광대역 초음파 수중 음향 특성을 얻기 위한 3단 음향 임피던스 매칭 기법

Abstract

수중 영상정보 전송과 같은 많은 양의 데이터 전송에 필요한 초음파 센서는 광대역 고출력(Wideband-high power) 특성을 필요로 한다. 본 연구에서는 Acoustic Impedance Matching plate를 3단으로 장착한 Tonpilz Piezoelectric Transducer 타입의 초음파 센서를 설계 제작하였다. F0=23.5kHz 인 base Tonpilz 센서에 음향임피던스를 고려하여 최적의 Matching plate를 선정하였으며 각 단의 재질은 1단 Epoxy plate, 2단 Urethane plate, 그리고 마지막 3단은 Silicone plate를 선정하였다. 제작된 초음파 센서를 각각 송수신 센서로 사용하여 무향수조에서 18～30 kHz 대의 주파수 영역에서의 송수신 감도(TVR, RVS) 및 방향성(directivity) 특성을 평가하였다. 송신 감도는 23.5kHz에서 137.5[dB re 1μPa/V @ 1m], 수신 감도는 -182dB [re 1V/μPa @ 1m]를 나타내었다. 방향성(directivity)은 ± 30°를 나타내었다.