• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제19권12호
• /
• pp.1099-1105
• /
• 2006

In this paper, the equivalent circuit model of a Rosen-type multilayer piezoelectric transformer(MPT) has been proposed based on the Mason's equivalent circuit model and the principle of single layer piezoelectric plate. From the piezoelectric direct and converse effects, the symbolic expressions between the electric inputs and outputs of the MPT have been derived from the equivalent circuit model. A simplified equivalent circuit model of the MPT whose driving part has a single input form has been proposed. The symbolic expressions of the driving part have been derived from the simplified equivalent circuit model and the model was compared with the multi-input equivalent circuit model through the simulation. In the comparisons between the simulation results and the experimental data, output voltage is 630 Vp-p in case of 11-layered MPT and 670 Vp-p for 13-layered MPT over the experiment range. As the load resistance increases, output voltage increases and saturates over $300k{\Omega}$ and the resonant frequency changes from 102 kHz to 103 kHz. The simulation and the experimental results agree well over different load resistances and frequencies.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
• /
• 유체기계공업학회 2001년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
• /
• pp.394-399
• /
• 2001

For the piezoelectric vibrator, PZT, in a general transmit-receive sensor using the ultrasonic flowmeter, the characteristics of frequency response relating to the backing materials were analyzed with the Mason equivalent circuit for design and the sensitivity of fabricated transducer relating to the matching materials was measured and discussed. The results those were measured in water for the transmit-receive characteristics of each transducer can be applied to the flowmeter sensor.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 1997년도 한국자동제어학술회의논문집; 한국전력공사 서울연수원; 17-18 Oct. 1997
• /
• pp.265-271
• /
• 1997

A bond graph modeling approach which is equivalent to a finite element method is formulated in the case of the piezoelectric thickness vibrator. This formulation suggests a new definition of the generalized displacements for a continuous system as well as the piezoelectric thickness vibrator. The newly defined coordinates are illustrated to be easily interpreted physically and easily used in analysis of the system performance. Compared to the Mason equivalent circuit model, the bond graph model offers the primary advantage of physical realizability. Compared to circuit models based on standard discrete electrical elements, the main advantage of the bond graph model is a greater physical accuracy because of the use of multiport energic elements. While results are presented here for the thickness vibrator, the modeling method presented is general in scope and can be applied to arbitrary physical systems.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
• /
• 제9권1호
• /
• pp.24-29
• /
• 1996

A composite piezoelectric ceramic transducer is fabricated with three piezoelectric ceramic disk vibrators and two sheets of thin insulator. Its equivalent circuit is derived from the Mason's model of a thickness-driven piezoelectric vibrator. When the electric input near its fundamental resonance frequency is applied to the center vibrator and the output voltages across the left and the right vibrators are connected in series to the resistor loads, the load characteristics at resonance frequencies under the various resistor loads and the frequency characteristics near the resonance frequency without load are investigated. Furthermore, symbolic expressions for input impedances, voltage ratios, resonance frequencies, and bandwidths are derived. The data calculated from those symbolic expressions are agreed well with the measurement data.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2003년도 추계학술대회 논문집 Vol.16
• /
• pp.275-278
• /
• 2003

The aim of the study is to scrutinize the relationship between the area of resonance and center frequency with varying thickness by analyzing the characteristics of 2-port resonator. This was done through ideal design using Leach model equivalent model modified Mason model equivalent circuit for the application of bandpass filter high-frequency band with resonator Moreover, through the design of ladder-type BPF, we were able to observe changes in bandwidth, resonation, out-of-band rejection depending on the number and area of resonator.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제23권2호
• /
• pp.33-37
• /
• 2000

The authors fabricated ultrasonic transducer with PVDF[poly(vinylidene fluoride)] piezoelectric polymer film. When impulse waves were applied to the PVDF ultrasonic transducer, the dependence of the response properties on the backing material with copper was investigated through not only theoretical calculations using Mason's equivalent circuit but also experimental measurements. The experimental pulse response properties agree with those of the theoretical calculations and the pulses were shorter than those for a PZT transducer. If such short-pulse properties are used in an medical ultrasonic image diagnosis apparatus, the resolution of the apparatus will be improved. When the insertion loss was calculated theoretically to the PVDF ultrasonic transducer, the frequency characteristics of its showed wideband frequency.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 1996년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.270-273
• /
• 1996

This paper describes a type of piezoelectric transformer with improved design principles. It consists of a thin rectangular piezoelectric ceramic plate having two input electrodes and one output electrode. The length of each input and output electrode is nearly one third of that of piezoelectric transformer itself. In the driving section, the ceramic plate is poled in the thickness direction reversely with each other, and has electrodes on both main faces. The electric input near its fundamental resonance frequency is applied to the driving section in parallel and the output voltage from the generating section is connected to the resistor load. Its equivalent circuit is derived from the Mason\`s model. The frequency characteristics near the resonance frequency under no load have been investigated. Moreover, using this piezoelectric transformer we measured the LCD backlight characteristics.

