KR102194418B1 - Transducer structure for generating acoustic wave - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 음파 발생용 트랜스듀서 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 서로 다른 주파수 대역폭을 가지는 복수 개의 음파를 발생시켜 대역폭이 확장된 합성음파를 출력하는 음파 발생용 트랜스듀서 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to a transducer structure for generating a sound wave, and more particularly, to a transducer structure for generating a sound wave that generates a plurality of sound waves having different frequency bandwidths and outputs a synthesized sound wave having an extended bandwidth.
일반적으로, 음파 발생용 트랜스듀서는 전기적인 신호를 음파 에너지로 변환하는 소자를 말한다. 통상 트랜스듀서는 압전소자의 압전현상을 이용하여 전기적 에너지를 음파 에너지로 또는 음파 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기능을 갖는 센서를 통칭하며, 이런 트랜스듀서는 여러 목적에 의한 특성을 구현하기 위해 다양한 구조체를 채용하고 있다.In general, a transducer for generating sound waves refers to an element that converts an electrical signal into sound wave energy. Typically, a transducer refers to a sensor that has a function of converting electrical energy into sound wave energy or sound wave energy into electrical energy by using the piezoelectric phenomenon of a piezoelectric element. Such transducers are various structures in order to realize characteristics for various purposes. Are hiring.
한국 등록특허공보 제10-1477862호(발명의 명칭: 초음파 트랜스듀서 구조)에는 상부에 압전진동자(200)가 배치되는 바닥면(110)과, 일측과 타측에 대향되는 개방부(130)가 각각 형성되는 측면부재(120)로 구성되며, 상부가 개방된 하우징(100); 및 상기 측면부재(120) 상부에 배치되어 상기 측면부재(120)와 결합됨으로써 상기 개방부(130)를 폐쇄하는 하우징 보조재(300);를 포함하며, 상기 하우징 보조재(300)는 상기 하우징(100)의 상부에 안착되는 안착부 및 상기 안착부로부터 하향 돌출되어 상기 개방부(130)와 대응되도록 형성되는 측면부를 포함하고, 상기 측면부가 상기 개방부(130)에 삽입 결합되어 상기 개방부(130)는 폐쇄되고, 상기 압전진동자(200)의 진동에 의한 잔향을 흡수하기 위하여 상기 하우징(100) 및 상기 하우징 보조재(300)의 결합에 의해 형성된 내부 공간에는 감쇄부재가 배치되고, 상기 하우징 보조재(300)는 상기 하우징(100)보다 밀도가 낮은 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 트랜스듀서 구조가 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-1477862 (name of the invention: ultrasonic transducer structure) includes a
그러나 종래 기술에 따른 초음파 트랜스듀서 구조는 단일의 압전진동자가 하우징의 바닥면에 배치되어 초음파가 출력되는 구조를 채용하여, 출력되는 초음파의 대역폭이 좁은 단점이 있다.However, the ultrasonic transducer structure according to the prior art employs a structure in which a single piezoelectric vibrator is disposed on the bottom surface of the housing to output ultrasonic waves, and thus has a disadvantage in that the bandwidth of the output ultrasonic wave is narrow.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 서로 다른 주파수 대역폭을 가지는 복수 개의 음파를 발생시켜 대역폭이 확장된 합성음파를 출력하는 음파 발생용 트랜스듀서 구조체를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a transducer structure for generating a sound wave that generates a plurality of sound waves having different frequency bandwidths and outputs a synthesized sound wave having an extended bandwidth.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는, 하우징과, 상기 하우징 내부에 형성되며 격벽으로 분리되어 각각 밀폐된 복수 개의 챔버와, 상기 하우징의 일측면에 부착되어 복수 개의 상기 챔버를 가진하는 적어도 하나의 압전소자를 포함한다.The transducer structure for generating sound waves of the present invention for achieving the above technical problem includes a housing, a plurality of chambers formed inside the housing and separated by a partition wall and sealed, respectively, and a plurality of chambers attached to one side of the housing. And at least one piezoelectric element having a chamber.
상기 압전소자는, 상기 챔버를 형성하는 벽면에 밀착하여 부착되며, 복수 개로 이루어져 복수 개의 상기 챔버마다 각각 배치될 수 있다.The piezoelectric element may be attached in close contact with a wall surface forming the chamber, and may be formed of a plurality of piezoelectric elements and may be disposed in each of the plurality of chambers.
