해 동작하지 않을 때의 음장을 이론적으로 시뮬레이션하고, 슈리렌법에 따라 구축한 음장가시화장치를 이용하여 실험적으로 측정하였다. 조향각 $0^{\circ}$와 $30^{\circ}$일 때 각각에 대한 시뮬레이션의 결과, 임의의 압전요소가 결함으로 인해 동작하지 않을 때의 음장은 모든 요소가 정상적으로 동작할 때의 음장에 비해 부엽 패턴이 크게 다르게 나타나며, 그 형태는 가시화에 의한 측정결과와 잘 일치하였다. 따라서, 가시화 장치에 의해 측정된 2차원 음장에서의 부엽패턴을 시뮬레이션 결과와 비교 분석함으로써 선형 위상차배열 초음파 트랜스듀서의 결함요소 검출이 가능함을 알았다.

• 한국음향학회지
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• 제28권6호
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• pp.491-498
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• 2009

본 논문에서는 수중 음향 압전 트랜스듀서의 고효율, 정전력 구동이 가능하도록 절연 트랜스포머와 체비셰프 필터함수를 이용한 임피던스 정합회로 설계 방안을 제안하였다. 제안된 정합회로는 진동과 무관한 트랜스듀서의 리액턴스 성분을 최소화하고 넓은 동작주파수 범위에서 평탄한 출력 전력 특성을 갖도록 설계되었다. 체비세프 필터함수를 표준 원함수로하는 저역통과 필터를 단종단 제자형 회로로 설계하고 대역통과 주파수변환을 통하여 트랜스듀서의 등가모델과 트랜스포머의 권선비에 적합한 정합회로를 설계하였다. 제안된 기법을 예제 모델 Tonpilz형 압전 트랜스듀서에 대한 가상부하에 적용하고 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 결과를 비교함으로써 제안된 기법의 타당성을 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권1호
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• pp.47-52
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• 2011

전자기 초음파 탐촉자(electromagnetic acoustic transducer; EMAT)는 접촉 매질 없이 초음파의 송 수신이 가능하며 자석과 코일의 형상과 배열을 조절하여 SH파나 Lamb파 같은 유도 초음파 모드를 용이하게 발생시킬 수 있다. 또한 이러한 유도 초음파는 박판에서 판 두께 전체를 장거리로 전파하며 두께에 따른 분산특성이 있이 배관 등의 구조물을 탐상하는데 효과적인 비파괴검사 기법으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 수평횡파(shear horizontal wave; SH)의 전파 거동을 해석하고 EMAT을 이용하여 SH파를 발생하여 스틸 박판의 두께 감육을 평가하였다. 그 결과 SH파의 분산특성은 두께 감육량의 증가에 따라 군속도가 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 군속도 변화를 통해 두께 감육량을 정량적으로 평가하는 것이 가능함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1511-1519
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• 2012

배관설비는 용접이음으로 많은 부분이 구성되어 있으며, 이러한 배관 용접부의 건전성 평가를 위한 초음파 검사 시스템의 자동화 요구가 증대하고 있다. 전자기초음파탐촉자(Electromagnetic Acoustic Transducer; EMAT)는 비접촉 방식으로 초음파를 송 수신할 수 있고 다양한 초음파 모드의 발생이 가능하여 초음파 자동화 시스템 구축에 매우 유용하다. 본 연구에서는 수평횡파(Shear Horizontal wave; SH-wave) EMAT를 적용하여 배관의 용접부에 존재하는 결함의 검출을 수행하였다. 이때 수평횡파의 특정 모드($SH_0$)의 신호해석을 위해 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)을 이용한 신호의 시간-주파수 분석을 수행 하였다. 웨이브렛 변환으로 해석된 SH0 모드 주파수의 반사 신호강도가 결함의 길이와 선형적 관계를 나타내어 효과적으로 용접부 결함 검출이 가능하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권9호
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• pp.1630-1639
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• 2004

The present paper investigated the correlation between the acoustic pressure variations and the augmentation of heat transfer in the ultrasonic induced acoustic fields. The augmentation ratios of heat transfer coefficient were experimentally measured and were compared with the profile of the pressure distribution in the acoustic fields predicted by numerical analysis. For numerical analysis, a coupled finite element-boundary element method (coupled FE-BEM) was applied. The results of the present study reveal that the acoustic pressure is higher near two ultrasonic transducers than other points where no ultrasonic transducer was installed. The augmentation trend of heat transfer is similar with the profile of the acoustic pressure distribution. In other words, as the acoustic pressure increases, the higher augmentation ratio of heat transfer is obtained. Numerical and experimental studies clearly show that the acoustic pressure variations are closely related to the augmentation of heat transfer in the acoustic fields.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1987년도 한국자동제어학술회의논문집; 한국과학기술대학, 충남; 16-17 Oct. 1987
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• pp.631-636
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• 1987

The design of ultrasonic transducer energy processing systems requires highly reliable command featuring mechanical frequency tracking and constant velocity control of the ultrasonic transducer with an acoustic load. This paper presents a new conceptional instantaneous current resultant control base high-frequency inverter using self turn-off devices driving an electrostrictive ultrasonic transducer system and its optimum control technique, which is implemented by feed-back of the ultrasonic transducer applied voltage and instantaneous velocity of the transducer vibrating system through a Phase-Locked-Loop control scheme. The feedback voltage corresponding to instantaneous velocity is averaged over a half-period with respect to constant amplitude/constant velocity control strategy. Described are the theory of this signal detection technique and the experimental set-up.

• 한국음향학회지
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• 제33권2호
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• pp.94-101
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• 2014

본 연구에서는 수중 음향 트랜스듀서의 주파수 광대역화를 위해서 중공형 전면추를 가진 Tonpilz 트랜스듀서를 제안하였다. 트랜스듀서의 특성에 미치는 설계변수들의 영향을 분석하고, 그 결과에 따라 Tonpilz 트랜스듀서의 최적구조를 설계하였다. 나아가 시편의 제작 및 특성 측정을 통하여 설계 결과의 타당성을 검증하였다. 설계된 트랜스듀서는 단일모드 트랜스듀서에 비해 월등히 넓은 131 %의 -6 dB 비대역폭을 나타내었으며, 해석 결과와 측정 결과가 잘 일치하는 것으로 확인되었다.