초음파진동자 특성에 미치는 파라메터 요소 - 기계적 품질계수 Qm

초음파진동자 특성에 미치는 파라메터 요소 - 기계적 품질계수 Qm

□ 기계적 품질계수 Qm(Mechanical quality factor)

기계적 품질계수(Qm)는 에너지 변환 시 시편 내부에서 발생하는 기계적 손실의 역수를 나타낸 것으로 진동자(압전체)의 손실을 나타내며, 압전 진동자 공진주파수에서 기계적 진동의 예리도(날카로움의 정도)를 나타내는 정수이다.

fr: 공진주파수(Hz)    fa: 반공진주파수(Hz)     Zr: 공진 임피던스(Ω)     C: 정전용량

또한 간편한 방법으로 공진주파수에서 최대 전력이 형성되므로 공진주파수로부터 3dB 저하시킨 절점주파수 f1, f2를 이용하여 식4)와 같이 구할 수 있다.

 

 

3dB 저점은    단, ed는 공진에서 3dB낮은 이득, er은 공진 시 Peak 이득

전력 측면에서 3dB 낮은 이득까지가 유효전력 범주에 있다.

초음파 진동자 용도로는 Qm이 큰 것이 좋고, 일반적으로 용착기 용 진동자는 Qm값이 1000 이상인 압전세라믹을 사용한다.