복수 개의 상기 챔버는 내부의 형상 또는 부피가 서로 다르게 형성될 수 있다.The plurality of chambers may have different internal shapes or volumes.
상기 하우징은 원통형상으로 형성되며, 복수 개의 상기 챔버는 중앙에 형성된 원통형챔버와 그를 둘러싸는 링형상의 챔버로 이루어질 수 있다.The housing is formed in a cylindrical shape, and the plurality of chambers may include a cylindrical chamber formed in the center and a ring-shaped chamber surrounding the housing.
상기 압전소자는 원반형 또는 링형상으로 형성되어 원기둥 형상의 외형을 갖는 상기 하우징의 밑면에 부착될 수 있다.The piezoelectric element may be formed in a disk shape or a ring shape and attached to a bottom surface of the housing having a cylindrical shape.
상기 챔버는 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어진 상기 하우징 내부에 형성된 공간으로 이루어져 상기 하우징이 상기 챔버의 벽면이 될 수 있다.The chamber may be formed of a space formed inside the housing made of a conductive metal material, and the housing may be a wall surface of the chamber.
상기 압전소자는, 복수 개가 쌍을 이루어 상기 챔버를 사이에 두고 양측 벽면에 각각 배치될 수 있다.A plurality of piezoelectric elements may be formed in pairs and may be disposed on both side walls with the chamber interposed therebetween.
복수 개의 상기 챔버는 상기 압전소자 사이에 병렬로 배열될 수 있다.A plurality of the chambers may be arranged in parallel between the piezoelectric elements.
상기 챔버를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 상기 압전소자는 동일한 크기와 형상으로 형성될 수 있다.The pair of piezoelectric elements disposed with the chamber interposed therebetween may be formed in the same size and shape.
본 발명에 의하면, 복수 개의 챔버에서 발생하는 음파의 주파수를 각각 조절할 수 있어 합성음파에 의하여 음파의 대역폭을 확대할 수 있는 효과가 있다. 특히, 챔버 또는 압전소자의 크기, 형상, 배열방식 등을 조절하여 음파의 주파수를 각각 조절할 수 있어 필요에 따라 음파의 대역폭을 다양하게 조절할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since the frequencies of sound waves generated in a plurality of chambers can be respectively adjusted, there is an effect of increasing the bandwidth of sound waves by the synthesized sound waves. In particular, since the frequency of sound waves can be adjusted by adjusting the size, shape, and arrangement method of the chamber or piezoelectric element, there is an advantage in that the bandwidth of the sound wave can be variously adjusted as necessary.
도 1은 본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 확대 대역폭을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 일례의 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 다른예의 구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 제1 및 제2챔버의 다른 예를 도시한 상면도이다.1 is a cross-sectional view of a transducer structure for generating sound waves according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a transducer structure for generating sound waves according to a first embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating an enlarged bandwidth of a transducer structure for generating sound waves according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view showing an example structure of a transducer structure for generating sound waves according to a first embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing the structure of another example of the transducer structure for generating sound waves according to the first embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a transducer structure for generating sound waves according to a second embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a transducer structure for generating sound waves according to a third embodiment of the present invention.
8 is a top view showing another example of the first and second chambers of the transducer structure for generating a sound wave according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는, 하우징과, 하우징 내부에 형성되며 격벽으로 분리되어 각각 밀폐된 복수 개의 챔버와, 하우징의 일측면에 부착되어 복수 개의 챔버를 가진하는 적어도 하나의 압전소자를 포함하여, 복수 개의 음파를 동시에 발생시켜 대역폭이 확장된 합성음파를 발생시킨다. The transducer structure for generating sound waves of the present invention includes a housing, a plurality of chambers formed inside the housing and separated by a partition wall and sealed, respectively, and at least one piezoelectric element attached to one side of the housing and having a plurality of chambers. Including, a plurality of sound waves are simultaneously generated to generate a synthesized sound wave having an extended bandwidth.
압전소자는 챔버를 형성하는 벽면에 밀착하여 부착되며, 복수 개로 이루어져 복수 개의 챔버마다 각각 매치되며, 복수 개의 챔버는 내부의 형상 또는 부피가 서로 다르게 형성될 수 있다.The piezoelectric element is adhered in close contact with the wall surface forming the chamber, is composed of a plurality, and is matched for each of the plurality of chambers, and the plurality of chambers may have different internal shapes or volumes.
