• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.780-787
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• 2014

This paper experimentally deals with the vibration characteristics of flat ring transducers used for ultrasonic sensors and actuators. Radial vibration mode, which is the fundamental mode of a thin piezoelectric transducer, was measured by a laser in-plane vibrometer. An impedance analyzer was used to measure natural frequencies. The results measured by experiments verified theoretical predictions. The vibration characteristics of ring transducers were identified according to the outer diameter size. The shape of the fundamental mode is almost uniform but slightly decreases from the inner to the outer circumferential surfaces. The natural frequency of the fundamental mode decreases as the outer diameter increases. It appears that the ring type transducer is suitable to excite uniformly distributed vibration on a flat surface.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.278-286
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• 2022

본 연구에서는 압전세라믹 기반의 상용 Free-Flooded Ring(FFR) 트랜스듀서 대비 소형이면서 저주파 고감도 특성을 확보하기 위해, 높은 압전상수와 전기-기계 결합계수를 가지는 압전단결정 PIN-PMN-PT를 적용한 33-모드 FFR 트랜스듀서를 설계하였다. FFR 트랜스듀서의 광대역 특성을 확보하기 위해 비능동소자를 삽입한 링 구조를 적용하였으며, 3종의 비능동소자 소재 별 특성 해석 결과를 비교하여 최적의 소재를 선정하였다. 링 트랜스듀서의 특성 변화를 최소화하기 위해 오일 충진형 FFR 트랜스듀서로 제작하였으며, 음향시험을 통해 송신감도, 수중 임피던스 및 수평/수직 빔패턴이 해석결과와 잘 일치하는지 확인하였다. 해석 및 시험 결과를 비교한 결과, 송신감도는 공동공진 주파수에서 약 1.3 dB, 구조공진 주파수에서는 약 0.3 dB 차이를 보였다. 또한 상용 트랜스듀서 대비 높은 송신감도를 보유하면서도 직경을 약 17 % 축소하여 제작할 수 있었다. 이를 통해 소형이면서 고출력 특성을 가지는 압전단결정적용 FFR 트랜스듀서의 구현 가능성과 해석을 통한 특성 예측 방법의 유효성을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제38권6호
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• pp.753-765
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• 2011

The radial vibration behaviors of a circular cylindrical composite piezoelectric transducer (CPT) are investigated. The CPT is composed of a piezoelectric ring polarized in the radial direction and an elastic ring graded in power-law variation form along the radial direction. The governing equations for plane stress state problem under the harmonic excitation are derived and the exact solutions for both piezoelectric and functionally graded elastic rings are obtained. The characteristic equations for resonant and anti-resonant frequencies are established. The presented methodology is fit to carry out the parametric investigation for composite piezoelectric transducers (CPTs) with arbitrary thickness in radial direction. With the aid of numerical analysis, the relationship between the radial vibration behaviors of the cylindrical CPT and the material inhomogeneity index of the functionally graded elastic ring as well as the geometric parameters of the CPTs are illustrated and some important features are reported.

• 한국음향학회지
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• 제38권2호
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• pp.184-192
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• 2019

33-모드 링은 31-모드 링에 비하여 결합상수와 압전상수 d가 높기 때문에 광대역 수중 음향 트랜스듀서로 활용성이 높다. 반면 31-모드 링은 축대칭 구조이므로 수치해석 수행시 2차원 축대칭 모델로 간략히 해석이 가능하지만, 33-모드 링은 3차원 수치해석을 수행해야 한다. 즉, 특성 예측을 위해 많은 전산자원과 계산시간이 소요된다. 따라서 33-모드 링의 전기-기계-음향 응답을 모사할 수 있는 등가의 31-모드 링의 유효 물성을 도출할 수 있다면 소나 트랜스듀서 설계 등에 실용적일 것이다. 본 연구에서는 응답 특성을 모사하기 위해 각 링의 전기, 기계 임피던스 및 변환계수(${\phi}$)가 동일하다고 가정하여 등가 31-모드 링의 유효 밀도(${\rho}_{31_{-}eff}$), 컴플라이언스($s^E_{11_{-}eff}$), 압전 상수($d_{31_{-}eff}$), 유전 상수(${\varepsilon}^T_{33_{-}eff}$)를 유도했다. 도출한 유효 물성을 이용하여 진공상태의 링, 수중에서 공기 배킹의 링, 그리고 수중에서 링 내부에 자유롭게 유체가 드나드는 링에 대하여 수치해석을 하였고 이를 33-모드 링의 응답특성과 비교하였다.

