• 제목/요약/키워드: Resonant frequency

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압전센서를 이용한 구조물 국부/광역 손상 진단 시스템 (Local/Global Structural Health Monitoring System Using Piezoelectric Sensors)

  • 김병수;권혁상;김진욱;노용래
    • 한국음향학회지
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    • 제28권4호
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    • pp.308-317
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    • 2009
  • 본 논문에서는 오실레이터 센서와 램파 센서를 결합하여 구조물 손상 진단을 위한 통합된 압전 센서 시스템을 제안한다. 구조물 손상으로 인한 공진주파수 변화를 관측 할 수 있는 오실레이터 센서는 손상 정도에 민감하게 반응하고 구조가 단순한 장치이지만 측정 범위가 센서 주위로 제한되는 특성을 가진다. 반면에 램파를 이용한 진단 시스템은 원거리에 위치한 구조물의 손상부를 감지하기에 유용하다. 본 논문에서는 오실레이터 센서를 이용한 취약 지점의 국부적인 손상 진단 방식과 램파를 이용한 광역적인 손상 진단 방식을 결합하여 각 시스템의 장점들을 활용할 수 있는 센서 시스템의 적용가능성을 연구하였다. PZT소자를 알루미늄 판에 적용하여, 알루미늄 판의 손상 정도에 따른 오실레이터 공진주파수의 변화와 램파 신호의 Time of flight 그리고 진폭의 변화를 이용하여 크랙의 위치와 크기, 개수의 판별 가능성을 제시하고 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.

Nd2O3 첨가가 0.3CaTiO3-0.7(Li1/2Nb1/2)TiO3 세라믹스의 마이크로파 유전특성에 미치는 영향 (Influence of Nd2O3 Addition to 0.3CaTiO3-0.7(Li1/2Nb1/2)TiO3 on their Microwave Dielectric Properties)

  • 김범수;박일환;윤상옥;김경용
    • 한국세라믹학회지
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    • 제39권1호
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    • pp.26-32
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    • 2002
  • 유전율(${\varepsilon}_r$) 126, $Q{\cdot}f_{0}(GHz)$값은 2240, 공진주파수의 온도계수(${\tau}_f$) $+68\;ppm/^{\circ}C$의 특성을 갖는 $0.3CaTiO_3-0.7(Li_{1/2}Nd_{1/2})TiO_3에\;Nd_2O_3$를 첨가하였을 때의 마이크로파 유전특성의 변화에 대해 고찰하였다. 유전율(${\varepsilon}_r$)은 5wt% $Nd_2O_3$ 첨가시 131로 가장높은 값을 나타내었으며, 이후 첨가량이 증가함에 따라 유전율은 감소함을 보였다. $Q{\cdot}f_{0}(GHz)$값은 9wt% $Nd_2O_3$ 첨가시까지 입계의 치밀화 등에 의해 3533까지 증가하다가 이후 l8wt% $Nd_2O_3$첨가시까지는 비정상적 입계성장의 영향으로 감소함을 보이고, 25 wt% 이상 첨가시에는 제2상인 $Nd_2Ti_2O_7$상의 영향으로 다시 증가함을 보였다. 공진주파수의 온도계수($({\tau}_f$)는 $Nd_2O_3$첨가에 따라 최초의 $+68\;ppm/^{\circ}C$에서 30wt% $Nd_2O_3$ 첨가시 $-46\;ppm/^{\circ}C$까지 변화함을 알 수 있었다. $0.3CaTiO_3-0.7(Li_{1/2}Nd_{1/2})TiO_3에\;Nd_2O_3$를 9wt% 첨가하여 $1425^{\circ}C$에서 3시간동안 소결한 시편에서 유전율(${\varepsilon}_r$)은 108, $Q{\cdot}f_{0}(GHz)$값은 3533, 공진주파수의 온도계수(${\varepsilon}_f$)가 $+6\;ppm/^{\circ}C$인 우수한 마이크로파 유전특성을 얻을 수 있었다.

