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초음파 트랜스 듀서에 있어서, 중앙개구부가 형성되며, 초음파를 가진 시키는 초음파 가진기; 상기 초음파 가진기로부터 초음파를 입사받고, 입사되는 초음파를 초점부근에서 집속시키며, 중앙개구부가 형성되며, 중심점을 기준으로 동심원 형상으로 배치되는 복수의 동심원 영역을 갖고, 상기 동심원 영역은 중심점부터 반경방향으로, 입사되는 음파를 차음시키는 차음영역과, 음파를 투과시키는 투과영역이 교차되며 형성되는 음향렌즈; 및일측 끝단부가 상기 초음파 가진기의 중앙개구부와, 상기 음향렌즈의 중앙개구부에 위치되어, 반사된 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서
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제 1항에 있어서, 상기 초음파 가진기는 압전소자와, 상기 압전소자를 진동시키기 위해 전압을 인가받는 전극층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서
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제 1항에 있어서, 상기 음향렌즈는 양면이 평평한 면으로 구성되며 두께가 일정한 판형태이고, 상기 동심원 영역 내 복수의 차음영역과 투과영역 각각의 반경은, 설정된 음향렌즈의 초점거리와, 설정된 음파의 주파수로부터 결정되는 전달매질에서의 파장을 기반으로 연산되는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서
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제 3항에 있어서, 상기 동심원 영역 내 복수의 차음영역과 투과영역 각각의 반경은 이하의 수학식 1에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서:[수학식 1][수학식 2]수학식 1에서, m은 중심점부터 반경방향으로 순차적인 상기 동심원 영역의 인덱스이고, λ는 전달매질에서의 음파 파장이고, F는 음향렌즈의 초점거리이고, Ra는 음향렌즈의 반경이고, λ는 전달매질에서의 음파 파장이고, m은 음향렌즈 내의 동심원 영역의 개수이다
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제 4항에 있어서, 상기 투과영역을 구성하는 투과물질은 유리 및 고무 중 적어도 어느 하나이고, 상기 차음영역을 구성하는 차음물질은 공기 또는, 음파의 산란과정을 유도하는 복합재와 음파의 산란과정에서 흡음재의 바탕을 메우는 매트릭스 재료(matrix material)갖는 흡음재인 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서
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집속 초음파 트랜스듀서에 있어서, 중앙개구부가 형성되며, 초음파를 가진 시키는 초음파 가진기; 상기 초음파 가진기의 일면에 구비되며, 중앙개구부가 형성된 제1전극층;중앙개구부가 형성되고, 상기 초음파 가진기의 타면에 구비되며, 중심점을 기준으로 동심원 형상으로 배치되는 복수의 동심원 영역을 갖고, 상기 동심원 영역은 중심점부터 반경방향으로 서로 특정간격 이격된 다수의 동심원 전극과, 상기 동심원 전극 사이 각각의 이격영역이 교차형성되는 제2전극층; 및일측 끝단부가 상기 초음파 가진기의 중앙개구부와, 상기 제1전극층과 제2전극층의 중앙개구부에 위치되어, 반사된 초음파 신호를 수신하는 초음파 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서
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제 1항 또는 제 6항에 있어서, 상기 초음파 수신부는 하이드로폰으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서
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제 7항에 있어서, 상기 하이드로폰의 일측 끝단부는 일측으로 점진적으로 직경이 감소되는 바늘형 하이드로폰인 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서
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제 6항에 있어서, 상기 초음파 가진기는 압전소자로 구성되고,상기 다수의 동심원 전극 중 적어도 어느 하나에 전압을 인가하는 전압인가부; 및설정된 초점거리를 갖도록, 선택된 다수의 동심원 전극에 전압을 인가하도록 상기 전압인가부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서
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제 9항에 있어서, 전압이 인가될 상기 동심원 전극의 선택은,설정된 초점거리와, 설정된 음파의 주파수로부터 결정되는 전달매질에서의 파장을 기반으로 연산된 동심원 영역의 반경에 기반하는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서