하우징은 원통형상으로 형성되며, 복수 개의 챔버는 중앙에 형성된 원통형챔버와 그를 둘러싸는 링형상의 챔버로 이루어질 수 있으며, 압전소자는 원반형 또는 링형상으로 형성되어 원기둥 형상의 외형을 갖는 하우징의 밑면에 부착될 수 있다.The housing is formed in a cylindrical shape, and the plurality of chambers may be composed of a cylindrical chamber formed in the center and a ring-shaped chamber surrounding it, and the piezoelectric element is formed in a disk shape or a ring shape and is placed on the bottom of the housing having a cylindrical shape. Can be attached.
또한, 챔버는 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어진 하우징 내부에 형성된 공간으로 이루어질 수 있으며, 하우징이 챔버의 벽면이 될 수 있다. In addition, the chamber may be formed of a space formed inside a housing made of a conductive metal material, and the housing may be a wall surface of the chamber.
또한, 압전소자는 복수 개가 쌍을 이루어 챔버를 사이에 두고 양측 벽면에 각각 배치될 수 있으며, 복수 개의 챔버는 압전소자 사이에 병렬로 배열될 수 있다. 챔버를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 압전소자는 동일한 크기와 형상으로 형성될 수 있다.In addition, a plurality of piezoelectric elements may be formed in pairs and disposed on both side walls with the chamber interposed therebetween, and the plurality of chambers may be arranged in parallel between the piezoelectric elements. A pair of piezoelectric elements disposed with the chamber interposed therebetween may be formed in the same size and shape.
이와 같은 특징을 갖는 음파 발생용 트랜스듀서 구조체에 관하여 이하에서 도면을 참조하여 구체적인 실시예를 통하여 설명하도록 한다.A transducer structure for generating a sound wave having such a feature will be described below with reference to the drawings in specific embodiments.
본 발명의 이점과 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 수 있다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them may become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms. However, this embodiment is intended to complete the disclosure of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention to the person, and the invention is only defined by the claims.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 확대 대역폭을 설명하기 위한 그래프이다. 1 is a cross-sectional view of a transducer structure for generating sound waves according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a transducer structure for generating sound waves according to a first embodiment of the present invention, and FIG. A graph for explaining an enlarged bandwidth of a transducer structure for generating sound waves according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 하우징(100), 제1 및 제2챔버(110,120), 제1 및 제2압전소자(210,220)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the transducer structure for generating sound waves according to the first embodiment of the present invention includes a
제1 및 제2압전소자(210,220)는 하우징(100) 상부면에 이격되어 적층되어 있으며, 제1압전소자(210)는 제1챔버(110)에 대응되어 적층되고 제2압전소자(220)는 제2챔버(120)에 대응되어 적층된다. 여기서, 제1압전소자(210)는 제1챔버(110)에 대향되고, 제2압전소자(220)는 제2챔버(120)에 대향된다.The first and second
제1 및 제2챔버(110,120)는 이격되어 배치되고 내부에 공기가 내장되어 하우징(100)을 통하여 전달되는 음파신호에 독립적으로 반응 및 공진하여 음파를 발생한다.The first and
즉, 제1 및 제2압전소자(210,220)에 전압이 인가되면 제1 및 제2압전소자(210,220)의 각각의 압전층에서 음파신호(또는 음파에너지)가 생성되고, 생성된 음파신호는 하우징(100)을 통하여 제1 및 제2챔버(110,120)로 각각 전달되고, 제1 및 제2챔버(110,120) 각각은 서로 다른 주파수 대역폭을 가지는 음파를 발생한다.That is, when voltage is applied to the first and second
