Fabrication of an Ultrasonic Speaker with Piezoelectric Ceramics

압전 세라믹을 이용한 초음파 스피커의 제작

In this paper, we have investigated on the development of ultrasonic speakers that have higher directivity and much wider bandwidth than those of conventional loudspeakers. For optimal structure of speaker, we have analyzed material properties and dimension of the piezoelectric element and the vibrating metal plate, and their support type as well as the housing case. Based on the design, we have fabricated ultrasonic speaker prototypes, measured their performance, and verified validity of the design theory. For higher sound pressure level, the ultrasonic array speaker prototype has been fabricated in the form of an array. The design and fabrication method worked in this paper can be utilized in development of various ultrasonic speakers with higher directivity and broader bandwidth.

본 논문에서는 일반적인 loudspeaker에 비해 지향성이 높고, 광대역 특성을 가지는 초음파 스피커를 개발하고자 하였다. 스피커의 최적 구조를 위해 스피커 소자에서 압전 세라믹과 금속진동판의 재질 및 크기, 그리고 스피커 소자의 지지방식과 외장 케이스를 설계하였다. 설계결과를 바탕으로 초음파 스피커를 제작하고, 그 성능을 분석하여 설계이론의 타당성을 검증하였다. 제작에서는 큰 음압을 구현하기 위하여 초음파 배열 스피커를 설계, 제작하여 성능을 분석하였다. 본 연구에서 수립되어진 초음파 스피커의 설계 및 제작기법은 향후, 좋은 지향성과 넓은 대역폭을 가지는 스피커 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.