• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.637-642
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• 2004

This paper presents a new shape design method for the multi-mode sensor that can detect selected multiple modes for the active vibration control of mechanical structures. The structure used for this study is an isotropic cantilever beam type with a PVDF(polyvinylidene fluoride) which is bonded onto the structure as a sensor. Characteristic behaviors of the sensor are related with the electrode shapes of PVDF. The shape optimization problem is solved by defining a new multi-objective function and using the genetic algorithm. Resulting electrode shape functions have good performances to detect the multiple vibration modes. The results of analytical simulations are compared with those of experiment works. The results agree well each other. Hence, the obtained experimental results give evidence for the validity of the presented theoretical analysis of the electrode shape design problem.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권4호
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• pp.100-108
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• 2019

In this paper, a new stacked element pressure sensor has proposed for heartbeat and respiration measurement. This device can be directly attached to an individual's chest; heartbeat and respiration are detected by the pulsatile vibration and deformation of the chest. A key feature of the device is the simultaneous measurement of heart rate and respiration. The structure of the sensor consists of two stacked elements, in which one element includes one polyvinylidene fluoride (PVDF) thin film bonded on polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. In addition, for the measurement and signal processing, the electric circuit and the filter are simply constructed with an OP-amp, resistance, and a capacitor. One element (element1, PDMS) maximizes the respiration signal; the other (element2, PVDF) is used to measure heartbeat. Element1 and element2 had sensitivity of 0.163V/N and 0.209V/N, respectively, and element2 showed improved characteristics compared with element1 in response to force. Thus, element1 and element2 were optimized for measuring respiration heart rate, respectively. Through mechanical and vivo human tests, this sensor shows the great potential to optimize the signals of heartbeat and respiration compared with commercial devices. Moreover, the proposed sensor is flexible, light weight, and low cost. All of these characteristics illustrate an effective piezoelectric pressure sensor for heartbeat and respiration measurements.

• 센서학회지
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• 제20권2호
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• pp.114-117
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• 2011

A thick 25 ${\mu}m$ thickness poled P(VDF/TrFE) film pyroelectric infrared ray sensor has been fabricated and then thin 1.6 ${\mu}m$ thickness P(VDF/TrFE) film pyroelectric infrared ray sensor has been fabricated also. These thick and thin P(VDF/TrFE) film pyroelectric infrared ray sensor was mounted in TO-5 housing to detect infrared light of 5.5 ~ 14 ${\mu}m$ wavelength for human body detecting with each other. The noise output voltage of the thick P(VDF/TrFE) film pyroelectric infrared ray sensor were 380 mV and NEP(noise equivalent power) is $3.95{\times}10^{-7}$ W which is the similar value with the commercial pyroelectric infrared ray sensor using ceramic materials as a sensing material. The NEP and specific detectivity $D^*$ of the thin P(VDF/TrFE) film pyroelectric infrared ray sensor were $2.13{\times}10^{-8}$ W and $9.37{\times}106$ cm/W under emission energy of 13 ${\mu}W/cm^2$ respectively. These result caused by lower thermal diffusion coefficient of a thin 1.6 ${\mu}m$ thickness PVDF/TrFE film than the thick 25 ${\mu}m$ thickness poled P(VDF/TrFE) film pyroelectric infrared ray sensor.

• Composites Research
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• 제18권4호
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• pp.21-26
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• 2005

탄소나노튜브 및 탄소나노섬유/에폭시 복합재료의 비파괴 손상감지능 및 응력전달 메카니즘이 전기-미세기계적 실험법을 통하여 조사되었다. 전기-미세기계적 실험법은 균일한 반복하중 하에서 전기저항을 측정함으로써 탄소나노복합재료의 감지반응을 평가하는 것이다. 큰 탄소섬유 부피 분율이 있는 복합재료가 에폭시 자체나 작은 부피 분율에 비하여 매우 큰 인장강도 특성을 보여주었다. 탄소나노섬유 복합재료는 제한된 온도범위 내에서 습도 감지능을 보여주었다. 형상비가 작은 탄소나노섬유 복합재료는 많이 첨가된 부피량에 기인하여 보다 큰 겉보기 탄성계수를 보여 주었다. 열처리된 전기 방사된 PVDF 나노섬유는 증대된 결정화에 기인하여 미처리의 경우보다 큰 기계적 특성을 보여 주었으며, 그 반면에 응력 감지능은 열처리의 경우에 감소를 보여 주었다. 전기 방사된 나노섬유는 또한 응력전달 뿐만 아니라 습도 및 온도에 대한 감지능도 나타내었다. 탄소나노튜브. 탄소나노섬유 및 전기 방사된 PVDF 나노섬유는 나노복합재료의 다기능에 응용할 수 있을 것이다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.264-273
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• 2007

A smart panel with structural sensors and actuators for minimizing noise radiation or transmission is described in the paper with the concept of active structural acoustical control. The sensors and actuators are both quadratically shaped piezoelectric polyvinylidene fluoride(PVDF) Polymer films to implement a volume velocity sensor and uniform force actuator respectively. They are collocated on either side of the panel to take advantage of direct velocity feedback(DVFB) strategy, which can guarantee a robust stability and high performance as long as the sensor-actuator response is strictly positive real(SPR). However, the measured sensor-actuator response of the panel showed unexpected result with non-SPR property. In the paper, the reason of the non-SPR property is investigated by theoretical analysis, computer simulation and experimental verification. The investigation reveals that the arrangement of collocated piezoelectric PVDF sensor and actuator pair on a panel is not relevant to get a high feedback gain and good performance with DVFB strategy.

