2008-05-31
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김광호(fever10)
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PZT(압전소자)을 진동 시키면 초음파나 전자기파가 발생되나요?
초음파나 전자기파가 발생된다면
발생되는 원리 및 기작
실딩 방법등이 궁금합니다.
관련 자료라도 첨부해 주시면 감사하겠습니다.
- PZT
- ultrasonic
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 4
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답변
안길홍님의 답변
2008-05-31- 0
압전(壓電)소자는 말그대로 압력을 가하면 전기가 생기고, 전기를 가하면 압력이 생기는 물질을 말합니다. 압전소자 자체에서 음파가 생기고 전자파가 생기고 하는 것은 없습니다. 그러나 이러한 압전소자를 응용하여 구조를 만들어 주어야 합니다. 말굽쇠와 같은 형태의 양단에 압전소자를 달고 전기를 가하게 되면 전기에너지가 기계적에너지로 바뀌어 말굽쇠가 진동하겠지요. 공기를 진동시키면 발생하는 것이 종파인 음파이겠지요. 전기의 주파수를 점점더 올려주면 말굽쇠의 진동이 더욱 빨라질 것이고, 그한계가 초음파에 도달하면 초음파가 발생하겠지요. 또한 이의 역이 된다는 것입니다. 소리진동이 말굽쇠에 도달하여 말굽쇠가 공명진동한다면 이러한 진동이 전기적에너지로 바뀌게 되는 것입니다. 이를 응용한 것이 수없이 많은데,음향기기,수중 소나,라디오나,TV의 검파filter등 등 입니다. 그리고 압전소자를 순간적인 강한 힘으로 충격을 주게 되면 전기가 발생하고 이를 방전시키면 파장이 형성되겠지요.이는 전기의 파장이므로 전자파가 형성되겠지요. 그러나 압전소자는 전자파를 확산시켜 진행이 되도록 할만한 에너지를 가지고 있지는 않습니다. 전자파는 자장이 수반되어야 하는데 자장은 전장의 1/377배로써 아주 미약합니다. 그러므로 압전소자를 가지고 전자파를 발생시키기에는 에너지의 한계가 있다는 것입니다. 따라서 증폭구조를 만들어 적용됩니다. 그리고 전자파의 수신에는 많이 적용하고 있습니다. 즉, 외부로 부터 들어오는 전자파의 검파에는 우수한 역활을 합니다. 또한 각종 센서등에도 적용됩니다. 그리고 전기가 순간적으로 방전하게 되면 불꽃이 일어나는데,우리주변의 가스라이터 내부에 압전소자가 들어있습니다. 그외에도 무수한 용도로 사용되고 있습니다. 그러나 압전소자 자체로써만 되는 것은 아니고 이를 응용한 구조를 만들어 주어야 합니다. -
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이응신님의 답변
2008-05-31- 0
인터넷에서 '압전소자', '압전소자의 원리' 등으로 찾으면 원하는 답이 있습니다. (대학생들 리포터에도 있던데... 다운로드 받기위해서는 어느 정도 사용료를 지불해야 할 듯...쩝...) 압전소자는 결정의 양면에 압력을 가하면 유전분극이 일어나 전하들이 결정의 표면에 생기는 현상을 이용한 것입니다. (왜 압력을 가하면 유전분극이 일어나는가는 관련 서적을 찾으면 나올듯한데...) 유전분극이 일어나면 결정내의 인접 분자들 사이의 전하는 서로 상쇄되고 결국 남는 전하는 표면부근에 있는 전하들이므로 결정의 양 표면에 전하가 새로 생기는 듯한 효과가 있습니다. 일정한 거리를 두고 양면에 서로 다른 전하들이 모여있으므로 캐패시터(축전기)와 같이 전압차이가 생깁니다. 따라서 초음파나 전자기파가 발생하는 것이 아니라 전압차만 생깁니다. 물론 엄청나게 빨리 진동시키면 표면전하들이 진동하여 혹시나 전자기파가 생길지도 모르지요... (이건 좀 더 생각해봐야 할 문제) >PZT(압전소자)을 진동 시키면 초음파나 전자기파가 발생되나요? >초음파나 전자기파가 발생된다면 >발생되는 원리 및 기작 >실딩 방법등이 궁금합니다. > >관련 자료라도 첨부해 주시면 감사하겠습니다. -
