• Title, Summary, Keyword: 압전소자

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Development of a Wireless Piezoelectric Transducer Excitation Technique using laser and optoelectronic devices (레이저 및 광전자소자를 활용한 압전소자의 무선 가진 시스템 개발)

  • Park, Hyun-Jun;Sohn, Hoon;Chung, Joseph;Kwon, Il-Bum;Yun, Chung-Bang
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.6-9
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    • 2009
  • 교량, 댐, 터널 등의 대형 구조물 및 항공기 등의 기계 구조물의 경우 그 중요성과 함께 노후화 및 손상의 발생에 의한 구조물의 사고를 미연에 방지하기 위해 효과적인 건전도 평가와 손상 검색에 대한 연구가 최근 급증하고 있으며 특히 압전소자를 활용하여 구조물의 손상을 추정하는 기법들이 많이 개발되고 있다. 또한, 최근에는 압전소자와 계측기 사이를 케이블을 이용하여 연결할 경우 실제 대형 구조물에 설치 시 비효율적인 부분이 많아 무선 기반 계측시스템이 개발되고 있다. 그러나 이러한 무선 계측 시스템의 경우 압전소자의 가진 및 계측되는 데이터의 전송을 위해 별도의 전원공급이 필요하기 때문에 배터리가 포함되도록 구성되며 이럴 경우 그 수명이 제한적이기 때문에 실제 구조물에 활용 시 문제로 제기되고 있다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 레이저를 통해 원격지의 압전소자에 무선으로 전원을 공급하여 가진시키는 시스템을 제안하였다. 압전소자를 가진시키고자 하는 임의의 파형으로 레이저를 변조(modulation)시키고 대기 중으로 전송하여, 압전소자와 연결된 광검출기(photodiode)를 통해 전기적 신호로 변환하여 최종적으로 가진시키게 된다. 이러한 시스템을 실내 실험을 통하여 구현하였으며 그 효용성을 살펴보았다.

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Numerical Analysis of Ultrasonic Beam Profile Due to the Change of the Number of Piezoelectric Elements for Phased Array Transducer (Phased Array트랜스듀서에 있어서 구성 압전소자수의 변화에 따른 초음파 빔 전파 특성의 수치 해석)

  • Choi, Sang-Woo;Lee, Joon-Hyun
    • Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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    • v.19 no.3
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    • pp.207-216
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    • 1999
  • A phased array is a multi-element piezoelectric device whose elements are individually excited by electric pulses at programmed delay time. One of the advantages of using phased array in nondestructive evaluation (NDE) application over conventional ultrasonic transducers is their great maneuverability of ultrasonic beam. There are some parameters such as the number and the size of the piezoelectric elements and the inter-element spacing of the elements to design phased array transducer. In this study, the characteristic of ultrasonic beam for phased array transducer due to the variation of the number of elements has been simulated for ultrasonic SH-wave on the basis of Huygen's principle. Ultrasonic beam directivity and focusing due to the change of time delay of each element were discussed due to the change of the number of piezoelectric elements. It was found that ultrasonic beam was much more spreaded and hence its sound pressure was decreased as steering angle of ultrasonic beam was increased. In addition, the ability of ultrasonic bean focusing decreased gradually with the increase of focal length at the same piezoelectric elements. However, the ability of beam focusing was improved as the number of consisting elements was increased.

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Estimation using PZT for Vibration of Plates (압전소자를 이용한 판의 진동평가)

  • Kim, Ie-Sung;Park, Kang-Geun;Kim, Wha-Jung
    • Journal of the Korean Association for Spatial Structures
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    • v.6 no.3
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    • pp.35-41
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    • 2006
  • Various monitoring sensors have been used for the monitoring, damage and vibration prediction of structures. They have been used for sensing damage in a variety of materials and structures such as piezoelectric materials (PZT) and electric strain gauges. But, many experiments of vibration were not performed. The PZT changes physical force if load cell to electrical signal due to deformation of structure. The voltage change of piezoelectric sensors for plates are used for vibration prediction. In this study, a fundamental study for vibration prediction using piezoelectric sensors are discussed in plates.

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Characterization and correction of bemding deformation in pizeoelectric ceramics displacement (길이변조용 압전소자의 휨 측정과 보정)

  • 김재완;남승희;한재원
    • Korean Journal of Optics and Photonics
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    • v.12 no.4
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    • pp.300-304
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    • 2001
  • We suggest a method to measure and correct bending deformation in piezoelectric ceramics displacement. The angle and direction of the bending deformation are measured by monitoring the position of a laser beam reflected on a mirror which is attached to the piezoelectric ceramics with the uncertainty of the angle measurement of $0.36\mu$rad. We divided the electrode of a piezoelectric ceramic into 3 parts and connected 3 capacitors to each electrode in order to apply different voltage to each electrode with one voltage supplier. The deformation was corrected by adjusting the capacitance of each capacitor and was reduced to 6.3%, comparing to the uncorrected case. By using this corrected piezoelectric ceramic to modulate the length of the ringdown cavity, the fluctuation of the decay time caused by the change in optic axis of the cavity was removed.emoved.