• Composites Research
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• 제15권2호
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• pp.11-17
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• 2002

우수한 동적 감지특서을 갖는 압전필름센서는 구조 건전성 모니터링이나 평가와 같은 구조물과 재료의 변화를 분석하는데 사용될 수 있다. 압전필름센서의 이러한 특성을 이용하여 Gr/Ep 복합재 평판의 충격 손상개시를 모니터링하였다. 압전필름센서와 스트레인게이지를 Gr/Ep 복합재 평판에 부착하여 다양한 조건의 에너지에 대한 충격시험을 낙하식 충격 시험기를 사용하여 수행하였다. 충격시험을 수행하는 동안 영구압입, 기지균열, 층간분리와 같은 충격 손상개시를 예측하기 위하여 센서신호를 분석하였다. 충격에너지를 초기 손상이 발생할 수 있는 크기 이상으로 증가시키면 손상의 개시와 진전에 대한 정보를 포함하는 특정 센서 신호를 관찰할 수 있었다. 특히, 압전필름세서는 스트레인게이지 보다 충격 손상개시 및 진전에 대한 좋은 감지 특성을 보여주었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권5호
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• pp.522-528
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• 2011

인간의 청각기능을 보조하거나 대체할 수 있는 차세대 인공와우기술의 개발은 기존 인공와우의 단점인 잦은 충전, 장애 노출 등을 극복하고 향상된 음감을 전달할 수 있는 기술로서 세계적으로 많은 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 달팽이관의 기저막이 갖는 주파수 분리 기능 및 유모세포(haircell)의 이온채널 작용에 의한 생체 전기신호 발생 기능을 할 수 있는 PVDF(polyvinylidene fluoride) 압전 박막형 인공기저막을 설계, 제작 및 시험평가를 하고자 하였다. 생체 기저막과 유사한 주파수 분리 특성을 갖는 사다리꼴 형상의 인공기저막을 제작하고, MEMS 공정을 이용한 전극 증착 및 유체 유동이 가능한 챔버를 형성하였다. 또한 인공기저막의 거동을 측정하기 위하여 비접촉 LDV측정 장비, 스피커, 기준 마이크로폰 등을 사용하여 실험 장치를 구성하였다. 기계적 성능시험 결과, PVDF 압전박막형 인공기저막은 입사하는 음파의 주파수 분리를 잘 수행할 수 있음을 실험적으로 입증하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.153-159
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• 2019

호흡은 환자의 상태를 판단하는 중요한 생체 신호 중 하나이다. 특히 진정 마취 시 환자의 무호흡 및 저호흡은 지속적인 모니터링 없이는 탐지하기가 어렵기 때문에 환자의 호흡 상태를 정확하고 간편하게 판단할 수 있는 지속적인 호흡 모니터링 방법이 필요하다. 현재 호흡 상태의 모니터링을 위한 다양한 장치들이 사용되고 있으나 임상 사용단계에서 응답 시간이 느릴 뿐 아니라 사용에 불편한 단점을 안고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고자 PVDF(polyvinylidene fluoride) 필름을 이용한 부착형 센서와 회로를 설계하고 제작하였으며, 진정 마취 시 호흡 신호를 감지하여 이상 호흡 징후를 조기에 발견할 수 있는 알고리즘을 포함하는 모니터링 시스템을 개발하였다. 본 연구의 결과는 진정 마취 시 뿐만 아니라 수면 관련 호흡 상태의 원격진료를 통한 다양한 의료산업 분야에 적용될 수 있을 것이다.

• Composites Research
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• 제27권4호
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• pp.152-157
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• 2014

Non-destructive testing methods of composite materials are very important for improving material reliability and safety. AE measurement is based on the detection of microscopic surface movements from stress waves in a material during the fracture process. The examination of AE is a useful tool for the sensitive detection and location of active damage in polymer and composite materials. FBG (Fiber Bragg Grating) sensors have attracted much interest owing to the important advantages of optical fiber sensing. Compared to conventional electronic sensors, fiber-optical sensors are known for their high resolution and high accuracy. Furthermore, they offer important advantages such as immunity to electromagnetic interference, and electrically passive operation. In this paper, the crack detection capability of AE (Acoustic Emission) measurement was compared with that of an FBG sensor under tensile testing and buckling test of composite materials. The AE signals of the PVDF sensor were measured and an AE signal analyzer, which had a low pass filter and a resonance filter, was designed and fabricated. Also, the wavelength variation of the FBG sensor was measured and its strain was calculated. Calculated strains were compared with those determined by finite element analysis.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.303-309
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• 2012

본 연구는 인체의 활동량과 음성 신호를 기반으로 에너지 소모량을 추정하고자 수행하였으며, 3축 가속도 센서와 PVDF(polyvinylidene fluoride) 필름을 이용하여 활동량과 음성 신호를 검출하였다. 인체의 움직임과 음성 신호, 그리고 실제 에너지 소모량 값은 MP-150 시스템과 호흡가스 분석기를 이용하여 수집하였다. 음성신호의 전력 값과 피험자의 체중을 독립 변수로 활용하였을 때 0.918의 R 제곱 값을 보였으며, 활동량 분석에 있어서는 SVM(signal vector magnitude), BMI(body mass index), 키, 그리고 나이를 독립 변수로 활용하였을 때 가장 높은 상관성을 나타냈다. 음성과 활동량을 토대로 하는 에너지 소모량 추정은 활동량만을 이용하여 추정하는 기존의 기기보다 정확한 결과값을 제공할 수 있음을 확인하였다.