여기서, 제1 및 제2챔버(110,120) 각각은 저주파 또는 고주파의 음파를 발생할 수 있다. 이때 제1챔버(110)에서 저주파의 음파를 발생하고 제2챔버(120)에서 고주파의 음파를 발생할 수 있도록 구성하거나, 제1챔버(110)에서 고주파의 음파를 발생하고 제2챔버(120)에서 저주파의 음파를 발생할 수 있도록 구성할 수 있다.Here, each of the first and
그러므로, 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 제1 및 제2챔버(110,120) 각각에서 출력된 서로 다른 주파수 대역폭을 가지는 음파가 합쳐진 확대 대역폭을 가지는 음파를 음파 발생용 트랜스듀서 구조체 외부로 출력한다. 그리고, 음파 발생용 트랜스듀서 구조체 외부로 출력되는 음파는 지향성을 가질 수 있다.Therefore, the sound wave generating transducer structure outputs a sound wave having an enlarged bandwidth in which sound waves having different frequency bandwidths output from each of the first and
또한, 하우징(100)은 압전층에서 생성된 음파신호를 전달받아 진동할 수 있는 탄성력을 가지는 탄성재질로 이루어진다.In addition, the
여기서, 제1 및 제2압전소자(210,220)는 압전층(미도시)과 상부전극(미도시)으로 구성되며, 하우징(100)을 하부전극으로 사용할 수 있으며, 이 경우, 압전층은 하우징(100)의 상부면에 적층되도록 구성하여 압전층에서 발생된 음파신호가 손실없이 하우징(100)으로 직접적으로 전달되도록 한다.Here, the first and second
즉, 하우징(100)은 탄성력을 가지고 있고 전도성이 우수한 재질로 구성하는 것이며, 우수한 탄성력 및 전도성을 가지는 알루미늄 재질로 하우징(100)을 구현하는 것이 바람직하다.That is, the
이때, 제1 및 제2압전소자(210,220)의 하부전극으로 사용되는 하우징(100)은 제1 및 제2압전소자(210,220)의 공통 하부전극이 된다.In this case, the
그러므로, 제1 및 제2압전소자(210,220)는 압전층과 압전층에 적층된 상부전극으로 구성되고, 후술되는 제3 내지 제5압전소자(320)도 동일하며, 상부전극은 플러스전극이고 하우징(100)인 하부전극은 마이너스전극이 된다.Therefore, the first and second
그리고, 하우징(100)은 알루미늄 재질의 제1케이스(미도시)를 단조, 절삭 등과 같은 가공공정을 수행하여 제1 및 제2챔버(110,120)를 위한 내측에 홈 구조(또는 캐비티 구조)를 가진 용기 형상을 제작할 수 있으며, 이 제1케이스에 제2케이스(미도시)를 결합하여 외부로부터 밀폐된 공간의 제1 및 제2챔버(110,120)를 구현할 수 있다.In addition, the
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 하우징(100)이 제1 및 제2챔버(110,120)를 내장하는 원통형이며, 제1압전소자(210)가 원판 형상으로 배치될 수 있고, 제1압전소자(210)로부터 이격되어 제1압전소자(210)의 외측면을 감싸는 원형 링 형상으로 제2압전소자(220)가 배치될 수 있다.Referring to FIG. 2, the transducer structure for generating sound waves according to the first embodiment of the present invention has a cylindrical shape in which the
다르게 표현하면, 제1 및 제2압전소자(210,220)는 동심원 패턴으로 배치될 수 있는 것이다.In other words, the first and second
이렇게, 제1 및 제2압전소자(210,220)를 동심원 패턴으로 배치하게 되면, 제1 및 제2챔버(110,120)도 제1 및 제2압전소자(210,220)와 동일하게 대응되어 하우징(100) 내부에 배치됨으로, 제1 및 제2챔버(110,120)는 동심원 패턴의 형상으로 배치된다.In this way, when the first and second
즉, 제1압전소자(210)에 대응되는 제1챔버(110)는 원판 형상으로 배치되고, 제1챔버(110)로부터 이격되어 제1챔버(110)의 외측면을 감싸는 원형 링 형상으로 제2챔버(120)가 배치된다.That is, the
이와 같이, 제1 및 제2압전소자(210,220)와 제1 및 제2챔버(110,120)가 동심원 패턴으로 배치하게 되면, 제1압전소자(210)의 압전층에서 생성된 음파신호가 하우징(100)을 통하여 제1챔버(110)로 전달되어 제1챔버(110)에서 발생된 제1음파는 동심원 패턴 내측에서 외측으로 출력되고 제2압전소자(220)의 압전층에서 생성된 음파신호(또는 음향신호)가 하우징(100)을 통하여 제2챔버(120)로 전달되어 제2챔버(120)에서 발생된 제2음파는 동심원 패턴 내측 및 외측으로 출력된다.In this way, when the first and second
그러므로, 제1챔버(110)에서 발생된 제1음파는 제2챔버(120)로 전달되어 제2챔버(120)에서는 제1음파와 제2음파가 자발적으로 합쳐져서 음파 발생용 트랜스듀서 구조체 외부로 출력됨으로써, 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 확대 대역폭을 가지는 음파를 출력할 수 있는 것이다.Therefore, the first sound wave generated in the
즉, 제1 및 제2압전소자(210,220)와 제1 및 제2챔버(110,120)가 동심원 패턴으로 배치하는 본 발명의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 구조적인 특징은 제1 및 제2챔버(110,120)에서 발생된 제1음파 및 제2음파를 자발적으로 합쳐서 확대 대역폭을 가지는 음파로 출력할 수 있게 하는 장점이 있다.That is, the structural features of the transducer structure for generating sound waves of the present invention in which the first and second
