• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권2호
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• pp.223-246
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• 2015

Structural vibration control using a piezoelectric shunt is an established control technique. This technique involves connecting a piezoelectric patch, which is bonded onto or embedded into the vibrating structure, to an electric shunt circuit. Thus, vibration energy is converted into electrical energy and is dissipated through a network of electrical components. Different configurations of shunt have been researched, among which the negative capacitance-inductance shunt has gained prominence recently. It is basically an analog, active circuit consisting of operational amplifiers and passive elements to introduce real and imaginary impedance on the vibrating structure. The present study attempts to model the behavior of a negative capacitance-inductance shunt in terms of power output and efficiency using circuit modeling software. The shunt model is validated experimentally and is used to control the structural vibration of an aluminum beam, connected to a pair of piezoelectric patches, under broadband excitation. The model is also used to determine the optimal parameters of a negative capacitance-inductance shunt to increase the efficiency and predict the voltage output limit of op-amp against the supply voltage.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.49-57
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• 2002

안전감쇠에 의해 전달 소음을 저감시키는 압전지능패널에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 압전지능패널은 기본적으로 압전재료를 부착한 평판 구조물에 션트회로를 연결하고 흡음재들을 부가한 구조물이다. 지능패널은 중 주파수영역에서 흡음재의 수동적 특성을 이용하고 저주파수영역의 공진주파수에서는 압전감쇠를 적용하여 소음저감을 이루는 개념이다. 저주파공진에서의 소음저감을 위하여 측정한 전기적임피던스모델을 이용하는 압선감쇠를 적용하였다. 압전감쇠를 위한 공진 션트회로는 직렬로 연결된 저항과 인넉터로 구성되었으며, 저항과 인덕터는 회로에서 소산되는 에너지가 최대가 될 수 있는 값으로 최적설계하였다. 압전지능패널의 전달 소음저감성능은 음향터널을 사용하여 실험을 수행하였다. 음향터널은 사각단면 형태이며 소음 원으로 터널의 한 쪽 끝에 스피커가 설치되었다. 패널들을 터널의 중앙에 설치하여 투과 음압을 측정하였다. 흡음재를 갖는 지능패널과 흡음재와 공기층을 갖는 압전이중지능패널은 수동적 특성에 의해 저주파영역의 공진주파수를 제외한 중 주파수영역에서 뚜렷한 소음저감 효과를 나타내었다. 압전감쇠를 통하여, 첫 번째 공진주파수에서 약 10dB, 8dB의 소음저감 효과를 얻었다. 압전감쇠와 수동특성을 혼용하는 압전지능패널은 넓은 주파수영역에서의 소음저감을 위한 유망한 기술이다.

• 정보저장시스템학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.84-92
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• 2005

This work presents the feasibility of shunt damping far vibration suppression of the rotating HDD disk-spindle system using piezoelectric bimorph. A target vibration mode which significantly restricts the recording density increment of the drive is determined through modal analysis and a piezoelectric bimorph is designed to suppress unwanted vibration. After deriving the two-dimensional generalized electromechanical coupling coefficient of the shunted drive, the shunt damping of the system is predicted by simulating the displacement transmissibility using the coefficient. In addition, optimal design process using sensitivity analysis is undertaken in order to improve the shunt damping of the system. The effectiveness of the proposed methodology is verified through experimental implementation by observing the vibration characteristics of the rotating disk-spindle system in frequency domain.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.918-921
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• 2005

According to the mechanical-electrical coupling characteristics and the electrical Impedance property of resistor-inductor-capacitor(RLC) series resonant circuit, the mechanical impedance analysis of a bimorph piezoceramic patch shunted with a series RLC resonant circuit is conducted. The displacement transfer function of a cantilever beam bonded with a piezoelectric shunt damping module is deduced in the case of single mode vibration of the beam. By the use of vibration damping theory of tuned mass damper system, the parameter optimization of piezoelectric shunt damping system is performed. The optimal resonant state of the shunting circuit can be obtained when the resister and conductor are optimally adjusted. Test results show that the vibration control effect as well improved with optimized piezoelectric shunt system.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제2권2호
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• pp.49-56
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• 2001

