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방사 임피던스를 고려한 평면 배열 수중 음향 트랜스듀서의 최적 빔 설계
조치영,서희선,이정민,Joh, Chee-Young,Seo, Hee-Seon,Lee, Jeong-Min 한국음향학회 1996 韓國音響學會誌 Vol.15 No.1
이 논문에서는 최적의 빔패턴을 얻기 위한 비선형 최적 설계 기법을 제시하였다. 제시된 방법을 사용하여 진동체 사이의 자기 및 상호 방사 임피던스를 고려하여 최대 허용 부엽준위가 주어진 경우 빔폭이 최소화된 빔 패턴을 설계할 수 있다. 그리고 37개의 진동체가 X, Y 및 $45^{circ}$축에 대칭으로 배열된 평면 배열에 대해 제안된 기법을 적용한 결과 빔폭은 변화없이 상당히 낮은 부엽 준위를 얻었다. In this paper, a nonlinear optimal design technique is presented to find an optimal beam pattern. With this technique, the beam width is minimized with respect to a given maximum allowable side-lobe level considering the self- and mutual radiation impedances of vibrators. The proposed method is applied to design a planar array consisting 37 vibrators which are symmetric in X, Y and $45^{circ}$ axes. The results show that significantly low side-lobe level maintaining a main beam width can be obtained using this method.
조치영,서희선,이정민,Joh, Chee-Young,Seo, Hee-Seon,Lee, Jung-Min 한국음향학회 1996 韓國音響學會誌 Vol.15 No.4
본 연구에서는 샌드위치형 압전 트랜스듀서의 등가 회로 모델을 규명하는 방법을 제시하였다. 공기중에서 실험적으로 측정한 트랜스듀서의 전기적 어드미턴스와 이론적으로 계산된 어드미턴스의 오차가 최소가 되도록 하는 비선형 최적화 문제를 풀어 등가 회로에 관련된 미지 상수를 규명하였다. 예제 트랜스듀서에 대해 제안된 방법을 적용하여 등가회로를 모델링하고, 수중에서의 송신 음압 감도(TVR) 및 수신 읍압 감도(RVS)을 예측하고 실험치와 비교하여 규명된 등가 회로 모델의 타당성을 검증하였다. In this paper an identification method is presented to obtain the equivalent electric model of a sandwitch type piezoelectric transducer. Unknown parameters related to the equivalent circuit are identified by solving a nonlinear optimization problem which can minimize an error between the experimental and analytical admittances in air. The proposed method is applied to an example transducer. The validity of equivalent circuit model is demonstrated by the comparison between the experimental measurements and analytical calculations of transmitting voltage response(TVR) and receiving voltage response(RVS).
조치영,서희선,김대환,Joh, Chee-Young,Seo, Hee-Seon,Kim, Dae-Hwan 한국음향학회 1995 韓國音響學會誌 Vol.14 No.5
압전 세라믹의 재료 정수 규명의 일반적인 방댄은 어떤 형상과 분극 방향을 가진 진동체의 동특성을 이용하는 것이다. 본 논문에서는 압전 세라리의 복소 재료 정수극 규명하는 방법을 제시하였다. 이 방법은 이론적인 이미턴스 값과 실험으로 측정된 값과의 오차가 최소화 되도록 하는 비선형 최적화 기법을 사용하여 손실이 고려된 복소 압전 재료 정수를 규명하는 것이다. 재료 정수 규명을 위하여 이미턴스(Immittance)를 공진 주파수 근처와 저주파 영역을 포함하여 측정한 값을 동시에 활용하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 검증하기 위해 PZT4 세라믹의 복소 재료 정수를 실험적으로 규명하였다. The common practice for the identification of piezoelectric properties is based on the use of immittance of a resonator with a certain geometry and poling direction. In this paper, a new method is suggested to identify the complex-valued piezoelectric material constants. This method Is based on the minimization of differences between the analytical immittance and the experimental measurement of resonator. Non-linear minimization problems are formulated to find out the unknown properties relevant to the resonators. The immittance data used for identification are measured at a number of frequencies which cover the vicinity of resonance frequency and the low frequency region. To illustrate the proposed technique, the complex-valued coefficients are identified for a typical PZT4 ceramic composition.