그러므로, 본 발명의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 제1 및 제2압전소자(210,220)와 대응되게 제1 및 제2챔버(110,120)를 배치하는 것이 구조적인 특징이고, 제1 및 제2압전소자(210,220)를 동심원 패턴으로 배치하여 자발적으로 합쳐지는 특이한 구조적인 특징을 가진다.Therefore, in the transducer structure for generating sound waves of the present invention, it is a structural feature that the first and
한편, 제1 및 제2압전소자(210,220)와 제1 및 제2챔버(110,120)가 동심원 패턴으로 배치하는 구조는 후술된 제2 및 제3실시예의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체에도 적용할 수 있다.Meanwhile, the structure in which the first and second
도 3에 도시된 주파수와 이득 관계 그래프를 살펴보면, 제1챔버(110)에서 발생된 제1음파(S1)는 제1대역폭을 가지고, 제2챔버(120)에서 발생된 제2음파(S2)은 제2대역폭을 가지는데, 제1음파(S1)과 제2음파(S2)가 합쳐진 음파 발생용 트랜스듀서 구조체에서 출력되는 음파(S3)은 제1음파(S1)의 제1대역폭, 및 제2음파(S2)의 제2대역폭보다 큰 확대 대역폭을 가지는 제3대역폭을 가지게 된다.Looking at the frequency-gain relationship graph shown in FIG. 3, the first sound wave S1 generated in the
여기서, 본 발명의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 제1 및 제2챔버(110,120)와 제1 및 제2압전소자(210,220)의 크기와 형상, 및 제1 및 제2압전소자(210,220)로 인가되는 전압의 제어에 따라 제1챔버(110)에서 발생된 제1음파(S1), 제2챔버(120)에서 발생된 제2음파(S2), 및 음파 발생용 트랜스듀서 구조체에서 출력되는 음파(S3)의 주파수와 이득 관계 그래프는 다양하게 변할 수 있으므로, 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 주파수와 이득 관계 그래프가 도 3의 그래프에 한정되지는 않으며, 본 발명의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 제1음파(S1)와 제2음파(S3)가 합쳐진 확대 대역폭을 가지는 음파(S3)를 출력한다.Here, the transducer structure for generating sound waves of the present invention is applied to the first and
도 4는 본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 일례의 구조를 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 다른예의 구조를 도시한 단면도이다.4 is an exploded perspective view showing an example structure of a sound wave generating transducer structure according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exploded perspective view showing another example of a sound wave generating transducer structure according to the first embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view showing the structure.
전술된 바와 같이 본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 제1 및 제2압전소자(210,220)를 동심원 패턴으로 배치하여 하우징(100)에 적층할 수 있다.As described above, the transducer structure for generating sound waves according to the first embodiment of the present invention may be stacked on the
그리고, 하우징(100)은 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 본 발명에서는 제1 및 제2압전소자(210,220)를 동심원 패턴과 대응될 수 있는 제1 및 제2챔버(110,120)를 구비할 수 있는 원통형 형상으로 제작되는 것이 바람직하다.In addition, the
또한, 도 4와 같이 하우징(100)은 상부 케이스(101) 및 하부 케이스(102)의 결합구조로 제1 및 제2챔버(110,120)가 내장되는 구조로 구현될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, the
즉, 상부 케이스(101)는 하부가 개방된 용기형상, 하부 케이스(102)는 상부가 개방된 용기형상으로 구성하고, 상부 케이스(101)를 상측 영역(101a)의 폭(W1)이 하측 영역(102a)의 폭(W2)보다 넓은 구조로 구성하고 용기형상의 하부 케이스(102) 내측에 상부 케이스(101)의 하측 영역(102a)을 삽입되어 결합될 수 있는 구조로 구현하는 것이다. 다시말해, 상부 케이스(101)의 하측 영역(102a)이 하부 케이스(102) 내측에 끼움결합된다.That is, the
여기서, 용기형상이란 내부에 홈이 형성된 형상으로 정의되고, 용기형상의 내측은 홈의 내측을 의미한다.Here, the container shape is defined as a shape in which a groove is formed, and the inside of the container shape means the inside of the groove.
