재료물성 측정을 위한 직선집속 PVDF 초음파 트랜스듀서의 새로운 설계 및 응용 = New Design and Application of PVDF Ultrasonic Transducer for Measurement of Material Properties

국문 초록 (Abstract)

임의의 등방성재료에 대한 종파, 횡파 및 누설표면파의 음속을 알면 해석적으로 그 재료의 탄성정수와 밀도를 산출할 수 있다. 종래, 그 음속들은 각각 다른 진동모드를 갖는 세 개의 초음파 트랜스듀서에 의해 측정되어져 왔다. 본 연구에서는 하나의 트랜스듀서에 의해 그 세 가지 파의 개략적인 음속을 동시에 측정하기위한 전극분할형 PVDF 직선집속 초음파 트랜스듀서를 새로이 제안하고, 설계, 제작하였다. 그리고 그것에 의한 각 파의 음속측정 방법을 확립한 후, 용융석영 등 몇몇 등방성재료에 적용하였다. 또한, 측정된 각 파의 음속을 이용하여 탄성 강성정수 및 밀도를 산출하고, 각 값들의 오차를 검토하였는데, 얻어진 값들은 문헌치와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

If the velocities of longitudinal, transverse and leaky surface acoustic waves in an isotropic material are given, the elastic constants and density of the material can be deduced analytically. Those velocities have been measured using three ultrasonic transducers with different vibrational modes so far. In this paper a line-focusing PVDF transducer with divided electrodes was newly proposed and designed for measuring approximate velocities of the three waves. The measurement method established in this study for each waves using the transducer was applied to several isotropic materials including fused quartz. The elastic stiffness constants and densities of the materials were calculated using the measured velocities, and the accuracies were discussed. It was shown that the obtained results are in good accord with the reference values.