NKN계 세라믹을 이용한 음향방출 센서의 감도 특성 (Sensitivity Properties of Acoustic Emission Sensor Using NKN System Ceramics)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 27권 / 11호 / 696 ~ 701페이지
· 저자명 : 홍재일, 류주현, 신상훈, 정영호, 이상호

초록

본 연구에서는 두께를 3.45 mm로 고정시킨 후에 직경에 변화를 주어 그에 따른 결합진동모드 AE 센서용 압전소자의 우수한 변위 및 압전특성의 조건을 찾고, NKN계의 물성값을 적용하여 유한요소 해석프로그램인 ATILA로 시뮬레이션 하여 압전소자의 최적의 비율특성을 찾아서 공기 후면층으로 AE 센서를 제작하여 특성을 측정한 결과 두께를 3.45 mm로 고정하고 직경의 변화에 따른 결합진동 모드 AE센서용 압전 소자의 변위와 keff 값은 φ/T= 1.5의 비율일 때, 변위가 가장 우수하지만 φ/T= 1.0의 비율에서 k33= 0.598, kp= 0.346, keff= 0.559로 나타났으며, 음향방출(AE) 센서용 압전소자로 최적의 특성으로 사료된다. 두께 3.45 mm 직경 3.45 mm, φ/T=1.0 비율인 압전소자의 공진주파수, 반공진주파수, 그리고 변위는 각각 553 kHz, 667kHz, 2.54 x 10-8로 나타났다. 또한, 제작한 압전소자의 공진주파수와 반공진주파수, keff 는 556.5, 631.1, 0.473으로 각각 나타났다. 결합 진동모드를 이용하여 제작된 AE 센서의 최대감도와 주파수는 55[dB], 75[kHz]이었다.

영어초록

In this study, in order to develop coupled vibration mode piezoelectric devices for Acoustic Emission(abbreviated as AE) sensor application with outstanding displacement and piezoelectric properties have been simulatedby ATILA FEM program. And, From the results of ATILA simulation, the AE sensor specimen, obtained superiorelectromechanical coupling factor and displacement, when the size of specimen is 3.45 mmΦ×3.45 mm with ratio ofdiameter/thickness(Φ/T)= 1.0. Therefore, AE sensor was fabricated by (Na,K,Li)(Nb,Ta) O3(abbreviated as NKL-NT)system piezoelectric ceramics using coupled vibration mode. The piezoelectric properties of NKL-NT ceramics wasexhibited that piezoelectric constant(d33), piezoelectric voltage constant(g33) and electro mechanical coupling factor(kp)have the excellent values of 261[pC/N], 40.10[10-3Vm/N], and 0.44, respectively. The manufactured piezoelectric devicewith ratio of Φ/T= 1.0 indicated the optimum values of resonant frequency(fr)= 556.5[kHz], antiresonant frequency(fa)=631.1[kHz], and effective electromechanical coupling factor(keff)= 0.473. The maximum sensitivity of the coupledvibration mode AE sensor was 55[dB] at the resonant frequency of 75[kHz]. The results show that the coupledvibration mode piezoelectric device is a promising candidate for the application AE sensor piezoelectric device.

참고자료

· 없음