• 한국복합재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
• /
• pp.216-219
• /
• 2002

Conventional piezoelectric lead-zirconate-titanate (PZT) senor has high sensitivity, but it is very brittle. Recently polymer films such as polyvinylidene fluoride (PVDF) have been used use as a sensor. The advantages of PVDF are the flexibility and mechanical toughness. Simple process and possible several shapes are also additional advantages. PVDF sensor can be directly embedded and attached to a structure. In this study, PVDF sensor was embedded in single glass fiber/epoxy composites whereas PZT sensor with AE was attached to single fiber composites (SFC). Piezoelectric sensor responds to interfacial damage of SFC. The signals measured by PVDF sensor were compared to PZT sensor. PZT sensor detected the signals of fiber fracture, matrix crack, interfacial debonding and even sensor delamination, whereas PVDF sensor only detected fiber fracture signals so far, because PZT sensor is much more sensitive than current PVDF sensor. Wave voltage of fiber fracture measured by PVDF sensor was lower than that of PZT sensor, but the results of fast Fourier transform (FFT) analysis were same. Wave velocity using two PZT sensors was also studied to know the internal and surface damage effect of epoxy specimens.

• Structural Monitoring and Maintenance
• /
• 제1권2호
• /
• pp.183-195
• /
• 2014

Scour is one of the leading causes of overwater bridge failures worldwide. While monitoring systems have already been implemented or are still being developed, they suffer from limitations such as high costs, inaccuracies, and low reliability, among others. Also, most sensors only measure scour depth at one location and near the pier. Thus, the objective is to design a simple, low cost, scour hole topography monitoring system that could better characterize the entire depth, shape, and size of bridge scour holes. The design is based on burying a robust, waterproofed, piezoelectric sensor strip in the streambed. When scour erodes sediments to expose the sensor, flowing water excites it to cause the generation of time-varying voltage signals. An algorithm then takes the time-domain data and maps it to the frequency-domain for identifying the sensor's resonant frequency, which is used for calculating the exposed sensor length or scour depth. Here, three different sets of tests were conducted to validate this new technique. First, a single sensor was tested in ambient air, and its exposed length was varied. Upon verifying the sensing concept, a waterproofed prototype was buried in soil and tested in a tank filled with water. Sensor performance was characterized as soil was manually eroded away, which simulated various scour depths. The results confirmed that sensor resonant frequencies decreased with increasing scour depths. Finally, a network of 11 sensors was configured to form a distributed monitoring system in the lab. Their exposed lengths were adjusted to simulate scour hole formation and evolution. Results showed promise that the proposed sensing system could be scaled up and used for bridge scour topography monitoring.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제12권5호
• /
• pp.91-97
• /
• 2012

근래의 전기 전자 제품은 기능은 향상되는 반면 크기는 소형화되는 추세에 있다. 기존 입체 형태의 음향 신호 재생 장치로서의 엑츄에이터 대신 압전 소자를 이용한 스피커가 개발되기 시작하였다. 압전 소자는 압전 특성을 갖는 물질로서 물체의 외부에서 전압을 가할 때 기계적인 변형을 일으키는 특징(즉 피에조 특징)을 이용한다. 초기의 필름 스피커는 화학적 성질의 한계로 인하여 전도성 고분자 막을 형성하기 힘들다는 한계가 있었고, 도포한 두께를 균일하게 유지하기 힘들었으며, 음향 신호의 출력과 동작 주파수의 한계가 있다는 등의 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 전도 물질과 피에조 물질(필름)의 결합력을 증가시킴으로써 전도체의 저항을 줄이고 주파수 영역을 확장하고자 한다. 피에조 필름의 표면 접착력을 향상시키고, 고분자 전도체 막의 흡착력을 증가시킴으로써 음향시스템의 출력 향상을 위해 코로나 표면처리방식에 의한 표면 특징을 변화시킴으로써 출력개선을 하였다.