소형화를 위한 3차원 구조마이크로스트립 패치 안테나 (3-Dimensinal Microstrip Patch Antenna for Miniaturization)

  • 송무하;우종명
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제14권2호
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    • pp.157-167
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    • 2003
  • 본 논문에서는 설계 주파수 1.575 GHz에 대해, 패치안테나의 공진길이를 줄이기 위해, 패치의 양단 방사 에지를 음각부로 구성한 에지음각부 선형편파 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하였다. 그 결과, 패치의 공진길이는 평면형의 80 mm에 비해 45 mm로 43.8 %의 단축율을 보였다 이득은 4.4 dBd, -3 dB 빔폭은 각각 E-면, H-면에서 112$^{\circ}$, 66$^{\circ}$를 나타내었다. 또한 패치의 전체 면적을 줄이기 위해, 패치 방사 개구상의 네 모서리가 모두 음각으로 구성된 마이크로스트립 패치 안테나를 통일한 설계주파수의 선형편파 및 원형편파에 대해 설계, 제작하였다. 먼저 선형편파의 경우, 패치의 W(폭)/L(길이) 비율이 1.2인 경우에 대해, 패치의 면적은 53 mm $\times$ 63.6 mm로서 평면형(80 mm $\times$ 96 mm)과 비교시 56.1 %의 면적축소효과를 얻었다. 이득은 4.3 dBd로서 평면형에 비해 3.7 dB 저하되었고, -3 dB 빔폭은 E-면, H-면에서 각각 120$^{\circ}$, 78$^{\circ}$를 나타내어 각각 62$^{\circ}$$10^{\circ}$ 증가하였다. 원형편파의 경우, 패치의 면적은 (54.2 mmx61.5 mm)로서 평면형(76 mmx83 mm)에 비해 47.2%의 패치면적 축소 효과를 얻었다. -3 dB 빔폭은 z-x 평면상의 수평편파 및 z-y 평면상의 수직편파 방사패턴에서 각각 108$^{\circ}$ 및 93$^{\circ}$로서, 평면형과 비교시 각각 52$^{\circ}$ 및 27$^{\circ}$ 증가되었다. 최대이득은 z-x평면상의 수평편파 패턴에서 2.5 dBd로 평면형에 비해 1.7 dB 저하되었다. 축비는 설계주파수 1.575 GHz에서 1.5 dB를 얻었으며, 2 dB 이하 축비 대역폭은 20 MHz (1.3 %)를 얻었다.

Epoxy/BaTiO3 (SrTiO3) composite films and pastes for high dielectric constant and low tolerance embedded capacitors fabrication in organic substrates

  • Paik Kyung-Wook;Hyun Jin-Gul;Lee Sangyong;Jang Kyung-Woon
    • 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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    • 한국마이크로전자및패키징학회 2005년도 ISMP
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    • pp.201-212
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    • 2005
  • [ $Epoxy/BaTiO_3$ ] composite embedded capacitor films (ECFs) were newly designed fur high dielectric constant and low tolerance (less than ${\pm}15\%$) embedded capacitor fabrication for organic substrates. In terms of material formulation, ECFs are composed of specially formulated epoxy resin and latent curing agent, and in terms of coating process, a comma roll coating method is used for uniform film thickness in large area. Dielectric constant of $BaTiO_3\;&\;SrTiO_3$ composite ECF is measured with MIM capacitor at 100 kHz using LCR meter. Dielectric constant of $BaTiO_3$ ECF is bigger than that of $SrTiO_3$ ECF, and it is due to difference of permittivity of $BaTiO_3\;and\;SrTiO_3$ particles. Dielectric constant of $BaTiO_3\;&\;SrTiO_3$ ECF in high frequency range $(0.5\~10GHz)$ is measured using cavity resonance method. In order to estimate dielectric constant, the reflection coefficient is measured with a network analyzer. Dielectric constant is calculated by observing the frequencies of the resonant cavity modes. About both powders, calculated dielectric constants in this frequency range are about 3/4 of the dielectric constants at 1 MHz. This difference is due to the decrease of the dielectric constant of epoxy matrix. For $BaTiO_3$ ECF, there is the dielectric relaxation at $5\~9GHz$. It is due to changing of polarization mode of $BaTiO_3$ powder. In the case of $SrTiO_3$ ECF, there is no relaxation up to 10GHz. Alternative material for embedded capacitor fabrication is $epoxy/BaTiO_3$ composite embedded capacitor paste (ECP). It uses similar materials formulation like ECF and a screen printing method for film coating. The screen printing method has the advantage of forming capacitor partially in desired part. But the screen printing makes surface irregularity during mask peel-off, Surface flatness is significantly improved by adding some additives and by applying pressure during curing. As a result, dielectric layer with improved thickness uniformity is successfully demonstrated. Using $epoxy/BaTiO_3$ composite ECP, dielectric constant of 63 and specific capacitance of 5.1nF/cm2 were achieved.

