• 한국음향학회지
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• 제29권7호
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• pp.439-447
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• 2010

본 논문에서는 Tonpilz 트랜스듀서의 후면추를 고정시킴으로써 발생하는 저주파 공진 특성을 연구하여 Tonpilz 트랜스듀서의 다양한 공진모드에서의 이용 가능성을 분석하였다. 기존의 Tonpilz 트랜스듀서의 후면추에 탄성 튜브를 연결한 후 한쪽 끝을 고정 시킴으로써, 기존의 종 방향 공진 주파수 이하에서 추가적인 공진이 발생하도록 하였다. 이 저주파 공진모드는 후면추에 부착된 탄성체의 강성, Tonpilz 트랜스듀서의 전면추, 후면추의 질량 변화에 따라 그 특성이 변하게 된다. 이러한 추가적인 저주파 공진특성을 유한요소해석을 통해 분석하였으며, 그 결과를 바탕으로 특정 성능조건에 부합하는 Tonpilz 트랜스듀서의 설계가능성을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제29권7호
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• pp.422-430
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• 2010

Tonpilz 트랜스듀서의 방사 패턴은 구조 변수들에 의해 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 단일 모드 Tonpilz 트랜스듀서에 대해서 동일한 유효 면적을 가지는 다양한 전면추 형상에 따른 방사 패턴을 계산하였다. 트랜스듀서의 전면추 형상은 가장 많이 사용되는 원형과 정삼각형, 정사각형, 정육각형 및 정팔각형에 대해 분석하였으며, 각 형상에 대해 방사 패턴 수식을 유도하였다. 유도한 수식을 바탕으로 전면추 형상과 크기에 따른 방사 패턴의 변화를 해석하고, 서로의 특성을 비교하였다. 계산 결과의 타당성은 유한 요소 해석을 이용하여 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제34권5호
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• pp.351-359
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• 2015

통상의 수중 음향 트랜스듀서는 음압의 크기만 측정할 뿐, 외부에서 들어오는 음향 신호의 방향은 파악할 수 없는 한계가 있다. 이에 본 논문의 저자들은 Tonpilz 트랜스듀서를 바탕으로 단일체로서 음압의 크기와 방향을 동시에 탐지해 낼 수 있는 새로운 벡터 센서구조를 제안하였다. 제안된 구조에는 압전세라믹 링이 4등분되어 있으며, 외부 음압에 대한 각 세라믹 조각의 출력전압을 적절히 조합하면 음원의 방향을 파악할 수 있는 특징을 가진다. 본 논문에서는 이러한 구조를 가지는 Tonpilz 벡터센서를 제작하고 그 특성을 실험적으로 측정하여, 제안된 구조의 타당성을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제33권2호
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• pp.94-101
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• 2014

본 연구에서는 수중 음향 트랜스듀서의 주파수 광대역화를 위해서 중공형 전면추를 가진 Tonpilz 트랜스듀서를 제안하였다. 트랜스듀서의 특성에 미치는 설계변수들의 영향을 분석하고, 그 결과에 따라 Tonpilz 트랜스듀서의 최적구조를 설계하였다. 나아가 시편의 제작 및 특성 측정을 통하여 설계 결과의 타당성을 검증하였다. 설계된 트랜스듀서는 단일모드 트랜스듀서에 비해 월등히 넓은 131 %의 -6 dB 비대역폭을 나타내었으며, 해석 결과와 측정 결과가 잘 일치하는 것으로 확인되었다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1997년도 영남지회 학술발표회 논문집 Acoustic Society of Korean Youngnam Chapter Symposium Proceedings
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• pp.53-56
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• 1997

Tonpilz 압전변환기에 관하여 유한요소법을 사용하여 공기중의 동특성 해석과 수중의 방사임피던스를 해석하였다. 공기중에서 트랜스듀서의 구조를 변화시키면서 입력 어드미턴스 특성과 진동모드를 해석하여 압전변환기를 모델링하였다. 음향 윈도우를 압전변환기 전면에 부착한 후 유한요소법(FEM)에 의하여 매질의 영향을 고려한 입력어드미턴스 특성을 해석하였으며, 또한 방사임피던스 계산 루틴을 추가하여 무한 배플의 경계조건하에서 방사 임피던스를 해석하였다. 공기중과 수중에서의 해석을 통하여 Tonpilz 압전변환기 단일 소자의 구조 변경 및 기계 부재의 추가등에 따라 변동하는 변환기의 특성 및 방사 임피던스를 해석하므로서 평면 배열형 음향 트랜스듀서의 설계에 필요한 파라메터를 구할 수있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 추계학술대회논문초록집
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• pp.370.2-370
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• 2002