• Composites Research
• /
• 제16권2호
• /
• pp.41-47
• /
• 2003

본 논문은 몇 가지 종류의 압전 복합재료 작동기 LIPCA의 성능 시험 및 비교에 관한 것이다. LIPCA는 압전 세라믹을 중심으로 상층부는 탄성계수가 크면서 열팽창계수가 낮은 섬유강화 복합재료 층이, 하층부는 탄성계수가 작으면서 열팽창계수가 큰 섬유강화 복합재료 층으로 구성되어 있다. 작동기의 성능 검증을 위해 작동 지그 및 전압 공급 장치 그치고 비접촉 레이저 센서로 이루어진 실험 시스템을 구성하였다 성능 비교시험 결과 검증실험으로부터 압전 작동기의 작동성능은 전기 작동 재료층이 중립면으로부터 멀리 벗어나게 위치하면서, 동시에 적층판의 전체 굽힘 강성을 작게 하면 극대화할 수 있다는 사실을 입증하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제19권9호
• /
• pp.838-842
• /
• 2006

0.03Pb$(Sb_{0.5}Nb_{0.5})O_{3}-0.03Pb(Mn{1/3}Nb{2/3)O_{3}-(0.94-x)PbTiO_{3}-xPbZrO_{3}$ ceramics doped with $CeO_{2}$ were synthesized by conventional bulk ceramic processing technique. Phases analysis, microstructures and piezoelectric properties were investigated as a function of $CeO_{2}$ content (0.03, 0.05, 0.1 0.3, 0.5 and 0.7 wt%). Microstructures and phases information were characterized using a scanning electron microscope (SEM) and an X-ray diffractometer (XRD). Mechanical quality factor ($Q_{m}$) and coupling factor(kp) were obtained from the resonance measurement method. Both $Q_{m}$ and $k_{p}$ were shown to reach to the maximum at 0.1 wt% $CeO_{2}$. In order to evaluate the stability of resonance frequency and effective electromechanical coupling factor ($K_{eff}$) as a function of $CeO_{2}$, the variation of resonance and anti-resonance frequency were also measured using a high voltage frequency response analyzer under various alternating electric fields from 10 V/mm to 80 V/mm. It was shown that the stability of resonance frequency and effective electromechanical coupling factor were increased with increasing the $CeO_{2}$ contents.

• 한국자기학회지
• /
• 제10권5호
• /
• pp.246-249
• /
• 2000

Fe$_{49}$ Co$_{49}$ V$_2$합금을 50$0^{\circ}C$, 75$0^{\circ}C$, 80$0^{\circ}C$ 및 90$0^{\circ}C$의 furnace에서 열처리한 후, 공냉조건으로 냉각하여 시료를 제작하였다. Michelson 레이저 간섭계를 이용하여 시료의 자기변형을 측정하였다 시료의 자기변형은 간섭계의 한쪽 팔에 piezoelectric transducer(PZT)를 부착하여 간섭계의 두 팔 사이의 상대적 광경로를 일정하게 유지하였으며 궤환회로의 전압을 광경로의 변화(자기변형)로 환산하였다. 시료를 90$0^{\circ}C$의 furnace에서 열처리한 후, H = 60 Oe에서 Fe$_{49}$ Co$_{49}$ V$_2$합금의 자기변형을 측정한 결과열처리 전 2$\times$$10^{-6}$ 에서 33.68$\times$$10^{-6}$ 가지 증가하였다. 이것은 시료의 미세구조가 변화되어 자기특성이 개선된 것으로 생각된다.

• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
• /
• 제8권2호
• /
• pp.44-48
• /
• 2007

In recent years, the size of plane substrates and semiconductor wafers has increased. As conventional contact transportation systems composed of, for example, carrier rollers, belt conveyers, and robot hands carry these longer and wider substrates, the increased weight results in increased potential for fracture. A noncontact transportation system is required to solve this problem. We propose a new noncontact transportation system combining acoustic viscous and aerostatic forces to provide damage-free transport. In this system, substrates are supported by aerostatic force and transported by acoustic viscous streaming induced by traveling wave deformation of a disk-type stator. A ring-type piezoelectric transducer bonded on the stator excites vibration. A stator with a high Q piezoelectric transducer can generate traveling vibrations with amplitude of $3.2{\mu}m$. Prior to constructing a carrying road for substrates, we clarified the basic properties of this technique and stator vibration characteristics experimentally. We constructed the experimental equipment using a rotational disk with a 95-mm diameter. Electric power was 70 W at an input voltage of 200 Vpp. A rotational torque of $8.5\times10^{-5}Nm$ was obtained when clearance between the stator and disk was $120{\mu}m$. Finally, we constructed a noncontact transport apparatus for polycrystalline silicon wafers $(150(W)\times150(L)\times0.3(t))$, producing a carrying speed of 59.2 mm/s at a clearance of 0.3 mm between the stator and wafer. The carrying force when four stators acted on the wafer was $2\times10^{-3}N$. Thus, the new noncontact transportation system was demonstrated to be effective.

