LDM 물방울 리프팅 원리 및 설계 방법_3_2

지난번 포스팅에서는 세라믹의 두께 및 외경을 선정하였다.

 

금속 캡에 대해 설명하기 전,

하모닉 성분의 공진 특성에 대한 얘기를 하고 넘어가는 것이 맞는 것 같아서

이러한 내용을 전달하고자 한다.

 

먼저 아래의 그래프를 살펴보자.

아래 그래프는 압전 세라믹, 즉 압전 트랜스듀서의 공진모드를 측정한 그래프의 예시이다.

x축은 인가되는 교류 전압의 주파수를 나타내며, y축은 압전 트랜스듀서의 임피던스를 나타낸다.

 

주파수가 증가함에 따라, 3 MHz d에서 임피던스가 급격히 감소되는 지점이 나타난다. 

이는 제1차 공진 모드로 정의할 수 있다. 

 

이전 편에서 얘기했던 것처럼 하나의 압전 트랜스듀서에서는 복수개의 공진 모드들이 나타난다.

주파수가 증가하고, 공진모드의 차수가 증가할수록 임피던스의 감소량은 크게 나타나지 않는다.

이러한 특징은 높은 차수의 공진모드에서 공진에 따른 초음파 발생이 용이하지 않음을 나타낸다.

 

3 MHz 디스크형 압전 트랜스듀서 (압전 세라믹) 의 임피던스 커브의 예시

 

 

금속 캡은 접착제를 통해 압전 세라믹과 부착한다.

접착제의 경우 일액형 전도성 접착제를 사용하는 경우도 있고,

압전 세라믹과 급속 재료의 중간 값의 열팽창 계수를 갖는 이액형 에폭시를 사용하는 경우도 있다.

 

금속 캡의 재질은 초음파 진동을 피부에 직접 전달하기 위해 알루미늄 합금, 스테인리스 스틸, 티타늄, 티타늄 합금의 재료를 사용한다. 특히 압전 세라믹에서 발생된 초음파 에너지를 효과적으로 전달하기 위해서는

압전 트랜스듀서에서 발생된  주파수에 상응하도록 금속 캡의 두께가 설정되어야 한다.

 

이제 금속캡의 두께 선정이 왜 중요한지에 대해 다시 한번 짚어보았다.

다음 포스팅은 금속캡 두께에 대해 진짜 알아보도록 하자.