석사학위 논문  (2019년 8월   숭실대학교 대학원 기계공학과  임 성 구, 지도교수 김 진 오)

 

거리측정용 초음파 센서의 음향 지향 특성

Acoustic Directivity of Ultrasonic Sensors for Distance Measurement

 

[국문초록]

   본 논문은 산업 및 자동차 분야에 사용되고 있는 거리측정용 초음파 센서의 음향 지향 특성을 다룬다. 연구는 이론적 배경을 바탕으로 유한요소 해석 및 실험하는 방법으로 하였다.

   연구대상인 거리측정용 초음파 센서는 지향성이 좋을수록 측정할 수 있는 거리범위가 길다. 지향성 향상을 위해 초음파 센서에 부착할 혼 가이드의 형상과 치수에 따른 음향 지향성을 각각 파악하였다. 유한요소 해석으로 센서 가진부로부터 일정거리에서 초음파의 축방향 음압크기와 빔패턴을 구하여 비교하였고 지향성을 계산하였다. 실험에는 혼 가이드가 결합된 초음파 센서와 초음파 송수신 보드를 사용하여 초음파를 송신하고 반사되어 수신되는 초음파의 음압을 측정하였다. 실험을 통해 유한요소해석 결과를 검증하였다. 타겟면에 따른 초음파 센서의 초음파 반사 특성을 파악하였다. 타겟면 거칠기와 경사각에 따라 실험하였고 결과를 비교하였다.

   연구결과 음향 지향성은 혼 가이드의 각도 20도  부근에서 가장 크고, 동일한 각도에서는 혼 가이드가 길수록 크다. 또한 타겟면이 거칠수록 초음파 센서의 수신음압이 작아짐을 확인하였고, 거리 측정이 가능한 경사각 허용범위가 커짐을 확인하였다.

 

[목 차]

1. 서 론

2. 이론적 배경

    2.1 음향이론

    2.2 혼 이론

3. 혼 가이드 형상에 따른 초음파 센서의 음향 특성

    3.1 유한요소 해석

    3.2 실험

    3.3 결과 고찰

4. 혼 가이드 치수에 따른 초음파 센서의 음향 특성

    4.1 유한요소 해석

    4.2 실험

    4.3 결과 고찰

5 타겟면에 따른 초음파 반사 특성

    5.1 거칠기에 따른 반사 특성

    5.2 경사각에 따른 반사 특성

6. 결 론