유한요소해석법을 이용한 2-2형 압전복합재료 초음파 트랜스듀서의 설계 및 압전특성 (Design and Piezoelectric properties of 2-2 piezocomposite Ultrasonic Transducers by means of the Finite Element Methode)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 - IE / 48권 / 2호 / 40 ~ 46페이지
· 저자명 : 박재성, 이상욱

초록

본 연구에서는 테입-케스팅 방법을 이용하여 제작한 PZT-5A의 소결온도 변화에 따른 압전특성을 조사한 후 유한요소 해석법을 이용하여 2-2형 압전복합재료를 초음파 트랜스듀서를 설계하고 압전특성을 해석하였다. 2-2형 압전복합재료의 음향임피던스와 압전전하상수(d33)는 PZT 부피분율이 감소함에 따라 밀도의 감소로 감소하여 0.6～0.2의 범위에서 14～3 MRayl로 초음파 트랜스듀서로 사용가능한 특성을 나타내었다. 공진특성과 전기기계결합계수는 PZT부피분율이 0.6일 때 가장 우수한 특성을 나타내었으며, PZT의 부피분율이 0.2～0.6에서는 k_t값이 0.64～0.68로 거의 일정한 값을 유지하였지만 그 이상에서는 급격하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 실험결과로부터 2-2형 압전복합재료는 초음파 트랜스듀서 재료로 응용 가능성을 확인 할 수 있었다.

영어초록

In this study, PZT-5A green sheet were prepared by using tape casting technique, and the piezoelectric properties of PZT-5A by variation of sintering temperature was investigated. After, design and piezoelectric properties of 2-2piezocomposite ultrasonic transducers by menas of the FEA. The acoustic impedance and piezoelectric charge constant of the 2-2 type piezocomposite transducer decreased proportionally due to the density decrease caused by the PZT volume fraction decrease. The piezocomposite acoustic impedance were 7～3 MRayl between 0.6 and 0.2 allowing it to be used for a ultrasonic transducer. The resonance characteristics and the electro-mechanical coupling factor were the best when the volume fraction PZT was 0.6. The PZT volume fraction shows the fixed value, 0.6～0.65, approximately within the range between 0.2 and 0.6 while it is increased to decreased over the range. The result of the experiment above confirmed that the 2-2 piezoelectric composites could be used as the ultrasonic transducers.

참고자료

· 없음