위상배열 초음파 변환자의 전기 임피던스 정합 효과 분석

Abstract

S 스캔 영상을 획득하는 위상배열 초음파탐상검사에서 결함/비결함 신호를 효과적으로 구분하려면감도와 분해능이 높고 대역폭이 넓은 위상배열 초음파 변환자가 요구된다. 이를 위해 압전소자, 전면정합층및 후면재의 물성 및 전기 임피던스 튜닝과 같은 변환자 설계 인자 분석에 관한 연구가 수행되고 있다. 본연구에서는 위상배열 초음파 변환자의 전기 임피던스 정합을 통한 분해능 및 감도를 개선하는 방법이 제안되었다. 세부적으로, L-정합, LC-정합과 같은 전기 임피던스 정합 회로를 KLM 모델에 적용하여 전기 임피던스 정합 전·후의 파형을 시뮬레이션하였다. 이후 실제 제작된 위상배열 초음파 변환자에 사용하여 정합 후의파형을 획득하여 정합 전·후의 응답 신호 크기를 비교·분석하였다. 결론적으로, 시뮬레이션 결과를 토대로LC-정합하여 제작된 위상배열 초음파의 A 스캔 신호를 측정한 결과 피크 전압 크기는 정합 전보다 약 6 dB 정도 증가하였으며, 향후 위상배열 초음파 변환자의 성능향상을 위해 사용될 수 있을 것으로 판단된다.