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META SLAB을 적용한 유속 측정용 초음파 트랜스듀서

  • 기술번호 : KST2019018311
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서에서, 탄성파를 발생시키는 압전체, 압전체와 연결되어 입사된 탄성파에 대하여 탄성파 모드 변환 공진 현상을 유도하는 메타 슬랩, 메타 슬랩과 연결되고 파이프의 외면에 부착되어 메타 슬랩을 통과한 탄성파를 파이프에 전달하는 웨지를 포함하고, 메타 슬랩은 이방성물질로서 두께가 하기 식 을 만족시킴으로서 고효율의 유속 측정이 가능하다.
Int. CL G01F 1/66 (2006.01.01) G01H 11/08 (2006.01.01)
CPC G01F 1/662(2013.01) G01F 1/662(2013.01) G01F 1/662(2013.01)
출원번호/일자 1020180090054 (2018.08.01)
출원인 서울대학교산학협력단
등록번호/일자 10-2026362-0000 (2019.09.23)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20190927) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2018.08.01)
심사청구항수 19

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 관악구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김윤영 서울특별시 관악구
2 권민우 서울특별시 관악구
3 양웅위 서울특별시 관악구
4 박춘광 서울특별시 관악구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 리앤목특허법인 대한민국 서울 강남구 언주로 **길 **, *층, **층, **층, **층(도곡동, 대림아크로텔)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 서울특별시 관악구
2 재단법인 파동에너지 극한제어 연구단 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2018.08.01 수리 (Accepted) 1-1-2018-0763534-23
2 [우선심사신청]심사청구(우선심사신청)서
[Request for Preferential Examination] Request for Examination (Request for Preferential Examination)
2018.11.09 수리 (Accepted) 1-1-2018-1115757-55
3 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment
2018.11.09 수리 (Accepted) 1-1-2018-1114627-50
4 [우선심사신청]선행기술조사의뢰서
[Request for Preferential Examination] Request for Prior Art Search
2018.11.13 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
5 [우선심사신청]선행기술조사보고서
[Request for Preferential Examination] Report of Prior Art Search
2018.11.19 수리 (Accepted) 9-1-2018-0063034-30
6 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2019.03.15 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2019-0192070-94
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2019.04.19 수리 (Accepted) 1-1-2019-0405766-46
8 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2019.04.19 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2019-0405767-92
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2019-5093546-10
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.05.23 수리 (Accepted) 4-1-2019-5101798-31
11 등록결정서
Decision to grant
2019.07.15 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2019-0509189-64
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.08.02 수리 (Accepted) 4-1-2019-5154561-59
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2020.11.25 수리 (Accepted) 4-1-2020-5265458-48
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
탄성파를 발생시키는 제1 압전체,상기 제1 압전체와 연결되어, 입사된 상기 탄성파에 대하여 제1 탄성파 모드 변환 공진 현상을 유도하는 제1 메타 슬랩,상기 제1 메타 슬랩과 연결되고 파이프의 외면에 부착되어, 상기 제1 메타 슬랩을 통과한 탄성파를 제1 입사각으로 상기 파이프에 전달하는 제1 웨지,상기 파이프의 외면에 부착되어, 상기 파이프를 통과한 상기 탄성파를 받아들이는 제2 웨지,상기 제2 웨지와 연결되어, 입사된 상기 탄성파에 대하여 제2 탄성파 모드 변환 공진 현상을 유도하는 제2 메타 슬랩,상기 제2 메타 슬랩에 연결되어 탄성파를 수신하는 제2 압전체를 포함하고,상기 제1 메타 슬랩 및 상기 제2 메타 슬랩은 이방성매질로서 각각의 두께가 하기 식 (1)을 만족시키며, 식 (1)(d: 메타 슬랩의 미소구조의 단위 셀 두께, m: 홀수인 정수, nFS와 nSS: 각각 빠른 스큐 모드(fast skew mode)와 느린 스큐 모드(slow skew mode)에 해당하는 서로 소인 정수, λFS: 빠른 스큐 모드 파장, λss: 느린 스큐 모드 파장, odd: 홀수인 정수)상기 제1 메타 슬랩 및 상기 제2 메타 슬랩의 미소구조는 단일계층(monolayer) 또는 다중계층(multilayer) 구조인,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 구비한 유속 측정 장치
