석사학위 논문  (2022년 2월   숭실대학교 대학원 기계공학과  허 인 재, 지도교수 김 진 오)

 

직선형 파동유도관에서 벽면에 따른 초음파 전파

Ultrasonic Wave Propagation according to the Wall in a Linear Waveguide

 

[국문초록]

   이 논문은 거리측정용 초음파센서의 최소탐지거리를 단축하기 위해 고안된 직선형 파동유도관에서 벽면에 따른 초음파 전파를 다룬다. 벽면이 매끈한 경우에 생기는 음파 간섭을 회피하려고 파동유도관 벽면에 쐐기를 형성하였는데 쐐기 치수를 적절히 선정할 필요가 있다.

직선형 파동유도관의 구조와 치수를 제시하고 유도관 벽면의 거칠기와 흠음률 변화에 따른 영향을 파악하였다. 또한, 음향학적인 측면에서 파동유도관 쐐기 치수를 선정하고 벽면이 쐐기형인 파동유도관을 설계하였다. 벽면의 쐐기 각도를 다양하게 설정하고 초음파 전파에 대한 유한요소 해석을 하였다. 해석결과를 검증하기 위해 파동유도관을 3D 프린터로 제작하고 수위계용 초음파센서와 결합하여 초음파 송·수신 실험을 하였다. 타겟면 반사파 크기 대 출구 반사파 크기의 비율을 통해서 쐐기 각도에 따른 초음파 신호 크기를 평가하였다.

이 연구의 결과로는 유도관 벽면 쐐기 치수를 조정하여 불필요한 반사파 신호를 감축하고 타겟면 반사파 신호를 증대시킬 수 있었다.

 

[목 차]

1. 서 론

2. 직선형 파동유도관 설계

    2.1 구조 및 치수

    2.2 벽면의 영향

    2.3 벽면의 쐐기 치수

3. 유한요소 해석

    3.1 해석 모델 및 조건

    3.2 해석 결과

    3.3 수신된 초음파 신호 크기 평가

4. 실 험

    3.1 실험 장치 및 방법

    3.2 실험 결과

    3.3 결과 고찰

5. 결 론