Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference (한국음향학회:학술대회논문집)

The Acoustical Society of Korea (한국음향학회)
권호 표지

Theoretical investigation of vibrational characteristics of a multi-layered piezoelectric element for ultrasonic transducers

초음파 탐촉자용 다층 압전접합체의 진동특성에 관한 이론적 해석

  • Jang Hwan Soo (Dept. of Sensor Eng., Kyungpook National University) ;
  • Roh Yongrae (Dept. of Sensor Eng./School of Electronic and Electrical Eng., Kyungpook National University)
  • 장환수 (경북대학교 센서공학과) ;
  • 노용래 (경북대학교 센서공학과/전자전기공학부)
  • Published : 1999.07.01
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Abstract

본 연구에서는 공중용 초음파 센서에 많이 사용되고 있는 원판형 압전소자, 정합층, 그리고 후면충, 세 부분으로 이루어진 다층 접합체의 진동 특성을 기계적 진동 방정식을 이용하여 이론적으로 해석하였으며, 해석결과의 타당성을 유한요소 해석방법을 사용하여 검증하였다. 본 연구의 해석 방법은 다층 판, 특히 압전세라믹과 정합층으로 이루어진 2층과 후면층이 추가된 3층에 대한 진동 방정식에 적절한 경계 조건 및 수렴조건을 적용하여 고유진동 주파수를 유도하였다. 그리고 이를 이용하여 초음파 탐측자 개발 시 널리 사용되고 있는 설계변수 즉, 각 층의 반경, 두께, 밀도, 그리고 영률의 변화에 대한 공진주파수의 변화 경향을 분석하였다. 공진주파수 변화 경향에 대한 이 해석 방법의 타당성을 널리 사용되고 있는 유한 요소해석법을 사용하여 검증한 결과, 두 해석결과는 좋은 일치를 보였다. 그러므로 본 연구의 결과는 종래의 등가회로나 유한요소 해석법에 비해 더 간편하고, 더 정확한 해석결과를 제공할 수 있는 해석도구로써 이용될 수 있을 것이다.

Keywords