원판형 압전 변환기의 면내 방사 진동 특성 측정

Abstract

이 논문은 원판형 압전 변환기의 면내 방사 진동 특성을 실험적으로 다룬다. 면내 방사 진동은 두께 방향으로 분극이 된 압전 원판에서 푸아송비로 인해 야기되는 것으로서, 레이저 면내 진동 측정기로써 측정되었고, 고유진동수는 임피던스 분석기로써 측정되었다. 실험 결과는 단순화된 이론적 해석과 유한요소 해석으로부터 얻어진 이론적 예측과 비교되었다. 원판형 압전 변환기의 기본 모드는 방사 모드이고, 중심으로부터 가장자리까지의 반경 방향 변위 분포는 단조 증가가 아니라 원주면에서 약간 떨어진 위치에서 최대 값을 나타낸다. 지름 대비 두께 비율이 작은 원판에서 이론적으로 계산된 기본 진동수는 유한요소 결과와 잘 일치하고, 두께/지름 비율 0.4까지 오차 7 % 이내로 정확하다. The paper experimentally deals with the radial in-plane vibration characteristics of disk-shaped piezoelectric transducers. The radial in-plane motion, which is induced due to Poisson's ratio in the piezoelectric disk polarized in the thickness direction, was measured by using an in-plane laser vibrometer, and the natural frequencies were measured by using an impedance analyzer. The experimental results have been compared with theoretical predictions obtained by simplified theoretical and finite-element analyses. It appears that the fundamental mode of a piezoelectric disk transducer is a radial mode and its radial displacement distribution from the center to the perimeter is not monotonic but shows maximum slightly apart from the perimeter. The theoretically-calculated fundamental frequencies agree well with the finite-element results for small thickness-to-diameter ratio, and they are accurate within 7 % error for the ratio up to 0.4.