후면추 고정형 Tonpilz 트랜스듀서의 공진 특성 연구
김진욱,김원호,조치영,노용래,Kim, Jin-Wook,Kim, Won-Ho,Joh, Chee-Young,Roh, Yong-Rae 한국음향학회 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.7
본 논문에서는 Tonpilz 트랜스듀서의 후면추를 고정시킴으로써 발생하는 저주파 공진 특성을 연구하여 Tonpilz 트랜스듀서의 다양한 공진모드에서의 이용 가능성을 분석하였다. 기존의 Tonpilz 트랜스듀서의 후면추에 탄성 튜브를 연결한 후 한쪽 끝을 고정 시킴으로써, 기존의 종 방향 공진 주파수 이하에서 추가적인 공진이 발생하도록 하였다. 이 저주파 공진모드는 후면추에 부착된 탄성체의 강성, Tonpilz 트랜스듀서의 전면추, 후면추의 질량 변화에 따라 그 특성이 변하게 된다. 이러한 추가적인 저주파 공진특성을 유한요소해석을 통해 분석하였으며, 그 결과를 바탕으로 특정 성능조건에 부합하는 Tonpilz 트랜스듀서의 설계가능성을 확인하였다. In this paper, the resonant characteristic of a Tonpilz transducer with a fixed tail mass has been researched and the feasibility to utilize the transducer in that resonant frequency has been analyzed. The additional resonance is occurred by adhering an elastic tube to the tail mass of a conventional Tonpilz transducer and fixing the other end of the tube. The characteristic of this low resonant mode is analyzed by means of the finite element method, then it is shown that this mode is affected by the variation of the stiffness of the tube as well as the mass of the head mass and tail mass. Based on the analysis results, the Tonpilz transducer is designed to meet specific performance conditions.
등가회로를 이용한 후면추 고정형 Tonpilz 트랜스듀서의 공진 특성 해석
김진욱,김원호,조치영,노용래,Kim, Jin-Wook,Kim, Won-Ho,Joh, Chee-Young,Roh, Yong-Rae 한국음향학회 2011 韓國音響學會誌 Vol.30 No.6
본 논문에서는 후면추가 탄성체에 의해 고정된 Tonpilz 트랜스듀서의 공진 특성을 등가회로를 이용하여 연구하였다. 후면추가 고정됨으로 인해 발생하는 추가적인 공진특성을 나타낼 수 있는 등가회로를 설계하였으며, 설계된 등가회로를 이용하여 얻은 송신음압감도 (TVR)를 유한요소해석을 통해 도출한 결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 등가회로를 이용하여 송신특성을 파악한 결과, 유한요소해석 결과와 일치하였으며, 후면추 고정재료의 강성과 후면추의 질량 변화에 따른 공진 주파수와 송신음압감도 변화를 명확히 파악할 수 있었다. 본 연구에서 도출한 등가회로를 이용하면 설계변수의 변화에 따라 모델을 변경해야하고 긴 계산시간이 요구되는 유한요소해석에 비해 효과적으로 트랜스듀서의 공진특성을 해석할 수 있다. In this paper, the resonant characteristic of a Tonpilz transducer with a fixed tail mass has been studied by means of an equivalent circuit approach. An equivalent circuit has been designed to describe the characteristic of a Tonpilz transducer that has an additional resonance because of its fixed tail mass. The transmitting voltage response of the transducer calculated by the designed circuit has been compared with that by the FEA (finite element analysis) to confirm the validity of the circuit. This equivalent circuit approach produces identical results with the FEA, in which the variation of resonant frequencies and TVR has been clearly figured out in relation to the stiffness of the mounting fixture and the mass of the tail mass. The suggested equivalent circuit can be utilized to figure out the characteristics of the Tonpilz transducer more efficiently than FEA that requires much calculation time and revision of the models in accordance with the variation of design variables.