압전판의 길이나 폭에 따라 두께가 변화하는 압전 세라믹을 사용하여 광대역 특성을 구현하는 초음파 트랜스듀서에 대하여 압전진동자의 측면에서 본 형태에 따른 전기-음향적 특성해석을 이론적으로 수행하였다. 압전진동자의 길이방향에 따른 두께 변화를 지수함수의 조합으로 표현하고 이 함수를 이용하여 압전진동자의 전기단자에서 본 자유 어드미턴스 및 파워전달함수에 대한 식을 도출하였다. 대표적인 PZT압전 세라믹을 예로 들어 압전 진동자의 측면 형태변화에 따른 비 대역폭을 고찰해본 결과 넓은 대역폭를 얻기 위한 최적의 형태가 존재함을 알 수 있었으며, 압전진동자의 최대두께에 대한 최소두께 비가 자아짐에 따라 대역폭은 100%이상까지도 넓어질 수 있으나 파워전달함수는 반대로 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 또 압전진동자의 길이가 길어질수록 전달함수의 크기는 증가하나 광대역 특성을 갖는 압전진동자의 형태는 매우 한정적이 됨을 확인할 수 있었으며 이는 고효율의 광대역 초음파 트렌스듀서 제작에 있어서는 정밀한 가공이 요구됨을 확인할 수 있었다.
Computer simulation results on the radiation pattern of an ultrasonic beam by the plurall arrangement of the transducers were reported by Sin (1979). This paper describes on the measurement of radiation pattern in case of one vibrox transducer and two vibrox transducers by varying the interval between the transducers. The measured results obtained are as follows; 1. Radiation wave of ultrasonic transducer is propagated to diffuse with spherical wave from center of transducer. 2. In case of one vibrox transducer, the greater the length of transducer, the sharper becomes the radiation pattern. 3. In case of two vibrox transducers, the maine lobe is revealed at the center of two transducers, it is shown difficult to make control freely of radiation pattern by varying merely the interval of transducers.
Pipe wall thinning in the secondary piping system of a nuclear power plant is currently a major problem that typically affects the safety and reliability of the nuclear power plant directly. Regular in-service inspections are carried out to manage the piping system only during the overhaul. Online thickness monitoring is necessary to avoid abrupt breakage due to wall thinning. To this end, a transducer that can withstand a high-temperature environment and should be installed under the insulation layer. We propose a thin plate type of embedded ultrasonic transducer based on magnetostriction. The transducer was designed and fabricated to measure the thickness of a pipe under a high-temperature condition. A number of experimental results confirmed the validity of the present transducer.
For the purpose of domestic production of ultrasonic transducer, experiments on material selection for backing and matching layer, and electrical impedance matching between transducer and equipment were performed. The characteristics of manufactured transducers with experimental results were analyzed and compared with foreign products. Through the evaluation of the transducers manufactured and the comparision with foreign products, it is confirmed that the transducers manufactured show the good performance characteristics and efficiency.
In this paper, we designed and fabricated linear array transducer for ultrasonic medical imaging system. Fabricated transducer is 85mm in length and has 64 elements. It shows good sensitivity and band width characteristics compared with commercial transducers.
수중 초음파 탐지 시스템에서 배열 진동소자로 사용되는 정방형의 방사면을 갖는 초음파 트랜스듀서의 자기 방사임피던스를 실험적으로 해석하였다. 7개의 진동수가 서로 다른 란주반형 진동자를 제작하여 파수와 진동자의 한변의 길이의 곱인 ka의 값이 1~3의 범위에 대해서 방사리액턴스 및 방사저항을 측정하였다. 이 결과를 수열을 이용한 방사임피던스의 이론계산 결과와 비교하여 본 연구에서 수행한 실험방법의 유효성을 확인 하였고 정방형의 방사면에 대한 방사임피던스의 변화경향을 실험적으로 확인할 수 있었다.
We investigated properties of PZT composite for medical ultrasonic transducer array (briefly UTA) for medicine applications fabricated by micro pressing and dicing method. Dicing method was the fabrication process of conventional ultrasonic transducer array by dicing sintered PZT sheet. Micro pressing method was the proposed process using pressing PZT green sheet by PMMA micro mold from LIGA process. Microstructures, electrical and electro -mechanical properties of fabricated UTAs of two cases were analyzed. Thickness mode electro-mechanical coupling coefficient of two cases have same values of 51%. Sintered PZT Microstructures of them showed dense and uniform. Micro pressing method was very mass productive process because of using batch type LIGA process. From results, we found micro pressing method was more competitive than dicing method for UTA fabrication. For further study, uniformity of microstructures and electro-mechanical properties of large scale, and fabrication processes of Ni plating and PMMA molding should be improved and investigated.
본 논문에서는 $48{\times}64$ 채널로 이루어진 압전단결정 2D 배열형 초음파 트랜스듀서의 설계, 제작 및 평가를 하였다. 전기적 연결이 용이한 평면배열 구조를 선정한 후, 그에 맞게 구성소자를 제작하였다. 유한요소 해석을 통하여 트랜스듀서의 세부 구조를 설계하였다. 트랜스듀서의 성능을 향상시키기 위해 치폭의 너비와 재료를 조절하여 소자간 상호간섭을 저감하고, 압전단결정 및 정합층의 최적 두께를 설계하여 목표 주파수 대역폭을 구현하였다. 설계에 따라 트랜스듀서의 시작품을 제작하고 그 특성을 측정한 후, 측정된 결과를 유한요소 해석 결과와 비교하여 개발된 트랜스듀서의 성능을 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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