• 한국음향학회지
• /
• 제40권4호
• /
• pp.270-277
• /
• 2021

강력초음파 분야에 있어서, 트랜스듀서의 고정을 위한 프렌지의 위치설정은 트랜스듀서의 변환효율에 큰 영향을 주는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 볼트 체결형 란주반 초음파 트랜스듀서의 공진모드에 따른 프렌지의 설치 위치를 결정하기 위한 실험적 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 반원형 쐐기 형태의 지그를 제작하여 트랜스듀서의 측면을 따라 이동하며 지그에 일정한 압력을 가한 후 트랜스듀서의 진동특성을 분석하였다. 압력을 가하는 위치에 따른 트랜스듀서의 입력 어드미턴스의 변화를 분석하여 프렌지의 최적의 위치를 결정할 수 있었다. 이 위치들은 메이슨 등가회로를 적용하여 계산한 공진 주파수 및 전송선로 모델 해석으로부터 계산한 각 공진 모드에 대한 입자속도 분포로부터 예측한 진동 모드의 절의 위치와 좋은 대응을 보이고 있어 본 연구에서 제안된 방법의 유효성을 확인할 수 있었다.

• 센서학회지
• /
• 제10권5호
• /
• pp.320-328
• /
• 2001

PVDF(Polyvinylidene fluoride) 압전막을 이용하여 $8{\times}8$의 요소를 갖는 2차원 배열 수중청음기를 설계 제작하고. 그것을 이용하여 수 MHz$\sim$수십 MHz 대역의 초음파 음장을 측정하는 방법 및 측정시스템을 구축하였다 수중청음기의 설계에 있어서는 배면체의 종류에 따른 주파수 응답특성을 Mason 등가회로에 의해 해석하였고, 압전체 요소의 크기 및 간격, 스캐닝 스탭에 따른 음장 측정 정도를 검토하였다 2.25MHz의 원형평면 트랜스듀서가 만드는 수중 음장을 제작한 수중청음기 및 측정시스템으로 측정한 결과, 비교적 정밀한 측정이 가능함을 알았다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제40권11호
• /
• pp.9-18
• /
• 2003

본 논문에서는 λ/4 반사층으로 이루어진 체적 탄성파 공진기의 두 가지 유형을 등가회로를 이용하여 이론적으로 분석하고 두 유형의 차이점을 비교 논의하였다. λ/2 모드는 상, 하부전극이 공기와 접하는 이상적인 공진기와 λ/4 모드는 상부전극은 공기와 접하고 하부전극 아래는 완전히 막혀 있는 이상적인 공진기와 비교하여 반사층이 공진특성에 미치는 영향을 분석하였다. 압전층으로는 ZnO 를 전극층으로는 Al 을 기판층은 Si 을 사용하였다. Mason 등가회로를 ABCD 파라미터를 추출할 수 있는 단순화된 등가회로로 변환하여 입력임피던스를 구하였다. 반사층의 두께 변화에 의한 공진주파수의 변화와 반사층의 기계적 Q 에 따른 전기적 Q 의 변화를 통해 하부전극 바로 아래의 반사층의 변화률이 제일 큼을 알 수 있었다. 반사층의 탄성 임피던스비가 증가함에 따라 Q 의 포화에 필요한 반사층의 수가 감소하였고 동일한 반사층 조건에서 λ/2 모드의 전기적 Q 가 λ/4 모드의 전기적 Q 보다 다소 크다는 사실을 확인하였다. 전기기계결합계수는 반사층수에 독립적이었고 반사층의 탄성 임피던스비가 증가함에 따라 증가하였다. 두 모드 모두 전기기계결합계수는 반사층에 탄성파 에너지의 존재로 인하여 이상적인 공진기보다 낮고 동일한 반사층 조건에서 λ/2 모드가 λ/4 모드보다 큼을 확인하였다. Ladder 필터 특성에는 반사층수가 증가할수록 삽입손실은 감소하지만 대역폭에는 큰 변화가 없었고 반사층의 탄성임피던스비가 높을수록 동일한 반사층수에서 삽입손실은 감소하였고 대역폭은 넓어졌다. 분석한 모든 특성으로 닥 때 λ/2 모드가 λ/4 모드보다 다소 우수하였다.