이때, 상부 케이스(101)의 하측 영역(102a)의 폭(W2)는 용기형상의 하부 케이스(102) 내측의 폭과 실질적으로 동일하나, 상부 케이스(101)의 하측 영역(102a)이 용기형상의 하부 케이스(102) 내측에 순조롭게 삽입 결합될 수 있을 정도의 공차는 존재한다.At this time, the width W2 of the lower region 102a of the
여기서, 상부 케이스(101)의 상측 영역(101a)의 폭(W1)이 하측 영역(102a)의 폭(W2)보다 넓은 구조로 구성하기 위하여, 상측 영역(101a)과 하측 영역(102a) 사이의 상부 케이스(101) 외주면에 경사면(107)을 형성하여 상대적으로 넓은 상측 영역(101a)에서 상대적으로 좁은 하측 영역(102a)으로 자연스럽게 연결될 수 있도록 한다.Here, in order to configure the width W1 of the
다르게 표현하면, 상부 케이스(101)의 외주면에 단턱(미도시)을 형성하고, 이 단턱에 의해 폭이 상이한 상측 영역(101a)과 하측 영역(102a)이 구분되도록 한다. In other words, a stepped (not shown) is formed on the outer circumferential surface of the
그리고, 상부 케이스(101) 또는 하부 케이스(102)에 전달되는 음파신호에 독립적으로 반응 및 공진하여 음파를 발생할 수 있는 이격된 제1 및 제2챔버(110,120) 구조를 구현하기 위한 격벽(150)이 형성될 수 있다.In addition, the
이 격벽(150)의 높이는 상부 케이스(101) 또는 하부 케이스(102)의 높이와 동일하게 형성하여 상부 케이스(101)와 하부 케이스(102)가 결합될 때, 격벽(150)이 상부 케이스(101) 또는 하부 케이스(102)의 내측 바닥면에 밀착될 수 있도록 한다.The height of the
상부 케이스(101) 또는 하부 케이스(102)는 탄성력을 보유하기 위하여 얇은 두께로 형성되는 바, 격벽(150)은 하부 케이스(102)에 형성되는 것이 좋다.The
즉, 상부 케이스(101)와 하부 케이스(102)가 결합시, 상부 케이스(101) 상부에 적층된 제1 및 제2압전소자(210,220)의 무게 및 상부 케이스(101)의 무게에 의한 자중에 의해 자연적으로 격벽(150)이 상부 케이스(101) 내측 바닥면에 밀착됨으로, 격벽(150)이 하부 케이스(102)에 형성되는 것이 더 바람직하다.That is, when the
그리고, 제1 및 제2챔버(110,120)를 동심원 패턴으로 구현하기 위하여 격벽(150)은 링형상으로 적용하고, 이 격벽(150)은 제1 및 제2챔버(110,120) 사이에 위치된다.In addition, in order to implement the first and
본 발명의 제1실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 전술된 구조와 다른예의 구조로 구현할 수 있다.The transducer structure for generating sound waves according to the first embodiment of the present invention can be implemented in a structure different from the above-described structure.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 케이스(102) 상부가 개방된 용기형상으로 구성하고, 하부 케이스(102)의 내측에 제1 및 제2챔버(110,120)를 구분하기 위한 격벽(150)을 형성하고, 평판 형상의 상부 케이스(101)를 하부 케이스(102)와 결합 또는 고정하여 하우징(100)을 구현하는 것이다.That is, as shown in FIG. 5, the
도 6은 본 발명의 제2실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 제1 및 제2챔버의 다른 예를 도시한 상면도이다.6 is a cross-sectional view of a transducer structure for generating sound waves according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a cross-sectional view of a transducer structure for generating sound waves according to a third embodiment of the present invention, and FIG. It is a top view showing another example of the first and second chambers of the transducer structure for generating a sound wave according to an embodiment.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 하우징(100), 제1 및 제2챔버(110,120), 제1 및 제2압전소자(210,220) 및 제3압전소자(300)를 포함하여 구성된다.6, the transducer structure for generating sound waves according to the second embodiment of the present invention includes a