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제 10항에 있어서, 상기 동심원 영역 내 복수의 동심원 전극과 이격영역 각각의 반경은 이하의 수학식 1에 의해 연산되며, 제어부는 연산된 상기 동심원 영역 내 복수의 동심원 전극과 이격영역 각각의 반경에 부합되도록 전압이 인가될 동심원 전극을 선택하는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서:[수학식 1][수학식 2]수학식 1에서, m은 중심점부터 반경방향으로 순차적인 상기 동심원 영역의 인덱스이고, λ는 전달매질에서의 음파 파장이고, F는 초점거리이고,수학식 2에서, Ra는 선택된 동심원 전극 중 최외곽 동심원 전극의 반경이고, λ는 전달매질에서의 음파 파장이고, F는 초점거리이고, m은 선택된 동심원 영역의 개수이다
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제 1항 또는 제 6항에 있어서, 내부 상단 일측에 상기 초음파 가진기가 장착되는 하우징; 및상기 하우징 내부에 구비되는 초음파 흡수물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서
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제 1항에 따른 집속 초음파 트랜스듀서에 구비되는 음향렌즈를 설계하는 방법에 있어서, 원하는 초음파 주파수와, 원하는 초점거리를 결정하는 단계; 전달매질 내에서의 초음파 파장을 연산하는 단계; 상기 초음파 파장과, 상기 초점거리를 기반으로, 동심원 영역 내 복수의 차음영역과 투과영역 각각의 반경을 연산하는 단계; 제작된 상기 음향렌즈의 반경을 초음파 가진기의 반경 내에서 결정하고, 상기 동심원 영역의 개수가 결정되는 단계; 및상기 동심원 영역의 개수와, 상기 음향렌즈의 반경과, 동심원 영역 내 복수의 차음영역과 투과영역 각각의 반경에 부합되도록 음향렌즈를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서의 음향렌즈 설계방법
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제 13항에 있어서, 상기 반경을 연산하는 단계는, 상기 동심원 영역 내 복수의 차음영역과 투과영역 각각의 반경은 이하의 수학식 1에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서의 음향렌즈 설계방법:[수학식 1][수학식 2]수학식 1에서, m은 중심점부터 반경방향으로 순차적인 상기 동심원 영역의 인덱스이고, λ는 전달매질에서의 음파 파장이고, F는 음향렌즈의 초점거리이고, 수학식 2에서, Ra는 음향렌즈의 반경이고, λ는 전달매질에서의 음파 파장이고, m은 음향렌즈 내의 동심원 영역의 개수이다
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제 6항에 따른 집속 초음파 트랜스듀서의 제어방법에 있어서, 원하는 초음파 주파수와, 원하는 초점거리를 결정하는 단계; 전달매질 내에서의 초음파 파장을 연산하는 단계; 상기 초음파 파장과, 상기 초점거리를 기반으로, 상기 동심원 영역 내 복수의 동심원 전극과 이격영역 각각의 반경을 연산하는 단계; 전압을 인가할 동심원 전극 중 최외곽 동심원 전극의 반경을 결정하고, 상기 전압을 인가할 동심원 전극의 개수가 결정되는 단계; 제어부는 연산된 상기 동심원 영역 내 복수의 동심원 전극과 이격영역 각각의 반경에 부합되도록 전압이 인가될 동심원 전극을 선택하는 단계; 및전압인가부가 선택된 동심원 전극에 전압을 인가하여 초음파 신호가 출력되는 단계; 및출력된 초음파 신호가 외부객체에 반사되고, 바늘형 하이드로폰으로 구성된 초음파 수신부가 반사된 초음파 신호를 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서의 제어방법
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제 15항에 있어서, 상기 반경을 연산하는 단계에서, 상기 동심원 영역 내 복수의 동심원 전극과 이격영역 각각의 반경은 이하의 수학식 1에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 바늘형 초음파 수신기가 적용된 집속 초음파 트랜스듀서의 제어방법:[수학식 1][수학식 2]수학식 1에서, m은 중심점부터 반경방향으로 순차적인 상기 동심원 영역의 인덱스이고, λ는 전달매질에서의 음파 파장이고, F는 초점거리이고,수학식 2에서, Ra는 선택된 동심원 전극 중 최외곽 동심원 전극의 반경이고, λ는 전달매질에서의 음파 파장이고, F는 초점거리이고, m은 선택된 동심원 영역의 개수이다
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