석사학위 논문  (2018년 8월   숭실대학교 대학원 기계공학과  선 상 옥, 지도교수 김 진 오)

 

거리 측정용 초음파 센서의 진동 및 음향 특성

Vibration and Acoustic Characteristics of Ultrasonic Sensors for Distance Measurement

 

[국문초록]

   본 논문은 자동차 및 산업분야에 사용되고 있는 거리 측정용 초음파 센서의 진동 및 음향 특성을 다룬다. 이론적 해석과 유한요소 해석 및 실험 방법으로 연구하였다.

   연구대상의 초음파 센서는 가진 및 감지용 압전소자와 알루미늄 하우징으로 구성된다. 원판과 원통벽이 결합된 하우징의 구조를 축대칭이나 2면 대칭인 경우로 분류하였다. 유한요소 해석으로 하우징 구조에 따른 원판의 진동분포를 구하였다. 두께방향 진동분포는 종 모양이며, 하우징의 벽 또는 원판의 가장자리 두께가 얇을수록 진폭이 크다. 원판의 진동이 균일분포인 경우 초음파의 음향 특성을 이론적으로 계산하고 음향 유한요소 해석의 결과와 비교하였다. 초음파 센서의 하우징 원판에 종 모양 진동분포를 적용하여 초음파의 음향을 유한요소 해석하였다. 그 결과에서 음압과 음합레벨의 데이터를 활용하여 지향성을 계산하였다.

하우징의 기본모델과 변형모델의 두께에 따라 고유진동수 및 진폭을 예측할 수 있게 되었다. 원판의 진동이 균일분포에 가까울수록 초음파 지향성 향상에 유리함을 파악하였다.

 

[목 차]

1. 서 론

2. 초음파 센서 하우징의 진동 특성

    2.1 축대칭 하우징 모델

    2.2 축대칭 하우징 변형모델

    2.3 2면 대칭 하우징 모델

3. 균일 본포 가진에 의한 음향 특성

    3.1 이론적 해석

    3.2 유한요소 해석

    3.3 결과 비교 및 고찰

4. 종 모양 분포 가진에 의한 음향 특성

    4.1 이론적 해석

    4.2 유한요소 해석

    4.3 실 험

    4.4 결과 비교 및 고찰

5. 결 론