저주파공진에서의 소음저감을 위한 압전단일패널에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 압전단일패널은 압전재료를 평판 구조물에 부착하고, 션트회로를 압전재료에 연결한 구조물이다. 구조물의 저주파공진에서의 전달 소음저감을 위하여 압전감쇠를 이용하였다. 압전감쇠의 파라메터 튜닝은 제안한 새로운 방법을 적용하였다. 이 방법은 전기적 임피던스모델을 기초로 하여 공진회로에서 에너지 소산이 최대가 되도록 하는 방법으로 구조물에 부착된 압전재료에서 전기적 임피던스를 측정하여 시스템의 공진주파수 근처에서 등가 전기 회로를 구성하였다. 압전감쇠를 위한 공진션트 회로는 직렬로 연결된 저항과 인덕터로 구성되었으며, 저항과 인덕터는 회로에서 소산되는 에너지가 최대가 될 수 있는 값으로 최적설계 하였다. 압전단일패널의 전달 소음저감성능은 음향터널을 이용하여 실험을 수행하였다. 음향터널은 사각단면이며 소음 원으로 터널의 한 쪽 끝에 스피커가 설치되었다. 패널은 터널의 중앙에 설치하여 투과 음압을 측정하였다. 압전감쇠를 통하여, 공진주파수에서의 좋은 소음 저감을 얻었다. 압전감쇠를 이용한 압전단일패널은 간단하고 경계적인 측면에서 소음 저감을 위한 유망한 기술이다.

• 한국음향학회지
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• 제21권2호
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• pp.150-159
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• 2002

광대역 소음저감을 위한 압전지능패널에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 압전지능패널은 기본적으로 압전재료를 부착한 평판구조물에 션트회로를 연결하고 흡음재들을 부가한 구조물이다. 압전감쇠와 수동적 특성을 혼용하여 중 주파수영역에서 흡음재의 수동적 특성을 이용하고 저주파수 영역의 공진주파수에서는 압전감쇠를 적용하여 소음저감시키는 개념이다. 저주파수 공진에서의 소음저감을 위하여 측정한 전기적 임피던스 모델을 이용하는 압전감쇠를 적용하였다. 압전감쇠를 위한 공진 션트회로는 직렬로 연결된 저항과 인덕터로 구성되었으며, 저항과 인덕터는 회로에서 소산되는 에너지가 최대가 될 수 있는 값으로 최적설계하였다. 압전지능패널의 전달소음저감 성능은 음향터널을 사용하여 실험을 수행하였다. 음향터널은 사각단면 형태이며 소음원으로 터널의 한 쪽 끝에 스피커가 설치되었다. 패널들을 터널의 중앙에 설치하여 투과 음압을 측정하였다. 흡음재와 공기층을 갖는 압전이중지능패널은 수동적 특성에 의해 저주파수 영역의 공진주파수를 제외한 중주파수 영역에서 뚜렷한 소음저감 효과를 나타내었다. 압전감쇠를 통하여, 공진주파수에서의 좋은 소음저감을 얻었다. 압전감쇠와 수동적 방법을 혼용하는 압전지능 패널은 넓은 주파수 영역에서의 소음저감을 위한 유망한 기술이다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.188-191
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• 2005

Taguchi method is used to determine the optimal configuration of PZT (Lead Zirconate-Titanate) patch on the host structure for improving the performance of piezoelectric shunt system. The charges generated on the surface of PZT patch are selected to be the objective function in the Taguchi method. Full three dimensional finite element models are used to simulate vibration of smart panel and to obtain the admittance of the piezoelectric shunt system. Using Taguchi method in Minitab, the optimal model is obtained. The experiment with piezoelectric shunt circuit is performed to verify the validity of the optimal model comparing with initial model.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.1089-1094
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• 2003

A main vibration source in HDD is arisen from high rotating disk/spindle, and vibration suppression of the disk-spindle system becomes a critical issue and a major concern for high performance of the drive. In this paper, we study the feasibility of suppressing unwanted vibration of disk-spindle system of the HDD by external shock and excitation utilizing piezoelectric shunt damping methodology. By considering dynamic characteristics of the disk-spindle system through modal analysis, a target vibration mode is determined and then the piezoelectric material is carefully integrated to the modified drive. In order to maximize improvement of vibration characteristics of the proposed system, shunt circuit is optimally designed via tuning processes. Finally, the vibration characteristics of the high rotating disk-spindle system of the proposed drive is experimentally evaluated in frequency domain.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.381-386
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• 2002

This paper presents a piezoelectric shunt methodology to reduce unwanted vibration of optical disk drive(O.D.D.). After briefly investigating a second-order mechanical vibration absorber model, the O.D.D. structure is incorporated with the piezoelectric shunt circuit. In order to evaluate feasibility of multi-mode passive damping of the structure, admittance measurement of piezoceramic is undertaken. The parameters are optimally tuned by admittance measurement results on the basis of the circuit model and displacement transmissibility is evaluated. To verify validity of admittance measurement result, experiment is performed and vibration reduction is achieved at two different modes.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 II
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• pp.972-976
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• 2001

This paper presents a piezoelectric shunt methodology to reduce unwanted vibration of optical disk drive(O.D.D.). After briefly investigating a second-order mechanical vibration absorber model, the O.D.D. structure is incorporated with the piezoelectric shunt circuit. In order to identify modal parameter of the structure, a finite element analysis is undertaken. The parameters are optimally tuned on the basis of the circuit model. The displacement transmissibility is evaluated and compared with various resistance values.