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논문 상세정보

초음파 음장해석 및 가시화를 통한 선형 위상차배열 트랜스듀서의 결함요소 검출 가능성 연구

Feasibility Study on Detection of Defective Elements in a Linear Phased Array Transducer through Ultrasonic Field Analysis and Visualization

초록

16개 압전요소로 구성된 3 MHz의 선형 위상차배열 초음파 트랜스듀서를 대상으로, 모든 압전요소가 정상일 때와 임의의 요소 하나가 결함으로 인해 동작하지 않을 때의 음장을 이론적으로 시뮬레이션하고, 슈리렌법에 따라 구축한 음장가시화장치를 이용하여 실험적으로 측정하였다. 조향각 $0^{\circ}$$30^{\circ}$일 때 각각에 대한 시뮬레이션의 결과, 임의의 압전요소가 결함으로 인해 동작하지 않을 때의 음장은 모든 요소가 정상적으로 동작할 때의 음장에 비해 부엽 패턴이 크게 다르게 나타나며, 그 형태는 가시화에 의한 측정결과와 잘 일치하였다. 따라서, 가시화 장치에 의해 측정된 2차원 음장에서의 부엽패턴을 시뮬레이션 결과와 비교 분석함으로써 선형 위상차배열 초음파 트랜스듀서의 결함요소 검출이 가능함을 알았다.

Abstract

The ultrasonic pressure fields for the 3 MHz linear phased array transducer with sixteen piezoelectric elements of which one may not be operated by defect were simulated theoretically and measured experimentally using a visualization system of the Schlieren method. The simulation results for steering angles of $0^{\circ}$ and $30^{\circ}$ show that the side-lobe patterns of the transducer including a defective element is quite different from the transducer with all normal elements, and those patterns are in good agreement with the results of visualization. It is shown that the defective elements in a linear array transducer can be detected by comparison of the simulated and the visualized side-lobe patterns in two dimensional acoustic fields.

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