• 한국음향학회지
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• 제39권2호
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• pp.87-97
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• 2020

본 논문에서는 공기 중 광대역 초음파 방사용 압전 박막 기반 초소형 초음파 트랜스듀서(piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducer, pMUT)의 설계 연구가 진행되었다. 하나의 트랜스듀서로 광대역을 달성하는 방법 중 하나는 다공진 시스템으로 설계하는 것이다. 새로운 pMUT은 박막 구조의 앞면과 뒷면에 적절한 음향 구조를 추가하여 다공진 시스템을 구현하도록 설계되었다. 박막 앞쪽은 도파관 구조로 모델링된 방사 파트로, 박막 뒷쪽은 음향 공동으로 모델링된 패키징 파트로 이루어져있다. 박막 파트, 방사 파트, 패키징 파트로 구성된 새로운 pMUT은 집중 변수 모델로 설계되었으며, 최종적으로 유한요소해석으로 검증되었다. 최종 설계된 pMUT은 102 kHz ~ 132 kHz (-3 dB)의 주파수 대역을 달성하였다.

• 전기학회논문지
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• 제67권3호
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• pp.383-390
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• 2018

Piezoelectric micro-machined ultrasonic transducers for highly directional speaker need DC bias voltage. Most existing power amplifiers are not suitable for use in highly directional transducers because they are based on AC. In addition, since the piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer has a large capacitive reactance, the power efficiency of the power amplifier is very low. Thus this paper proposes a new high efficiency power amplifier with DC bias voltage. In addition, by designing a matching circuit to compensate the capacitive reactance of the micro-machined ultrasonic transducer, the power efficiency of the power amplifier increases. The operating characteristics of the proposed power amplifier was verified by an experimental prototype. The proposed power amplifier is expected to be widely used in designing and implementing other related power amplifiers.

• 센서학회지
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• 제29권1호
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• pp.33-39
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• 2020

Typically, photoacoustic images are obtained in water or gelatin because the impedance of these mediums is similar to that of the human body. However, these acoustic mediums can have an additional mass effect that changes the resonance frequency of the transducer. The acoustic radiation impedance in air is negligible because it is very small compared to that of the transducer. However, the high acoustic impedance of mediums such as the human body and water is quite large compared to that of air, making it difficult to ignore. Specifically, in a case where the equivalent mass is very small, such as with a micro-machined ultrasound transducer, the additional mass effects of the acoustic medium should be considered for an accurate resonance frequency design. In this study, a piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer (pMUT) was designed to have a resonance frequency of 10 MHz in the acoustic medium of water, which has similar impedance as the human body. At that time, the resonance frequency of the pMUT in air was calculated at 15.2 MHz. When measuring the center displacement of the manufactured pMUT using a laser vibrometer, the resonance frequencies were measured as 14.3-15.1 MHz, which is consistent with the finite element method (FEM) simulation results. Finally, photoacoustic images of human hair samples were successfully obtained using the fabricated pMUT.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2015년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.149-150
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• 2015

압전 마이크로머신 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric micro-machined ultrasonic transducers)는 DC 바이어스 전압을 인가해야 구동되는 특성을 가지고 있다. 따라서 초음파 트랜스 듀서를 구동하기 위한 전력증폭기는 DC 바이어스 전압이 요구되므로 기존의 전력증폭기에 비해 효율이 매우 낮아지게 된다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 압전 마이크로머신 초음파 트랜스듀서를 구동하기 위한 고효율 전력증폭기를 제안한다. 전력증폭기는 AMP부와 전원부로 나뉘며, AMP부는 Class B Amp를 사용하여 높은 증폭 선형성을 갖는다. 전원부는 Amp를 구동하기위한 DC-DC converter가 에너지 회수 동작을 하므로 전력증폭기의 효율을 높일 수 있다. 본 연구에서는 압전 마이크로머신 초음파 트랜스듀서를 구동하기 위한 전력증폭기 회로를 제시하고 시뮬레이션과 실험을 통해 동작 특성을 검증한다.