The characteristics of a PZT transducer with a cylindrical rear surface were investigated theoretically and experimentally. The transducer was assumed as a set of finite rectangular ceramic elements for applying the staircase model to the theoretical analysis and the KLM equivalent circuit model was modified for analyzing its electric impedance and pulse-echo response. All results were compared with those of a conventional plane transducer which has a constant thickness of average value for the cylindrical arc. It was noted that the transducer with a cylindrical rear surface has several subsidiary resonant frequencies which are able to widen bandwidth.
The coupling phenomenon between stress and magnetic induction, known as magnetostriction, has been successfully applied to generate and measure elastic waves. Most applications of this phenomenon thus far, however, are rather limited to cylindrical ferromagnetic waveguides. The main objective of this work is to develop a new patch-type, orientation-adjustable magnetostrictive transducer that is applicable for non-cylindrical, non-ferromagnetic waveguides. The existing patch-type transducer consisting of a ferromagnetic patch and a racetrack coil is useful to generate elastic waves only in one specific direction once the patch is bonded to a test specimen. However, the proposed transducer can transmit and receive elastic waves in any direction only with one patch at a given location. The proposed magnetostrictive transducer consists of a circular nickel patch, a figure-of-eight coil, and a couple of bias permanent magnets. Because of the unique configuration of the transducer, the propagating direction of the generated waves can be freely controlled since the set of bias magnets and the coil is not bonded to the magnetostrictive patch. In this work, the characteristics of the proposed transducer were investigated experimentally.
This paper presents some results of research for applying ultrasonic cleaning to an interior wall of cylindrical pipe. As the cleaning is achieved better for higher sound pressure, ultrasonic sound field in a cylindrical container is considered. The paper identifies nonuniform sound field established by the radiation of a cylindrical transducer driven at resonant frequency, Numerical analysis predicts the sound pressure distribution, and experiment verifies the trend of analysis results. Experiment observes the cleaning effect, and this paper suggests the possibility of using a cylindrical ultrasonic cleaning device.
Mutual radiation impedance becomes more important in the design and analysis of acoustic transducers for higher power, better beam pattern, and wider bandwidth at low frequency sonar systems. This review paper focused on literature survey about the researches of mutual radiation impedance in the acoustic transducer arrays over 60 years. The papers of mutual radiation impedance were summarized in terms of transducer array structures on various baffle geometries such as planar, cylindrical, spherical, conformal, spheroidal, and elliptic cylindrical arrays. Then the computation schemes of solving conventional quadruple integral in the definition of mutual radiation impedance were surveyed including spatial convolution method, which reduces the quadruple integral to a double integral for efficient computation.
배관, 축 등과 같은 원통형 구조물은 산업설비에 널리 이용되고 그 중요성으로 인해 지속적인 건전성 평가를 요구하는 대상이 되는 경우가 많다. 최근, 이러한 원통형 구조물의 비파괴평가를 위해 자기변형 패치 트랜스듀서를 이용한 비틀림 유도초음파 검사가 활발히 연구되고 있다. 하지만, 기존의 자기변형 패치 트랜스듀서가 민감도 증가를 위해 자기변형 성능이 큰 강자성 패치를 구조물에 부착하여 사용하기 때문에, 시간과 비용의 소모를 비롯한, 많은 불편함을 초래한다는 한계를 지니고 있다. 이러한 기존 트랜스듀서의 단점을 극복하기 위해서 원통형 구조물에 적용이 가능한 비틀림파 변환용 모듈형 자기변형 트랜스듀서를 개발하였다. 제안한 트랜스듀서는 모든 구성요소가 모듈 내부에 집적되어 강자성 패치를 구조물에 따로 부착하는 대신, 전단 커플런트를 이용한 액상접촉이나 매개물을 사용하지 않는 건식접촉 방법으로 사용이 가능하므로, 비틀림 유도초음파 시험을 용이하고 효율적으로 수행할 수 있는 수단을 제공한다. 본 연구에서는, 상세한 구조와 구동원리를 기술하고 탄소강 시편을 대상으로 실험적 검증을 수행함으로써, 제안한 트랜스듀서의 성능 및 응용가능성을 확인하였다.