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Modeling and Compensator Design for Piezoelectric Acuators (압전소자 구동기의 모델링과 정밀제어를 위한 보상기 설계)

  • 김용출;임준홍
    • Proceedings of the IEEK Conference
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    • pp.2819-2822
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    • 2003
  • 본 논문에서는 압전소자 구동기를 모델링하고 이를 이용하여 제어기를 설계하였다. 지금까지 많이 쓰이고 있는 방법이 압전소자 구동기의 히스테리시스 특성에 대한 대략적인 모델링을 구하고 이의 역함수를 적용한 방법이었으나 오차가 많고 다른 시스템에 대한 적용이 어려운 단점이 있었다. 이에 정확한 예측이 가능한 모델링 방법을 사용하여 제어기 설계의 정확성을 기하였다. 압전소자 구동기의 히스테리시스 특성을 제거하기 위한 방법으로는 Signal Preshaping 과 PI-제어기를 사용한 피드백 제어를 사용하였다. 이에 따른 모델링 시스템에서의 모사와 이를 실제 시스템에 적용하여 얻어낸 실험치와 그 결과에 대해서 논하였다.

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자기변형 소자와 그 응용

  • 백창욱;김병호;김용권
    • 전기의세계
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    • v.42 no.9
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    • pp.38-45
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    • 1993
  • 자기변형소자는 압전소자에 비해 변위가 크고, 발생력이 크다는 장점으로 인해 압전소자를 대치할 소자로 기대된다. 하지만 자기변형소자가 주목받기 시작한지 얼마되지 않았기 때문에 실제 응용에 있어서 문제점이 완벽하게 해결된 상태는 아니다. 본문에서도 언급했듯이 높은 주파수에서 동작할때 와전류로 인한 특성의 저하, 구동하는데 많은 전류를 흘려야 하기 때문에 발생하는 열에 의한 변위의 변화 등의 문제는 실제 응용시 꼭 해결해야할 것들이다. 국내에서는 자기변형소자에 대한 연구가 전무한 상태이므로 특정한 분야의 응용에 앞서 소자 자체의 특성에 대한 심도있는 연구가 선행되어야 할 것이다. 자기변형소자의 특성에 대한 축적된 빠른 시간내에 자기변형소자를 이용한 좋은 응용이 나오기를 기대할 수 있을 것이다.

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Analysis of Electric Power Effect of Piezoelectric Element on Steel-concrete Composite Bridge (강합성 교량에 설치된 압전소자의 전력발생효과 분석)

  • Kim, Sang-Hyo;Jung, Chi-Young;Chung, Ha-Min;Ahn, Jin-Hee
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.22 no.5
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    • pp.411-420
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    • 2010
  • In general, moving vehicles generate continuous and repetitive strain of energy on bridges. The strain energy can convert to electric energy due to its piezoelectric element. However, some factors should be considered in order to reasonably assess the feasibility such as load distribution applied on bridges and the relationship of strains generated according to loads. This study was carried out to estimate the generated voltage when piezoelectric elements were installed to a bridge. A steel-concrete composite specimen was fabricated and loads were applied, considering vehicle load-effects. As a result, the voltage generated in the element was evaluated and compared with the analysis equation of the piezoelectric effect.

Study on Evaluation of Local Cooling Performance using Piezoelectric and Thermoelectric Modules (압전소자와 열전소자를 이용한 국소부 냉각성능 평가에 관한 연구)

  • Oh, Hoo-suk;Choi, Byung-Hui
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.18 no.2
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    • pp.478-483
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    • 2017
  • This paper investigated experimentally the performance of cooling systems using thermoelectric and piezoelectric modules for local heating and temperature control, such as a handheld electronic devices. The temperature distribution of the cooling region using thermoelectric modules was measured when the piezoelectric module was and was not with a frequency of 80Hz and 110Hz. The coefficients of performance were also calculated by the temperature results, and the thermo-flow phenomena in the cold region was visualized under the same conditions. The results of the temperature distribution measurements and the coefficient of performance showed that the cooling performance of the cooling system using thermoelectric modules can be improved by operating the piezoelectric module. In addition, when the piezoelectric module was operated based on the result of visualization in the cold region, which was formed by thermoelectric modules, the performance thermoelectric cooling was improved by the thermo-flow formed in the entire cold region as the forced convection of vibration was generated on the local cold region by the piezoelectric module.

Acoustic Emission (AE) 센서의 감도 향상을 위한 압전특성 개선 연구

  • Kim, Ju-Hyeong;Song, Jeong-Bin;Kim, Chang-Il;Lee, Yeong-Jin;Baek, Jong-Hu;Lee, Hae-Geun
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.337-337
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    • 2008
  • Acoustic emission(AE) 센서의 감도개선을 위해 적합한 압전소자의 특성향상에 대해 연구하였다. AE 센서기술은 재료 내부에 마이크로크랙에 의해 변형과 손상이 생길 때 발생하는 기계적인 진동을 고감도 압전소자를 통해 전기적인 신호로 변환해 재료의 이상 유무를 알 수 있는 유용한 방법이다. AE 센서는 압전소자와 구리 캡 그리고 구리와 황동재질의 떨림판으로 구성되어 있다. 재료의 손상을 알기위한 변위가 낮을 경우 약한 AE 신호가 발생하며 검출하기가 어렵다. 미세변위에 의한 AE신호를 검출하기 위해서는 우수한 전기기계결합계수 (kp)와 압전상수($d_{33}$)를 갖는 압전소자가 필요하다. 이에 본 연구에서는 Pb$(Zr_{0.54}Ti_{0.46})O_3$ + x wt%$Cr_2O_3$ + y wt%$Nb_2O_5$ 조성에서 $Cr_2O_3$, $Nb_2O_5$ 첨가량 x, y 변화에 따른 압전특성과 AE센서특성을 고찰하였다.

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