• 한국음향학회지
• /
• 제38권2호
• /
• pp.214-221
• /
• 2019

본 논문은 수중음향센서의 수온 변화에 따른 음향 수신 특성 변화를 이론적, 실험적 방법으로 확인하였다. 반사판 및 배플 구성에 따라 중 저주파용 및 고주파용의 두 가지 음향센서를 설계하여 $-2^{\circ}C{\sim}35^{\circ}C$의 온도범위에서 온도 변화에 따른 음향 수신 특성을 각각 분석하였다. 음향센서 주요 구성 소재의 온도별 물성치 변화에 대한 영향성을 분석하기 위하여 압전세라믹, 몰딩 및 배플 시편의 온도별 물성치 변화를 측정하였고, 측정된 물성치를 활용하여 온도별 수신감도(Receiving Voltage Sensitivity, RVS) 변화를 유한요소해석 기법을 통하여 해석하였다. 제작된 두 가지 음향센서의 온도별 수신감도 특성을 측정하기 위하여, 내부 수온 및 수압 조정이 가능한 압력 챔버에 음향센서를 설치하고 챔버 내부 수온을 변화시켜가며 수신감도를 측정하였다. 측정 및 분석결과 수중센서의 온도별 수신감도 특성은 몰딩 재료의 음속변화에 주도적으로 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제25권5호
• /
• pp.719-730
• /
• 2021

본 논문에서는 산화아연/탄소 테이프/산화아연의 대칭 구조를 갖는 ZCZ-NG라는 샌드위치형 산화아연(ZnO) 압전 에너지 하베스팅 소자를 제시한다. 고품질의 ZCZ-NG 소자를 제작하기 위해 전도성 양면 접착 탄소 테이프를 활용하였으며, 이는 매우 높은 피크 투 피크 전압(V_pp)을 발생시키는 ZCZ-NG 소자의 개발로 이어졌다. ZCZ-NG 소자의 크기, 산화아연 층의 두께 그리고 벤딩 변형률 변화에 따른 ZCZ-NG 소자의 출력 성능 변화를 측정, 분석하였다. 또한 제작된 ZCZ-NG 소자의 실효성 및 응용 가능성을 검증하기 위한 실험적인 센서 네트워크 테스트베드를 구축하였다. 상용 아두이노를 기반으로 한 송신, 수신 노드들로 이루어진 테스트베드에서 노드들은 각 노드에서 감지한 정보들을 무선으로 송수신한다. 본 연구에서 사용된 대칭 구조의 샌드위치형 ZCZ-NG 소자 제작 기술과 센서 네트워크와의 융합 연구가 앞으로 더 발전되어 사물인터넷 구현을 위한 자가발전 센서 네트워크 연구에 도움이 되길 바란다.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제23권11호
• /
• pp.869-874
• /
• 2010

Magnetoelectric composites with compositions (1-x)[0.5PZT-0.25PNN-0.25PZN](ferroelectric) - x[$(Ni_{0.9}Zn_{0.1})Fe_2O_4$](ferrite) in which x varies as 0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 were prepared by conventional ceramic process. The presence of two phases (ferroelectric phase with large grain and ferrite phase with small grain) in the particulate ceramic composites was confirmed by XRD, SEM and EDX. The ferroelectric and magnetic properties of the composites were studied by measuring the P-E and M-H hysterisis loop on the composite composition (x=0, 0.1, 0.2, 1), they were strongly affects of the phase content in composite. The magnetoelectric votage was measured as a function of DC magnetic field and the maximum magnetoelectric voltage coefficient of 14 mV/cm Oe was observed in x=0.2(80 mol% ferroelectric and 20 mol% ferrite phase).