즉, 제2실시예에서는 제1실시예와 비교하여 제3압전소자(300)를 더 포함한다.That is, the second embodiment further includes a third
제3압전소자(300)는 하우징(100)의 하부면에 적층되어 있고, 생성된 음파신호를 제1 및 제2챔버(110,120) 모두에 전달하여 제1실시예의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체와 다른 주파수 대역폭을 가지는 음파를 제2실시예의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체에서 출력하게 된다.The third
이를 위하여, 제3압전소자(300)는 제1 및 제2챔버(110,120)의 폭보다 큰 폭을 가지며, 면적으로 표현하는 경우, 제3압전소자(300)의 압전층의 면적이 제1챔버(110)의 바닥면적과 제2챔버(120)의 바닥면적이 크며, 하우징(100) 하부면에 접촉되는 압전층 내에 제1 및 제2챔버(110,120)가 대응되어 위치된다.To this end, the third
그리고, 도 7과 같이, 본 발명의 제3실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 하우징(100), 제1 및 제2챔버(110,120), 제1 및 제2압전소자(210,220) 및 제4 및 제5압전소자(310,320)를 포함하여 구성된다.In addition, as shown in FIG. 7, the transducer structure for generating sound waves according to the third embodiment of the present invention includes a
제4압전소자(310)는 제1압전소자(210)와 동일한 크기 및 동일한 형상으로 대응되게 구성하고 제5압전소자(320)는 제2압전소자(220)와 동일한 크기 및 동일한 형상으로 대응되게 구성하며, 제4압전소자(310)는 제1압전소자(210)에 대향되고 제5압전소자(320)는 제2압전소자(220)에 대향되도록 하여 하우징(100)의 하부면에 적층된다.The fourth
이경우에도, 제4 및 제5압전소자(310,320) 각각은 생성된 음파신호를 제1 및 제2챔버(110,120) 각각으로 전달함으로써, 제1 및 제2실시예의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체와 다른 주파수 대역폭을 가지는 음파를 제3실시예의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체에서 출력할 수 있는 것이다.Even in this case, each of the fourth and fifth
전술된 본 발명의 제2 및 제3실시예예에 의한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 제3 내지 제5압전소자(320) 각각은 압전층과 상기 압전층에 적층된 상부전극으로 구성되며, 상기 제3 내지 제5압전소자(320)를 구동하기 위하여 상기 상부전극이 플러스전극으로 사용되고 상기 하우징(100)이 공통 마이너스전극으로 사용되도록 구성된다.Each of the third to fifth
한편, 본 발명에서는 도 8과 같이 제1 및 제2챔버(110,120)를 구분하는 격벽(150)을 하우징(100)의 용기형상의 하부 케이스(102) 내측을 횡단하여 배치함으로써, 제1 및 제2챔버(110,120)를 반원판 형상의 공간으로 형성할 수 있다.On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 8, by placing the
이렇게 격벽(150)의 형상 및 배치를 다르게 하여 제1 및 제2챔버(110,120)의 공간 형상을 다양하게 변형시킬 수 있으며, 이로 인한 음파 발생용 트랜스듀서 구조체의 주파수 대역폭을 변화시킬 수 있다. 그리고, 음파 발생용 트랜스듀서 구조체 외부로 출력되는 음파는 지향성도 변화될 수 있다.By changing the shape and arrangement of the
상술된 본 발명의 음파 발생용 트랜스듀서 구조체는 수중에서 잠수함 탐지를 위한 수중음파를 발생하기 위한 용도(예컨대, 구축함 소나용 트랜스듀서)로 사용될 수도 있고, 다양한 산업상에서 확대 대역폭을 가지는 음파를 출력하는 용도로 사용될 수 있다.The above-described transducer structure for generating sound waves of the present invention may be used for generating underwater sound waves for submarine detection in water (eg, a transducer for destroyer sonar), and outputs sound waves having an extended bandwidth in various industries. Can be used for purposes.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서도 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You will understand that you can. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.