The radial vibration behaviors of a circular cylindrical composite piezoelectric transducer (CPT) are investigated. The CPT is composed of a piezoelectric ring polarized in the radial direction and an elastic ring graded in power-law variation form along the radial direction. The governing equations for plane stress state problem under the harmonic excitation are derived and the exact solutions for both piezoelectric and functionally graded elastic rings are obtained. The characteristic equations for resonant and anti-resonant frequencies are established. The presented methodology is fit to carry out the parametric investigation for composite piezoelectric transducers (CPTs) with arbitrary thickness in radial direction. With the aid of numerical analysis, the relationship between the radial vibration behaviors of the cylindrical CPT and the material inhomogeneity index of the functionally graded elastic ring as well as the geometric parameters of the CPTs are illustrated and some important features are reported.
For evaluating the feasibility of treating recurrent lesions in the vaginal cuff and cervix by hyperthermia, ultrasound applicators were designed, constructed, and characterized. For the treatment A half-cylindrical transducer Cd=1cm, length=lcm) and cylindrical transducer (d=2.5cm, length= 1.5cm) were used to construct ovoid type and cylindrical applicators. For the ovoid type applicator, each element was operated at 1.5MHz and characterized by measuring transducer efficiency and acoustic power distribution. Thermocouple probes were used to measure the temperature rise in phantom. The element sizes used in this study were selected to be comparable for high dose rate brachytherapy colpostat applicator. Each element was powered separately to achieve a desired temperature pattern in a target. The acoustic output power as a function of applied electric power of the element 1 and 2 was linear over this 1 to 40 W range and efficiencies were 32.2${\pm}$3.4% and 46.2${\pm}$0.8%, respectively. The temperature measurements in phantom showed that 6$^{\circ}C$ temperature rise was achieved at 2 cm from the applicator surface. As a conclusion, the ability of the ultrasound colpostat applicator to be used for hyperthermia was demonstrated by measuring acoustic output power, ultrasound field distribution, and temperature rise in phantom. Based on the characteristics of this applicator, it has the potential to be useful for inducing hyperthermnia to the vaginal cuff in clinic.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제12권4호
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pp.377-387
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2012
An intrinsic small signal equivalent circuit model of Cylindrical/Surrounded gate MOSFET is proposed. Admittance parameters of the device are extracted from circuit analysis and intrinsic circuit elements are presented in terms of real and imaginary parts of the admittance parameters. S parameters are then evaluated and justified with the simulated data extracted from 3D device simulation.
This paper presents an experimental technique to generate and detect axisymmetric longitudinal waves in a pipe by using piezoelectric cylindrical transducers. Radial pulses transmitted by one transducer have propagated in two opposite directions along the pipe, and other two transducers have received the propagating waves. The difference of the transit times measured for the waves in two paths of known distance difference has yielded the phase speed of the wave propagation. Wave speed has been measured in an empty pipe and in a water-filled pipe.
This paper presents the analysis fur the radial vibration characteristics of cylindrical piezoelectric transducers. Taking into account the piezoelectric anisotropy, the differential equations of piezoelectric radial motion have been derived in terms of radial displacement and electric potential. Applying mechanical and electric boundary conditions has yielded a characteristic equation for radial vibration. Numerical analysis also has been carried out by using the finite element method. Theoretical calculations of the fundamental natural frequency have been compared with the experimental observations for transducers of several sizes. Comparison with the previous report of theoretical analysis simplifying the piezoelectric anisotropy into isotropy concludes that isotropic analysis is a reasonable process to predict the vibration characteristics of piezoelectric transducers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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