압전형 초음파 변환자의 특성을 압전체, matching layer, backing, 매질, tuning 및 구동 회로를 고려하여 해석하였다. 압전체는 KLM 모델을 이용하였고, 모델변수를 실험적으로 추정하여 시뮬레이션 에 대입하였다. 실험적인 RTIL은 면반사에 대한 pulse-echo를 측정하여 계산하였으며, 이론치와 비교할 때 20 dB 주파수 대역내에서 3 dB 이하의 오차가 관찰되었다.
초음파 탐촉자의 개발에 필요한 압전재료의 선택을 위하여 탐촉자의 성능에 영향을 미치는 탄성, 유전, 압전 상수의 영향을 알아보았다. 해석 방법으로는 등가회로를 통한 두께 모드 발신기, 수신기, 펄스 반사기의 전달함수를 구하였으며, 이로부터 압전재료의 각 물성치가 가져야 할 바람직한 특성을 제시하였다. 본 연구의 결과는 재료의 선택시와 더불어 세라믹 공학자들이 초음파용 압전소자를 개발함에 있어 적절한 지침이 될 수 있을 것이다.
비파괴검사, 수중탐지, 의료진단 등에 사용되는 초음파 탐촉자에 요구되는 가장 중요한 특성에는 높은 감도와 좋은 분해능이 있다. 본 연구에서는 압전초음파탐촉자의 구성요소(인덕터, 정합층, 후면재 등)가 감도와 분해능에 미치는 영향을 분석한 후, 광대역탐촉자의 구성 요소를 결정하였다. 또한 광대역탐촉자의 시작품을 제작하고 성능시험을 수행하여 이론예측과 실험결과가 잘 일치함을 보였다.
Finite element model of a cMUT is constructed using the commercial code ANSYS to analyze the cross talk mechanism. Calculation results of the complex load impedance seen by single capacitor cells are presented, and then followed by a calculation of the plane wave real load impedance seen by a parallel combination of many cells that are used to make a transducer. Cross talk between 1-D array elements is found to be due to two main sources: coupling through a Stoneley wave propagating at the transducer-water interface and coupling through Lamb waves propagating in the substrate. To reduce the cross talk level, the effect of various structural variations of the substrate are investigated, which include a change of its thickness and etched trenches or polymer walls between array elements.
본 논문에서는 직선 배열 응원에 의한 초음파 트랜스듀서의 목적 지향성에 대한 Beam forming을 Gauss 소거법을 이용하여 수치 계산하였다. 하나의 System으로 여러 가지의 조건에 대한 지향성 합성의 실현을 목적으로 하였으며, 목적 지향성으로는 계산에 의해 합성된 선음원에 의한 지향성과 임의로 설정한 Beam 폭의 변화와 방사 방향의 회전에 대한 준이상 Beam을 선택하여 지향성 합성을 시융레이션 하였다. 수치 계산에는 PC(CPU: 80486DX2, RAM 16Mbyte)를 이용하였으며, 수치 계산 결과, 반복법(LMS볍, DFP볍)에 비해 훨씬 빠른 지향성 합성이 가능하고, 또 System 안정도 면에서도 매우 양호함을 확인했다.
본 연구에서는 초음파 CT의 구현을 위한 실험적 검토의 한단계로써, 압전진동자의 횡효과진동모드를 이용한 무지향성 음원을 원통 내부벽면의 일부분에 선형 배열하는 형태의 원호형 초음파 트랜스듀서 어레이를 제작하였다. 제작된 어레이의 성능 평가로써 공업용 한천 가루를 이용하여 만든 모의생체시료를 이용하여 화상재연에 대한 검토를 수행하였다. 그 결과, 제작된 원호형 초음파 트랜스듀서 어레이는 초음파 토모그래픽을 위한 송수신부로써의 적용가능성을 확인하였다.
A non-contact, in-situ and non-invasive technique for health monitoring of submerged fiber reinforced polymers (FRP) laminates has been developed using ultrasonic guided waves. A pair of mobile transducers at specific angles of incidence to the submerged FRP specimen was used to excite Lamb wave modes. Lamb wave modes were used for comprehensive inspection of various types of manufacturing defects like air gaps and missing epoxy, introduced during manufacturing of FRP using Vacuum Assisted Resin Infusion Molding (VARIM). Further service induced damages like notches and surface defects were also studied and evaluated using guided waves. Quantitative evaluation of transmitted ultrasonic signal in defect ridden FRPs $vis-{\grave{a}}-vis$ healthy signal has been used to relate the extent of damage in FRPs. The developed technique has the potential to develop into a quick, real time health monitoring tool for judging the service worthiness of FRPs.
한국음향학회 1997년도 영남지회 학술발표회 논문집 Acoustic Society of Korean Youngnam Chapter Symposium Proceedings
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pp.40-43
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1997
It is known tat the echoes from the most objects differ from the incident pulses in amplitude and frequency .Especially, the frequency in echoes from moving target is shiftby the Doppler effect. it causes to reduce the receiving sensitivity of piezoelectric transducers that have definite band width. The electric impedance, whichis connected to the electrical terminals, notably changes the resonant frequency of a thickeness mode piezoelectric vibrator with high electromechanical doupling due to the electroelastic effect. Using this effect, we have developed a frequency controllable ultrasonic transducer which is mad eof multi-layered PZT disks to adjust to frequency shifted by Doppler effect. The characteristics of transducer can be obtained by using the equivalent circuit of transmission line model. It was confirmed experimentally that the center frequency and band width of the trasducer could be controlled by the conditions of the electrical terminals. These results coincided with theoretical results.
Hyperbolic metamaterials in which waves can only propagate through the radial direction have achieved much attention these days due to their capability of sub-wavelength resolution. In this work, the realization and optimization of hyperbolic elastic metamaterials are mainly studied. To obtain a new hyperbolic elastic metamaterial, a specially-engineered mass-spring system is introduced. Based on the mass-spring system, the hyperbolic elastic metamaterials are proposed and realized. In addition, the sub-wavelength resolution of the proposed hyperbolic elastic metamaterial is verified by ultrasonic elastic wave experiments. For the experiments, specially-designed magnetostrictive patch transducers are developed to realize two sub-wavelength elastic wave sources. Furthermore, the proposed hyperbolic elastic metamaterial is optimized to maximize its operating frequency ranges by the topology optimization method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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