다층 PZT 초음파 트랜스듀서에 대한 새로운 전송선로형 등가회로의 제안

A new transmission-line model for multi-layered PZT ultrasonic transducer

높은 결합계수를 가진 압전진동자의 전기단자에 전기적 임피던스를 결합하면 공진주파수가 크게 변화한다. 본 연구에서는 이 현상의 해석을 위하여 전기단자의 부하상태를 고려한 새로운 전송선로형 등가회로를 제안하고, 그 등가회로의 유효성을 실험적으로 확인하였다. 실험에 있어서는 2층구조의 주파수 가변형 PZT 트랜스듀서를 제작, 그 전기단자에 접속시킨 임피던스의 변화에 따른 공진주파수의 변화와 실효감쇠량을 측정하였다. 제작된 트랜스듀서의 공진주파수는 180 KHz~580KHz의 넓은 주파수 대역에서 연속적으로 변화하고, 330KHz~470KHz에서의 실효감쇠량은 7dB이하의 높은 효율을 나타내었는데, 이 결과는 제안한 등가회로에 의한 해석결과와 잘 일치하였다.

A resonant frequency of piezoelectric transducer depends remarkably on the electric impedance connected to the vibrator. In this paper, using this effect of frequency controllable two layered PZT ultrasonic transducer is designed and its acoustic characteristics are analyzed by a new transmission model equivalent circuit. The theoretical and the experimental results of the electric impedance effect on the resonant frequency variation were compared and both results showed a good consistency each other. The resonant frequency has been controlled continuously in the wide frequency range of 180kHz~580kHz and the effective attenuations were less than 7dB in the frequency range of 330kHz~470kHz.