Magnetostrictive materials are used low-frequency sonar transmitter instead of piezoelectric materials. But it is difficult to analyze due to the nonlinearity and hysteresis of magnetostrictive materials. This paper deals with the program development based on finite element method to model the magnetostrictive tonpilz transducers and to analyze their acoustic characteristics. (omitted)

• 한국결정성장학회지
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• 제26권6호
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• pp.252-257
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• 2016

Tonpilz 트랜스듀서를 이용한 미세먼지의 포집 거동을 살펴보기 위하여 유한요소법(FEM) 시뮬레이션을 이용하여 미세먼지의 응집 거동을 모사하였다. 원판형 head mass의 두께와 tail mass의 직경, 그리고 고정 볼트의 깊이를 트랜스듀서의 형상 변수로 고려하였다. 도넛형 압전체의 소재로는 기존의 PZT-4 소재와 서로 다른 특성의 두 가지 압전 단결정에 대하여 그 출력에 미치는 형상 변수의 최적화를 구현하였고 이를 통하여 얻은 트랜스듀서를 이용하였을 때 나타나는 미세먼지의 응집 거동을 다중 물리해석 S/W인 COMSOL을 이용하여 모사하였다.

• 한국음향학회지
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• 제30권6호
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• pp.344-352
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• 2011

본 논문에서는 후면추가 탄성체에 의해 고정된 Tonpilz 트랜스듀서의 공진 특성을 등가회로를 이용하여 연구하였다. 후면추가 고정됨으로 인해 발생하는 추가적인 공진특성을 나타낼 수 있는 등가회로를 설계하였으며, 설계된 등가회로를 이용하여 얻은 송신음압감도 (TVR)를 유한요소해석을 통해 도출한 결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 등가회로를 이용하여 송신특성을 파악한 결과, 유한요소해석 결과와 일치하였으며, 후면추 고정재료의 강성과 후면추의 질량 변화에 따른 공진 주파수와 송신음압감도 변화를 명확히 파악할 수 있었다. 본 연구에서 도출한 등가회로를 이용하면 설계변수의 변화에 따라 모델을 변경해야하고 긴 계산시간이 요구되는 유한요소해석에 비해 효과적으로 트랜스듀서의 공진특성을 해석할 수 있다.

• 한국음향학회지
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• 제32권3호
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• pp.191-198
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• 2013

본 논문에서는 광대역 Tonpilz 트랜스듀서를 설계하고, 설계 결과의 타당성을 실험적으로 검증하였다. 광대역 주파수 특성을 이루기 위해서 전면추의 flapping 모드를 트랜스듀서의 종방향 공진 모드와 결합시켰으며, 유한요소 해석과 유전자 알고리즘을 이용하여 주어진 설계조건, 구동조건 하에서 가장 넓은 송신 비대역폭(fractional bandwidth)을 확보할 수 있는 트랜스듀서의 최적 구조를 설정하였다. 최적화된 구조는 단일모드 트랜스듀서에 비해 월등히 넓은 -6 dB 송신 비대역폭을 나타내었다. 설계 결과의 타당성을 검증하기 위하여 도출된 최적 구조대로 트랜스듀서 시험편을 제작하여 주파수 특성을 측정하였으며, 측정결과는 설계 결과와 잘 일치하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제26권4호
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• pp.139-144
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• 2016

Tonpilz 트랜스듀서의 거동에 미치는 압전 소재의 형상과 크기의 효과에 대하여 유한요소법을 통한 컴퓨터 모사를 통하여 연구하였다. 도넛 형태의 압전체의 직경과 높이 그리고 쌓아올린 stack의 수를 변수로 고려하였고 최종적으로 소재 자체를 특성이 뛰어난 단결정 소재로 변환하였을 때 그 특성인 출력과 TVR 대역폭이 어떻게 변하는지를 모사하였다. 그 결과, 리랙서 단결정을 활용함으로써 같은 구조에서 출력을 10배 정도 향상시킬 수 있음을 확인하였다.