세상에서 가장 얇은 허리
1. 초음파 발생기
초음파를 연구하고 활용하기 위해 많은 초음파 발생기가 설계, 제작되어 왔다. 전반적으로 초음파 발생기는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 전기적 수단을 통해 초음파를 생성하는 것이고 다른 하나는 기계적 수단을 통해 초음파를 생성하는 것입니다. 전기적 방식에는 압전식, 자기변형식, 전기식 등이 포함됩니다. 기계적 방법에는 Galt 플루트, 액체 휘슬 및 기류 회전 플루트가 포함됩니다. 생성되는 초음파의 주파수, 전력, 음향 특성이 다르기 때문에 용도도 다릅니다. 현재 가장 일반적으로 사용되는 유형은 압전 초음파 발생기입니다.
2. 압전 초음파 발생기의 원리
압전 초음파 발생기는 실제로 압전 결정의 공진을 활용하여 작동합니다. 초음파 발생기의 내부 구조는 그림 1에 나와 있으며 두 개의 압전 칩과 공진판으로 구성됩니다. 압전 칩의 고유 진동 주파수와 동일한 주파수로 펄스 신호가 두 극에 적용되면 압전 칩이 공진하고 공진판을 구동하여 진동시켜 초음파를 생성합니다. 반대로, 두 전극 사이에 전압이 인가되지 않으면 공진판이 초음파를 받으면 압전 칩을 압축하여 진동시키고 기계적 에너지를 전기 신호로 변환하여 초음파 수신기가 됩니다.
3. 초음파 거리 측정기의 기본 원리
초음파 송신기는 특정 방향으로 초음파를 방출하고 동시에 타이밍을 시작합니다. 초음파는 공기 중에 전파되었다가 장애물을 만나면 즉시 되돌아옵니다. 초음파 수신기는 반사파를 수신하는 즉시 타이밍을 중지합니다. 공기 중 초음파의 전파 속도는 340m/s이다. 타이머에 기록된 시간 t를 기준으로 방출 지점과 장애물 사이의 거리(s)를 계산할 수 있으며 이는 s=340t/2입니다. 이것이 소위 시차 거리 측정 방법이다.
초음파 거리 측정의 원리는 이미 알려진 공기 중 초음파의 전파 속도를 이용하여 음파가 방출된 후 장애물에 반사되어 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하는 것입니다. 방출과 수신 사이의 시간차를 기반으로 방출 지점에서 장애물까지의 실제 거리가 계산됩니다. 초음파 거리측정의 원리는 레이더의 원리와 동일함을 알 수 있다.