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Non-decaying 모드 해석을 이용해서 설계한 원통형 유전체 공진기 여파기의 최적 결합 방법에 대한 분석 (An Analysis in Optimum Coupling Method of Cylindrical Dielectric Resonator Filter Designed by Non-decaying Mode Analysis)

  • 이원희;박장원;김태신;허정;이상영
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제38권7호
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    • pp.14-21
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    • 2001
  • 본 논문에서는 유전체가 삽입된 공진기를 이용하여 C-band용 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. 공진기의 높이는 인접 유전체 공진기의 도파관 차단 주파수로부터 결정된다. 공진기의 지름은 도체 손실을 고려하여 유전체의 두 배로 결정하였다. 유전체 공진기의 공진주파수는 비소멸(non-decaying) 모드 해석법으로 계산하였다. 일반적으로 원통형 유전체 공진기의 공진주파수는 Cohn 모델로 해석하였는데, 이것은 공진기의 벽과 유전체벽 사이에서 전자파가 소멸(decaying)된다는 가정 하에 해석한 방법이다. 그러나, 이 방법은 근사적인 해석방법이다. 외부양호도(external quality factor)인 $Q_{ex}$는 Ansoft의 Maxwell 시뮬레이션 툴을 사용하여 결정하였다. 유전율 45인 유전체를 사용하여 설계한 대역통과 여파기는 5.065GHz의 중심주파수를 가졌다. 삽입손실은 1dB, 밴드 폭은 20MHz, 감쇠 특성은 30dB$(f_0{\pm}15MHz)$)로 설계목표에 만족함을 알 수 있다.

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비파괴 측정을 위한 근접장 마이크로파 현미경 연구 (The Study of Near-field Scanning Microwave Microscope for the Nondestructive Detection System)

  • 김주영;김송희;유현준;양종일;유형근;유경선;김승완;이기진
    • 비파괴검사학회지
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    • 제24권5호
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    • pp.508-517
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    • 2004
  • 근접장의 특성과 근접장 마이크로파 현미경의 배경이론을 설명하였고 유전체 공진기 제작에 앞서 HFSS (high frequency structure simulator)를 이용한 모의 시뮬레이션을 기술하였다. 이것을 바탕으로 원통형 유전체 공진기를 제작하여 금속탐침과 결합한 근접장 마이크로파 현미경(near field scanning microwave microscope : NSMM)을 구성하였다. 제작한 유전체 공진기의 특성은 HFSS를 이용하여 모의 실험한 결과와 비교하였다 Tip의 기하학적 모양에 따른 공간분해능과 감도(sensitivity)를 연구하였고 contrast가 가장 좋은 hybrid tip을 개발하였다. 전도도가 서로 다른 금속시료에 따른 NSMM의 반사계수의 변화를 측정하였고 실험결과와 이론적 시료의 임피던스를 비교하였다. 마지막으로 유전체 공진기를 이용한 NSMM으로 공간 분해능이 $1{\mu}m$의 Cr과 NiFe 패턴의 이미지를 비접촉, 비파괴방법으로 얻었다.

