석사학위 논문 (2015년 2월 숭실대학교 대학원 기계공학과 김 대 종, 지도교수 김 진 오)
단층과 적층 압전 변환기의 진동 특성
Vibration Characteristics of Single and Stacked Piezoelectric Transducers
[국문초록]
본 논문은 초음파 센서 또는 액추에이터의 핵심 부품인 압전 원판을 적층한 변환기의 진동 특성을 다룬다. 연구 방법은 이론적 해석 및 유한요소 해석과 실험이다.
적층 압전 변환기의 핵심요소인 단층 압전 원판의 진동 특성을 먼저 파악하였다. 압전 원판의 반경방향 운동과 경계조건에 따른 특성방정식을 이용하여, 반경모드의 고유진동수와 진동형상을 이론적으로 구하였다. 유한요소 해석과 실험을 통해 고유진동수와 진동형상을 구하였고, 이론적 해석 결과를 비교하여 검증하였다.
적층 압전 변환기는 지름이 다른 압전 원판을 적층하는 것으로서 고유진동수 관점에서 고안되었다. 압전 원판의 지름 크기에 따라 2종 또는 3종의 원판을 2층 또는 3층ㄷ으로 결합하였다. 적층된 압전 변환기의 고유진동수를 확인하기 위해 유한요소 해석과 실험을 하였다. 진동 특성을 파악한 결과를 토대로, 적층 압전 변환기의 설계를 위한 특성 예측을 할 수 있게 되었다.
[목 차]
1. 서 론
2. 변환기용 압전 원판의 진동 특성
2.1 압전 원판
2.2 이론적 해석
2.3 유한요소 해석
2.4 실험
2.5 결과 비교
3. 적층 변환기의 진동 특성
3.1 적층 모델
3.2 문제 정식화
3.3 유한요소 해석
3.4 실험
3.5 결과 비교
4. 결 론