1-6회 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 8] 컨버터-혼 BVD 단순화 이중 회로

 

[그림 8]에서는 컨버터에 혼이 추가된 고차의 전기 및 기계적 필터 회로를 만들어 앞에서 말한 전기회로 이론을 적용하여 [그림 1, 2, 3, 5, 6]에 제시된 기본 컨버터 모델로 나타낼 수 있다. 또한 [그림 8]의 단순화한 회로 변환 도표에서 강하게 상호 결합(동일한 전류 또는 전압 회로를 결합)된 공진회로를 다루며, 동일한 공진주파수에서 작동하는 물리적 부하를 배치할 수 있는 것을 알 수 있다.(부하는 [그림 5, 6]에서 나타낸 것 같이 처리해야 한다.) 추가된 혼과 관련된 공진회로에서 손실 요소를 찾을 수 있기 때문에 추가된 혼의 내부 손실 요소를 무시하지 않는다.

초음파 엔지니어링 분야에서 수년간의 경험을 통해 단일 컨버터 보다 혼, 부스터 또는 다른 잘 설계된 소노트로드를 컨버터에 추가하면 새로운 “컨버터+혼” 조합이 기계적 품질 요소가 훨씬 높아질 것이라는 점을 알고 있고, 즉 높은 기계적 품질 요소를 만드는 연결은 기계적 공진 회로가 상호 연결(컨버터+혼) 되어야 함을 의미한다. 이는 동일한 공진을 가지는 직렬(때로는 병렬 또는 보다 복잡한)연결의 다중 필터 블록의 연결에 관한 필터 이론과 일치하며, [그림 8, 9]의 단순화 도표는 이를 뒷받침해 준다.

운동 캐패시던스와 인덕턴스가 병렬로 연결된 이중 회로 모델에서 시작하여 “컨버터+혼”의 모델링(컨버터와 혼이 동일한 공진주파수에서 동작 할 때)을 설명하기 위해 [그림 8]의 하나와 동일한 단순화된 도표를 만들 수 있다([그림 9]참조). [그림 8, 9]에서 주어진 “컨버터+혼”조합의 운동 인덕턴스가 동일한 공진주파수에서 진동하면서 음향적으로 또는 기계적으로 강하게 결합되어 있고, 이를 통해 제시된 회로 변환을 이해하기 쉽게 하는 것이 중요하다. 전기회로 이론 관점에 볼 때, [그림 8, 9]는 기계적으로 강력하게 결합된 “컨버터+혼”을 인덕턴스 결합 형식(L*s와 L*s1결합과 L*p와 L*p1결합) 또는 이상적인 변환 결합([그림 8]에서 L*s는 1차 변환 영역이고 L*s1과 Cs1은 2차 변환 영역이다. [그림 9]에서 L*p는 1차 변환 영역이고 L*p1과 Cp1은 2차 변환 영역이다)을 편리한 등가 형태로 제공한 것이다.

 

[그림 9] “컨버터+혼”의 단순화 BVD, 이중 회로