PR제어기를 이용한 단상 계통 연계형 태양광 인버터 설계 (PR Controller Based Current Control Scheme for Single-Phase Inter-Connected PV Inverter)

  • 부우충기엔;성세진
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제10권12호
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    • pp.3587-3593
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    • 2009
  • 최근 태양광 시스템에서는 기존의 태양광 시스템을 계통과 전원으로 상호 접속하는 것에 대한 연구에 관심이 모아지고 있다. 단상, 삼상 시스템에 관계없이 태양광 시스템에서 태양광 인버터는 계통연계 동작에 중요한 역할을 하기 때문에 전체 시스템에서 핵심요소로 고려된다. 태양광 인버터를 제어하기 위해서는 부하 전류 조절이 핵심요소 중 하나이다. 일반적으로 태양광 인버터에서 이용되는 PI 제어기는 정상상태 오차와 왜란에 취약하다는 단점을 가지고 있기 때문에 실제 시스템에 완벽하게 적용하기에는 무리가 있다. 특히, 이는 고주파영역에서의 PI와 PR 제어기의 성능을 비교해보면 알 수 있다. 이 논문에서 제시된 PR 제어기는 무한 이득을 교류 기본파 성분에 넣을 수 있기 때문에 PR 제어기는 회전좌표계의 PI 제어기에서 사용되는 디커플링 기법과 복잡한 변환 없이 제로 정상상태오차에 도달할 수 있다. 그렇기 때문에 이 논문에서는 PI 제어기를 대체하는 이론적 분석을 통해 PR 제어기를 설계하였다. 논문에 제시되어 있는 이론을 바탕으로 한 PR 제어기를 고정 소수점 연산방식의 32비트 마이크로컨트롤러 DSP320F2812를 기반으로 한 3kW 프로토타입 태양광 인버터에 적용, 평가하였다. 또한 태양광 인버터의 제어 성능을 시뮬레이션과 실험결과를 통하여 보여주고 검증하였다.

개구부가 좁은 직사각형 항만의 공진특성(1.현장관측과 자료 분석) (Resonant Characteristics in Rectangular Harbor with Narrow Entrance (1.Field Measurements and Data Analyses))

  • 정원무;박우선;서경덕;채장원;정신택
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.201-215
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    • 1999
  • 입구폭이 좁고 직사각형 형태인 감천항에서 수압식 파고계를 이용한 장·단주기파 및 유속계를 이용한 항입구 유속관측을 실시하였다. 수압 자료에 경향 제거와 Butterworth 고주파수 통과 필터를 적용하여 조석 성분을 제거하였다. 스펙트럼 밀도의 평활화시 주파수폭을 일정하게 유지하는 일정평활화법에 비해 저주파수에서 고주파수로 가면서 폭을 증가시키는 점증평활화법이 장·단주기측에서 모두 만족할 만한 해상도를 보이는 것으로 나타났다. 후자를 현장관측 자료에 적용하여 구한 스펙트럼 밀도와 상대진폭비를 기준하여 감천항의 부진동 모드를 검토하였다. 전체 자료를 분석한 결과 감천항의 Helmholtz 공진 모드는 주기 31.7분에서 상대진폭비 9.2를 보여 동해안의 여러 항만에 비해 상당히 큰 값을 나타냈으며, 제 2 및 제 3 공진주기는 10.3분과 5.4분으로 제시되었다. 한편, 길이를 1일로 분할한 자료들의 분석결과 폭풍시에는 평상시에 비해 스펙트럼 밀도가 매우 컸을 뿐만 아니라 제2 및 제 3 공진의 출현 현상이 우세한 것으로 나타났다.