2 2
제1항에 있어서,상기 제1 메타 슬랩은 하기 식 (2)를 만족시키고, 식 (2)(Z: 제1 메타 슬랩의 임피던스, ρ: 제1 메타 슬랩의 질량밀도, C11: 제1 메타 슬랩의 유효 종탄성계수, C66: 제1 메타 슬랩의 유효 횡탄성계수, C16: 제1 메타 슬랩의 모드결합 탄성계수, ρ0A: 탄성파가 제1 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 질량 밀도, c11A: 탄성파가 제1 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 종탄성계수, ρ0B: 탄성파가 제1 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 질량 밀도, c66B: 탄성파가 제1 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 횡탄성계수)상기 제2 메타 슬랩은 하기 식 (3)을 만족시키는, 식 (3)(Z: 제2 메타 슬랩의 임피던스, ρ: 제2 메타 슬랩의 질량밀도, C11: 제2 메타 슬랩의 유효 종탄성계수, C66: 제2 메타 슬랩의 유효 횡탄성계수, C16: 제2 메타 슬랩의 모드결합 탄성계수, ρ0A: 탄성파가 제2 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 질량 밀도, c66A: 탄성파가 제2 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 횡탄성계수, ρ0B: 탄성파가 제2 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 질량 밀도, c11B: 탄성파가 제2 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 종탄성계수)메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 구비한 유속 측정 장치
3 3
제2항에 있어서,상기 제1 메타 슬랩과 상기 제2 메타 슬랩은 각각의 상기 유효 종탄성계수와 상기 유효 횡탄성계수가 일치하고,상기 빠른 스큐 모드와 상기 느린 스큐 모드의 파동 진동 방향은 각각 +45도와 -45도의 각도를 이루는,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 구비한 유속 측정 장치
4 4
제1항에 있어서,상기 제1 메타 슬랩과 상기 제2 메타 슬랩의 유효 종탄성계수와 유효 횡탄성계수가 일치하고,상기 빠른 스큐 모드와 상기 느린 스큐 모드의 파동 진동 방향은 각각 +45도와 -45도의 각도를 이루는,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 구비한 유속 측정 장치
5 5
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제1 메타 슬랩과 상기 제2 메타 슬랩 각각의 모드결합 탄성계수는 하기 식 (4)를 만족하는,C16 ≠ 0,C16 003c# (C11 + C66)/4 식 (4)(C11: 메타 슬랩의 유효 종탄성계수, C66: 메타 슬랩의 유효 횡탄성계수, C16: 메타 슬랩의 모드결합 탄성계수)메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 구비한 유속 측정 장치
6 6
제5항에 있어서, 상기 제1 메타 슬랩은 상기 식 (1), 상기 식 (2), 상기 식 (3), 상기 식 (4)를 만족하고 상기 유효 종탄성계수와 상기 유효 횡탄성계수가 일치하여 완전모드변환을 일으키고, 하기 식 (5-1)을 만족하며 식 (5-1)(C11: 제1 메타 슬랩의 유효 종탄성계수, C66: 제1 메타 슬랩의 유효 횡탄성계수, C16: 제1 메타 슬랩의 모드결합 탄성계수, ρ: 제1 메타 슬랩의 질량밀도, nFS와 nSS: 각각 빠른 스큐 모드와 느린 스큐 모드에 해당하는 서로 소인 정수, ρ0A: 탄성파가 제1 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 질량 밀도, c11A: 탄성파가 제1 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 종탄성계수, ρ0B: 탄성파가 제1 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 질량 밀도, c66B: 탄성파가 제1 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 횡탄성계수, fFMC: 완전모드변환이 일어나는 설정주파수, d: 메타 슬랩의 미소구조의 단위 셀 두께),상기 제2 메타 슬랩은 상기 식 (1), 상기 식 (2), 상기 식 (3), 상기 식 (4)를 만족하고 종탄성계수와 횡탄성계수가 일치하여 완전모드변환을 일으키고, 하기 식 (5-2)를 만족하는 식 (5-2)(C11: 제2 메타 슬랩의 유효 종탄성계수, C66: 제2 메타 슬랩의 유효 횡탄성계수, C16: 제2 메타 슬랩의 모드결합 탄성계수, ρ: 제2 메타 슬랩의 질량밀도, nFS와 nSS: 각각 빠른 스큐 모드와 느린 스큐 모드에 해당하는 서로 소인 정수, ρ0A: 탄성파가 제2 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 질량 밀도, c66A: 탄성파가 제2 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 횡탄성계수, ρ0B: 탄성파가 제2 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 질량 밀도, c11B: 탄성파가 제2 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 종탄성계수, fFMC: 완전모드변환이 일어나는 설정주파수, d: 메타 슬랩의 미소구조의 단위 셀 두께),메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 구비한 유속 측정 장치