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고상운님의 답변
2008-06-03- 0
>PZT(압전소자)을 진동 시키면 초음파나 전자기파가 발생되나요? >초음파나 전자기파가 발생된다면 >발생되는 원리 및 기작 >실딩 방법등이 궁금합니다. > >관련 자료라도 첨부해 주시면 감사하겠습니다. 웹에서 퍼온 내용입니다. 수정·로셸염·티탄산바륨 등의 결정에 변형력을 가하면 그 힘에 비례하는 전하가 생기고 또 전기장속에 두면 기계적인 변형이 생기는 현상(압전효과)을 이용하는 소자. 피에조 전기소자라고도 한다. 압전소자는 전기기계변환용의 압전변환소자, 공진(共振, resonance) 특성을 이용한 공진자에쓰인다. 변환소자는 기계진동을 전기진동으로 변환하는 것(마이크로 폰·픽업 등)과 전기진동을 기계진동으로 변환하는 것(스피커·초음파발생기 등)이 있다. 전기진 동을 기계진동으로 변환하는 것중에서 안정된 주파수의 전기진동을 발생하게 하거나, 어느 특정한 주파수의 전기신호에 대하여응답하게 하기 위해 쓰이는 것이 있는데, 이것을 공진자 라고 한다. 압전현상은 1880년에 프랑스의J. 퀴리·P. 퀴리 형제가 발견했는데 프랑스의 P.랑 주뱅이 이 현상을 이용하여 1917년에 수정초음파발생장치를 만들었고, 미국의 D. 소여는 로 셸염을 사용한 크리스털마이크로폰을 1931년에 발명하였다. 수정공진자는 미국의 W. 캐디가 1922년에 창안한 것인데, 1932년에 미국의 C.W. 피어스가 이것을 이용하여 안정발진을 하는 수정발진회로를 발명하였다. 압전효과는 결정의 변형에 의해 이온의 상대위치가 변화하기 때문에 일어난다고 생각되며, 결정판의 탄성진동과 전기진동이 일치될 때 강한 여진(勵振)이 일어난다. 따라서 사용되는 결정의 절단방식·치수·모양 및 가해지는 전압 등에 따라 여러 가지 의 변환소자와 공진자를 만들 수 있다. 변환소자로서 수정은 1∼100㎒의 초음파 발생기에, 로 셸염은 음향기기에 쓰인다. 티탄산바륨 등의 압전세라믹스는 전기기계 결합계수가 크며, 저주 파에서부터 수 ㎒ 범위의 음향기기·소리굽쇠·메커니컬필터·초음파지연소자 등에 쓰인다. 이들 을 이용하여 제품화한 것이 압전가스점화장치·소나(SONAR)·어군탐지기·초음파단층상촬상장 치·초음파현미경·초음파용접기·가속도계·유량계 등 다방면에 걸쳐 있다. 공진자에는 압전세라 믹스가 쓰이기도 하지만, 그보다는 진동손실이 매우 적고 공진주파수가 안정된 수정공진자가 널리 쓰인다. 결정의 절단방식·모양 등에 따라 1㎑∼100㎒에 이르는 발진회로나 공진회로의 소자로 사용하며 송신기·수신기의 주파수 제어, 수정필터, 전자시계 등에도 사용한다. [출처] 압전소자란?|작성자 안호빵 -
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이상후님의 답변
2010-02-04- 0
>PZT(압전소자)을 진동 시키면 초음파나 전자기파가 발생되나요?>초음파나 전자기파가 발생된다면 >발생되는 원리 및 기작 >실딩 방법등이 궁금합니다.>>관련 자료라도 첨부해 주시면 감사하겠습니다. 압전소자 자체는 전기적, 자기적으로 포텐셜을 가지고 있지 않기 때문에 진동을 준다고 해서 untrasonic wave나 electromagnetic wave가 발생하지는 않는 것으로 보고됩니다. Electric potential 정도만 일어날 수 있을 것으로 기대됩니다. 진동 크기가 아주 클 경우에는 공기와의 마찰력으로 순간적으로 전기발생은 생길수도 있을 것인데 아주 미약한 정도라고 보시면 될 거 같습니다.