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차량 범퍼에 부착된 번호판용 태그 안테나의 설계 (Design for a Tag Antenna Using License Plate Attached Vehicle Bumper)

  • 박대환;민경식
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제20권6호
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    • pp.535-543
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    • 2009
  • 본 논문은 차량 범퍼에 부착된 번호판을 이용한 900 MHz 대역 RFID 태그 안테나의 설계를 기술하고 있다. 차량 번호판의 위쪽 중앙 지점에 위치한 제안된 태그 안테나의 크기는 162.5${\times}$40${\times}$1 $mm^3$이다. 설계 안테나의 공진 주파수와 - 10 dB 이하의 반사 손실을 가지는 대역폭은 각각 900 MHz와 약 720 MHz(640${\sim}$1,360 MHz)이다. 설계에 고려된 상용 칩의 임피던스는 16-j131${\Omega}$이었고, 칩의 복소 공액 임피던스가 태그 안테나의 입력 임피던스로써 사용되었다. 측정된 반사 손실과 방사 패턴은 계산된 결과들과 잘 일치하였다. 단지 차량 번호판 위에 설계된 태그 안테나의 측정된 인식 거리는 11.5 m였다. 또한, 번호판과 차량 범퍼가 볼트와 너트에 의해 고정되어진 제작된 태그 안테나의 인식 거리는 10.4 m로 관측되었다. 이 측정된 인식 거리는 상용 태그 안테나의 평균 인식 거리보다 약 5 m 이상 먼 거리였다.

가야금(伽倻琴) 향판재(響板材)의 개선(改善)에 관(關)한 연구(硏究) (Studies on the Improvements for GAYAKUM Sounding Boards)

  • 홍병화
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제18권4호
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    • pp.65-78
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    • 1990
  • For the purpose of Improving the sounding boards for the conventional GAYAKUM, I was making approximately 202 specimens of radial board, 371 specimens of tangential board by cutting along the grain and the part of stem and 31 specimens of the disjointed traditional GAYAKUM made in Paulownia coreana. And it was conducted to measure specific gravity, dynamic Young's modulus, internal friction, resonant frequency, velosity of sound and width of annual ring by the method of the frexural vibration in a free-free bar in the audio frequency range. And it confirmed the juvenile wood by measuring wood fiber length of specimens. It was also conducted to investigate dynamic properties and moisture absorption by various heat-treatment and to test dynamic Young's modulus and internal friction for the disjointed conventional GAYAKUM. The results obtained were summarized as follow: 1. The Juvenile wood is located within about 7 annual rings from the pith in Paulownia coreana. 2. As increased with the specific gravity, the dynamic Young's modulus had more and more increased, but the internal friction had slightly decreased. 3. I think that radial board would be good for sounding board wood. because radial board is higher than tangential board in dynamic Young's mudulus and internal friction is lower than tangential board. 4. The value of mean dynamic Young's modulus on the conventional GAYAKUM, radial board and tangential board of 604 samples is $0.4283\pm0.037(\times10^{11}dyne/cm^2)$, $0.4316\pm(\times10^{11}dyne/cm^2)$ and $0.4234\pm0.112(\times10^{11}dyne/cm^2)$ respectively. The value of the radial board showed little higher than that of conventional GAYAKUM, but It had a similar tendency between conventional GAYAKUM and tangential board. 5. The annual ring width by four aspect is more narrow in north and west than that of others. 6. The values of specific gravity and dynamic Young's modulus in the mature wood showed higher than those of juvenile wood. 7. As the grain angle in the butt wood more increased to bark from pith, the dynamic Young's modulus were low. Then it was not good for sounding board. 8. It appeared that the heat-treatment for sounding board wood had a more effect to do the treatment of hotiron on surface after heat-treatment during 24 hours in $60^{\circ}C$ temperature. 9. As increased with the temperature, the rate of moisture absorption of heat-treatment wood had decreased. In conclusion, I thought that the sounding board wood for GAYAKUM would had the most effect to do the treatment of hotiron on surface after heat-treatment during 24 hours in $60^{\circ}C$ temperature using the radial board of mature wood.

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