| 1. 초음파란 무엇인가? |
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| 초음파의 특징 |
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① 가청영역(16∼16000㎐ or 20∼20000㎐
이상의 주파수를 갖는 음파)
② 지향성이 날카롭다
③ 매질내를 직진한다.
④ 렌즈에서 집속, 확산 할수 있다.
⑤ 반사와 굴절을 한다.
⑥ 높은 에너지의 것은 파괴력이 있다.(4㎐/㎠이상 : 생체파괴)
⑦ 전파속도 : 고체>액체>기체(폐 병변진단에는 사용안함)
⑧ 광선과 유사한 성질 |
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1. 음파분류 |
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초저주파 ------- 20Hz 이하.
가청 주파수 ---- 20~20KHz
초 음 파 --------15KHz이상 |
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2. 초음파의 정의 |
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1) 인간이 들을 수 없는 (가청주파수 이상의) 높은 주파수의 음파.
2) 인간이 듣기위한 목적이 아니고 음파의 성질을 이용하여 물체, 물질의 물성적 변화와 계측등에 이용하는 음파. |
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3. 초음파 응용분야 |
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두께측정기,액면계,점도계,유량계, 누설탐지기,의료용진단기,어군탐지기,세정기,
제진기,분무기,건조기,가공기 |
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| 2. 초음파 관련 용어 |
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1.1 음파의 성질 |
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음파는 매질을 진동시키고 에너지만 전달한다. |
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1.2 음파의 속도와 변위 |
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v = f λ ( v: 속도, f: 주파수, λ: 파장 )
y = A sinω T ( y : 변위 ) |
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2. 주파수 (Frequency, f) |
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주기적 파형의 단위 시간당 반복 횟수로 주기의 역수와 같다.
단위는 보통 Hz를 사용하며 초당 파형의 진동수 cycle/sec와 같다. |
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3. 주기 ( Period ) |
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안번 진동하는데 걸리는 시간으로 한 파장만큼의 거리를 이동하는데 필요한 시간으로
주파수의 역수이다. 단순 조화파에서 주기 T, 주파수 f, 파장 그리고 위상 속도 V는 다음과 같은 관계를
갖는다.
T = 1 / f |
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4. 파 ( Wave ) |
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물체 내부에서 충격등에 의해 에너지 변화가 발생시 에너지가 인접부분으로 점진적으로
전달되는 현상.
파가 전파해 가는 물질을 매질이라하며 파가 생긴 원점을 파원이라한다. |
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5. 파장 ( Wavelength ) |
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파의 골과 골 마루와 마루 사이의 거리. 파면에 수직한 방향에서 측정하며 파장의
속도 v, 주파수 f 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.
λ = v / f |
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6. 음속 |
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음파가 매질(媒質) 속에서 전파되는 속도. 유체 속에서의 음파는 모두 종파(縱波)이며, 그 속도 c 는 유체의
부피탄성률을 k , 밀도를 ρ 라 할 때, --- -------------로
주어진다
기체의 경우에는 이상기체의 상태방정식에 따르면--------------------
로 주어진다. 여기서 R는 기체상수, M은 분자량, T는 기체의 절대온도, r는 정압비열(定壓比熱)과
정적비열(定積比熱)의 비이다. 따라서, c는-- ----- 에
비례하고 압력의 영향은 받지 않는다. 온도 t℃일 때 공기 속에서의 음속은
=331.5＋0.6(m/s)
가 된다. 즉 0℃일 때는 331.5m/s이며, 1℃가 오르면 음속은 0.6m/s가 빨라진다. 액체의
경우 거의 모든 액체에서의 음속은 1000∼1500m/s이며, 1℃가 오르면 2∼5m/s가 감소된다. 물
속에서의 음속은 온도와 더불어 증가하고 74℃에서 극대로 된다. 고체의 경우에는 공기 속에서와 같은 종파
외에 횡파가 존재한다. 고체 속에서의 음속은 결정의 상태, 결정축의 방향에 의존한다. 일반적으로 고체 속에서
온도가 오르면 음속은 감소된다.
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7. 예 |
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◈ 주파수 : 20kHz ( 1초에 200,000회 진동 )
◈ 주기 : 주파수의 역수 1/200,000Hz로 보면 0.000005초
◈ 파장 : 유속이 5cm/sec일때 λ = v / f 식에 대입하면 λ = 5/200,000 =1/40,000
= 0.000025cm(0.25μm) |
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