압전 패치 가진에 의한 탄성 원판의 진동 분포 = Vibration Distribution of an Elastic Disc Excited by a Piezoelectric Circular Patch

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study presents the vibration response of an elastic disc that is harmonically excited by a piezoelectric circular patch in an ultrasonic sensor structure. The ultrasonic sensor employed is composed of an elastic disc coupled with a cylindrical wall and attached by a small piezoelectric circular patch. The response equation was theoretically obtained by considering axially symmetric bending moment excitations for the elastic disc with a fixed boundary. The vibration response distribution of the elastic disc coupled with a cylindrical wall was analyzed using finite element analysis to enhance the theoretical result. Experiments were performed to confirm the response distribution in an enlarged specimen of the ultrasonic sensor structure. The theoretical and experimental results were compared and the radius ratio with maximum amplitude was confirmed. The vibration distribution obtained could be used for analyzing the acoustic characteristics of ultrasound radiating from an ultrasonic sensor for distance measurement.

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 초음파 센서 구조에서 원형 압전 패치의 조화 가진에 의한 탄성 원판의 진동 응답을 다룬다. 탄성 원판이 원통벽과 결합되고 작은 원형 압전 패치가 부착된 초음파 센서를 대상으로 한다. 둘레가 고정되어 있는 탄성 원판에 대하여 축 대칭 굽힘 모멘트 가진을 고려하여 응답 식을 이론적으로 구하였다. 원통벽과 결합된 탄성 원판의 진동 응답 분포를 유한요소 해석하여 이론적 결과를 보강하였다. 초음파 센서 구조의 확대 모형에서 실험을 하여 응답 분포를 확인하였다. 이론 및 실험의 진동 응답 분포 결과를 비교하였고 최대 진폭을 갖는 반지름 비율을 확인하였다. 거리측정용 초음파 센서의 음향 특성 해석에 사용할 진동 분포를 확보하였다.