1-10회 초음파 진동자 모델링 및 해석

PIEZOELECTRIC TRANSDUCERS MODELING AND CHARACTERIZATION
Author: Miodrag Prokic / Published 2004 in Switzerland by MPI

위의 자료(책)가 초음파 진동자를 이해하기가 좋은 자료인 것 같아 관심있는 지인들과 함께 공부 할 요량으로 번역을 해봤습니다. 많은 오역이 존재 할 수 있다는 것을 사전에 밝힙니다. 이 점을 참고하시고 보시기 바랍니다.

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[그림 10-e] 정적인 자극과 동적 자극이 분리된 기계적 자극 수신기로서의 컨버터

 

회로 이론을 적용하면 전압과 전류를 변환 동작하는 충전 제네레이터 등과 같은 [그림 10-d] 및 [그림 10-e]에 제시된 모델과 유사한 동작하는 많은 이중등가회로 모델을 만들 수 있다. [그림 1]에 제시된 절연 또는 단일 공진 모드를 갖춘 컨버터 모델로 돌아가서 [그림 6]까지 다시 살펴보면 컨버터 응용 작동 체계에 따라 공진주파수(직렬 또는 병렬)에서 각기 다른 특징을 갖는 컨버터를 구동 시킬 수 있다. 또한 공진주파수 영역(직렬 또는 병렬공진)에서 출력회로를 제어하고 압전변환기(컨버터)를 보정하는 방법에 따라 압전변환기의 최대 진폭 또는 최대 속도 및 최대 힘을 생성 할 수 있다는 것을 알아야 한다.  예를 들어, 직렬공진 영역에서 위상(자연적인 직렬 기계적 공진을 나타냄) 상호간에 최대 운동전류와 최대의 힘을 가져야 하지만, 동일한 영역에서 최대 속도와 최대 변위(진폭)는 두 개의 다른 상대적으로 근접한 공진주파수에서 실현된다. 병렬공진 주파수에서도 위상에 따라 최대 운동 전압과 최대 운동 속도가 동일하지만 최대 힘과 최대 진폭은 두 개의 공진 주파수에서 실현 됩니다. (이것들 역시 상대적으로 서로 가깝다.) 컨버터 입력 단자에서 전기적인 공진을 생성할 때 컨버터의 입력 전류 또는 입력 전압을 최대화 하는 것이 최고의 기계적 공진(또는 다르게 말하면 컨버터의 입력 전류 공진이 직렬 기계적 공진에 가깝지만 동일하지는 않다.)을 나타내지는 않는다. 컨버터의 입력 전압 공진도 병렬 기계적 공진에 가깝다.

 

이러한 세부사항들은 전기적 및 기계적 공진 작동 영역의 미세한 차이는 일반적으로 초음파 설계 및 엔지니어링에 종사하는 대다수의 사람들에게 인식되지 않는 경우가 많다. 본 글에서 컨버터의 직렬공진 영역과 최소 임피던스는 단순히 주파수 f1으로 표시하며, 컨버터의 병렬공진과 최대 임피던스의 주파수 영역은 f2로 표시 한다. 기계적 품질-변환 컨버터는 [f1]영역에서 모든 전기적 및 지계적 공진이 매우 가깝게 있고, [f2]영역에서도 동일하게 적용된다. 컨버터(압전변환기 또는 초음파 진동자)의 임피던스와 주파수 관계 곡선(주파수에 대한 다른 임피던스 파라메터)이 [그림 11-a]에 제시된 것과 유사함을 보여 준다.