100:하우징 101,102:케이스
101a:상부영역 101b:하부영역
107:경사면 110,120:제1 및 제2챔버
150:격벽 210,220:제1 및 제2압전소자
300:제3압전소자 310,320:제4 및 제4압전소자100:
101a: upper region 101b: lower region
107:
150:
300: third piezoelectric element 310,320: fourth and fourth piezoelectric elements
Claims (9)
상기 하우징 내부에 형성되며, 격벽으로 분리되어 각각 밀폐되고 내부에 공기가 내장되어 음파신호에 독립적으로 반응 및 공진하여 음파를 발생시키는 복수 개의 챔버; 및
상기 하우징의 일측면에 부착되어 복수 개의 상기 챔버를 가진하는 적어도 하나의 압전소자를 포함하되,
상기 격벽은 링형상으로 형성되고, 복수 개의 상기 챔버는 중앙에 형성된 원통형 제1챔버와, 그를 둘러싸는 링형상의 제2챔버로 이루어져, 동심원 패턴으로 배치되어, 상기 제1챔버에서 발생된 제1음파가 상기 동심원 패턴 내측에서 외측으로 출력되어 상기 제2챔버에서 상기 제1음파와, 상기 제2챔버에서 발생된 제2음파가 자발적으로 합쳐지는 음파 발생용 트랜스듀서 구조체.Cylindrical housing;
A plurality of chambers formed inside the housing, separated by a partition wall, each sealed, and having air inside to independently react and resonate with the sound wave signal to generate sound waves; And
At least one piezoelectric element attached to one side of the housing and having a plurality of the chambers,
The partition wall is formed in a ring shape, and the plurality of chambers are composed of a cylindrical first chamber formed in the center and a ring-shaped second chamber surrounding the partition wall, and are arranged in a concentric pattern, and the first chamber is generated in the first chamber. A sound wave generating transducer structure in which sound waves are output from the inside of the concentric pattern to the outside so that the first sound waves in the second chamber and the second sound waves generated in the second chamber are spontaneously combined.
상기 압전소자는, 상기 챔버를 형성하는 벽면에 밀착하여 부착되며, 복수 개로 이루어져 복수 개의 상기 챔버마다 각각 배치되는 음파 발생용 트랜스 듀서 구조체.The method of claim 1,
The piezoelectric element is attached in close contact with a wall surface forming the chamber, and consists of a plurality of transducer structures for sound wave generation that are respectively disposed for each of the plurality of chambers.
복수 개의 상기 챔버는 내부의 형상 또는 부피가 서로 다르게 형성되는 음파 발생용 트랜스듀서 구조체.The method of claim 2,
A transducer structure for generating sound waves in which the plurality of chambers have different internal shapes or volumes.
상기 압전소자는 원반형 또는 링형상으로 형성되어 상기 하우징의 밑면에 부착되는 음파 발생용 트랜스듀서 구조체.The method of claim 1,
The piezoelectric element is formed in a disk shape or a ring shape and attached to a bottom surface of the housing for generating sound waves.
상기 챔버는 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어진 상기 하우징 내부에 형성된 공간으로 이루어져 상기 하우징이 상기 챔버의 벽면이 되는 음파 발생용 트랜스듀서 구조체.The method of claim 1,
The chamber is formed of a space formed inside the housing made of a conductive metal material, and the housing is a transducer structure for generating sound waves that becomes a wall surface of the chamber.
상기 압전소자는, 복수 개가 쌍을 이루어 상기 챔버를 사이에 두고 양측 벽면에 각각 배치되는 음파 발생용 트랜스듀서 구조체.The method of claim 1,
The piezoelectric element is a transducer structure for generating sound waves that are formed in pairs and are respectively disposed on both side walls with the chamber interposed therebetween.
복수 개의 상기 챔버는 상기 압전소자 사이에 병렬로 배열되는 음파 발생용 트랜스듀서 구조체.The method of claim 7,
A plurality of the chambers are transducer structures for generating sound waves arranged in parallel between the piezoelectric elements.
상기 챔버를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 상기 압전소자는 동일한 크기와 형상으로 형성된 음파 발생용 트랜스듀서 구조체.The method of claim 7,
A pair of piezoelectric elements disposed with the chamber interposed therebetween is a transducer structure for generating sound waves having the same size and shape.
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