• 한국광학회지
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• 제9권4호
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• pp.240-244
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• 1998

공동 광자 감쇠 분광법(cavity ring down spectroscopy, CRDS)은 미량기체의 절대밀도를 측정할 수 있는 고감도 레이저 분광기술이다. 연속발진 레이저(continuous wave laser)를 사용한 새로운 방법의 CRDS 분광기를 구현하였다. 이 장치에서는 PZT(piezoelectric transducer)를 움직여 공동의 길이를 비공명(off-resonance)상태로 빠르게 변화시킴으로써 입사되는 연속발진 레이저 빔을 차단하여 감쇠신호를 발생시킨다. 이 방법으로 570 nm 근처에서 압력이 2700 Pa인 아세틸렌(C2H2)의 overtone 천이에 대한 흡수 분광선을 측정하였으며, 이때 측정할 수 있는 최소 흡수계수는 3$\times$10-9 cm-1정도이다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제18권4E호
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• pp.3-9
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• 1999

Deep-water sonar transducers of FFR (Free Flooded Ring) type have been designed using a coupled FE-BEM. The proposed sonar transducers are composed of piezoelectric ceramic tubes and structural steel materials for simple fabrication. In order to have an omnidirectional beam pattern around 30kHz, a conic steel is placed below a piezoelectric tube or a steel disc is placed between two piezoelectric tubes. The dynamics of the sonar transducer is modelled in three dimensions and is analyzed with external electrical excitation conditions. Various results are available such as directivity patterns and transmitting voltage responses. The most optimal structure and dimensions of the steel material were calculated, so that the beam patterns of the sonar transducers had +/- 3dB omnidirectivity at 30kHz.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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• pp.578-582
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• 2007

In this paper, vibration modes and frequencies of a ring-type stacked piezoelectric actuator for a wire bonding transducer system are analyzed using FEM simulations. We implement experiments using a commercial product model of the actuator PZT module which consists of 6 layer ring-type PZT and 7 electrodes, combined bolts, nut and tinut. There are two main results: One is that FEM analysis should consider the effect the harmonic voltage input in order to meet the experimental results. The other is that the current wire bonder using exciting frequency of 136 kHz should be modified in order to improve the actuator and bonding performance because the actuator module has the main longitudinal mode of 145 kHz.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1999년도 학술발표대회 논문집 제18권 2호
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• pp.275-280
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• 1999

Deep-water sonar transducers of FFR (Free Flooded Ring) type have been designed using a coupled FE-BEM. The proposed sonar transducers are composed of piezoelectric ceramic tubes and structural steel materials for simple fabrication. In order to have an omnidirectional beam pattern around 30 kHz, a conic steel is placed below a piezoelectric tube or a steel disc is placed between two piezoelectric tubes. The dynamics of the sonar transducer is modelled in three dimensions and is analyzed with external electrical excitation conditions. Various results are available such as directivity patterns and transmitting voltage responses. The most optimal structure and dimensions of the steel material were calculated, so that the beam patterns of the sonar transducers had +/- 3 dB omnidirectivity at 30 kHz.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1999년도 학술발표대회 논문집 제18권 1호
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• pp.224-227
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• 1999

A high power deep-water sonar transducer of FFR (Free Flooded Ring) type has been designed using a coupled FE-BEM. The present sonar transducer is composed of rectangular piezoelectric ceramics and pie-shaped steels (or the advantage of simple fabrication. The dynamics of the sonar transducer is modelled in three dimensions and is analyzed with external electrical excitation conditions. Different results are available such as steady-state frequency response for TX and RX displacement modes, directivity patterns, back-scattering patterns, bandwidths, transmitting voltage responses and receiving sensitivity responses. The TV response shows a very high acoustic pressure of 150 dB/lV (ref $1{\mu}Pa$ at 1m) at 1900 Hz. This ultra high power response of the sonar transducer indicates a new possibility of the sonar transducer development.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 1990년도 제5회 파동 및 레이저 학술발표회 5th Conference on Waves and lasers 논문집 - 한국광학회
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• pp.54-58
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• 1990

홀 결모양(single mode) 광섬유로 조절가능한 곬진 짝짓게(tunable directional couplr)를 제작해 이중 공진 고리 간섭계(double resonant ing interferometer)를 구성했다. 이중 공진 고기 간섭계에 PZT(piezoelectric transducer)와 스피커를 각각 부착해서 위상 변조(phase modulation)를 동시에 시켜 나오는 출력 신호가 전산 시늉(computer simulation)을 통해 얻은 결과와 일치함을 보았으며, 이 출력 신호를 FFT(Fast Fourier Transformation)를 써서 분석했다. 이 결과로부터 동시에 두 가지 외부 변화를 감지할 수 있는지를 조사했다.