7 7
제5항에 있어서상기 파이프의 재질이 고분자 수지의 그룹 중에서 선택된 하나의 고분자 수지인 경우, 상기 제1 웨지와 상기 제2 웨지의 재질은 고분자 수지이고,상기 파이프의 재질이 금속인 경우, 상기 제1 웨지와 상기 제2 웨지의 재질은 알루미늄 또는 스테인레스 스틸인,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 구비한 유속 측정 장치
8 8
제1 압전체가 탄성파를 발생시키는 단계(S1),이방성매질로서 두께가 하기 식 (6)을 만족하는 제1 메타 슬랩에서 상기 제1 압전체에서 발생시킨 상기 탄성파를 받아들이는 단계(S2) 식 (6)(d: 메타 슬랩의 단위 셀 두께, m: 홀수인 정수, nFS와 nSS: 각각 빠른 스큐 모드와 느린 스큐 모드에 해당하는 서로 소인 정수, λFS: 빠른 스큐 모드 파장, λss: 느린 스큐 모드 파장, odd: 홀수인 정수),제1 웨지에서 상기 제1 메타 슬랩을 통과한 상기 탄성파를 받아들이는 단계(S3),상기 제1 웨지에서 상기 탄성파를 제1 입사각으로 파이프에 입사시키는 단계(S4),제2 웨지에서 상기 파이프를 통과한 상기 탄성파를 받아들이는 단계(S5),이방성매질로서 두께가 상기 식 (6)을 만족하는 제2 메타 슬랩에서 상기 제2 웨지를 통과한 상기 탄성파를 받아들이는 단계(S6),제2 압전체가 상기 제2 메타 슬랩을 통과한 상기 탄성파를 감지하는 단계(S7),감지된 상기 탄성파를 이용하여 하기 식 (7)에 의하여 상기 파이프를 흐르는 유체의 유속을 결정하는 단계(S8) 식 (7)(D: 파이프의 내경, θ3L: 물에서의 종파 투과각, Δt1: 탄성파의 방향이 유체의 흐름방향과 같을 때의 송수신 신호 시간차, Δt2: 탄성파의 방향이 유체의 흐름방향과 반대일 때의 송수신 신호 시간차)를 포함하는,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 이용한 유속 측정 방법
9 9
제8항에 있어서,상기 이방성매질로서 두께가 식 (6)을 만족하는 제1 메타 슬랩에서 상기 제1 압전체에서 발생시킨 상기 탄성파를 받아들이는 단계(S2) 및 상기 제1 웨지에서 상기 제1 메타 슬랩을 통과한 상기 탄성파를 받아들이는 단계(S3)는 제1 압전체, 제1 메타 슬랩, 제1 웨지가 하기 식 (8)을 만족시켜 임피던스 매칭이 되고, 식 (8)(Z: 제1 메타 슬랩의 임피던스, ρ: 제1 메타 슬랩의 질량밀도, C11: 제1 메타 슬랩의 유효 종탄성계수, C66: 제1 메타 슬랩의 유효 횡탄성계수, C16: 제1 메타 슬랩의 모드결합 탄성계수, ρ0A: 탄성파가 제1 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 질량 밀도, c11A: 탄성파가 제1 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 종탄성계수, ρ0B: 탄성파가 제1 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 질량 밀도, c66B: 탄성파가 제1 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 횡탄성계수)상기 제2 웨지에서 상기 파이프를 통과한 상기 탄성파를 받아들이는 단계(S5) 및 상기 이방성매질로서 두께가 상기 식 (6)을 만족하는 제2 메타 슬랩에서 상기 제2 웨지를 통과한 상기 탄성파를 받아들이는 단계(S6)는 제2 웨지, 제2 메타 슬랩, 제2 압전체가 하기 식 (9)를 만족시켜 임피던스 매칭이 되는 식 (9)(Z: 제2 메타 슬랩의 임피던스, ρ: 제2 메타 슬랩의 질량밀도, C11: 제2 메타 슬랩의 유효 종탄성계수, C66: 제2 메타 슬랩의 유효 횡탄성계수, C16: 제2 메타 슬랩의 모드결합 탄성계수, ρ0A: 탄성파가 제2 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 질량 밀도, c66A: 탄성파가 제2 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 횡탄성계수, ρ0B: 탄성파가 제2 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 질량 밀도, c11B: 탄성파가 제2 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 종탄성계수)메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 이용한 유속 측정 방법
10 10
제9항에 있어서,상기 제1 메타 슬랩과 상기 제2 메타 슬랩의 상기 유효 종탄성계수와 상기 유효 횡탄성계수가 일치하고,상기 빠른 스큐 모드와 상기 느린 스큐 모드의 파동 진동 방향이 각각 +45도와 -45도의 각도를 이루는,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 이용한 유속 측정 방법
11 11
제8항에 있어서,상기 제1 메타 슬랩과 상기 제2 메타 슬랩의 유효 종탄성계수와 유효 횡탄성계수가 일치하고,상기 빠른 스큐 모드와 상기 느린 스큐 모드의 파동 진동 방향이 각각 +45도와 -45도의 각도를 이루는,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 이용한 유속 측정 방법
12 12
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제1 메타 슬랩과 상기 제2 메타 슬랩 각각의 모드결합 탄성계수는 하기 식 (10)을 만족하는,C16 ≠ 0,C16 003c# (C11 + C66)/4 식 (10)메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서를 이용한 유속 측정 방법
13 13
탄성파를 발생시키는 압전체,상기 압전체와 연결되어, 입사된 상기 탄성파에 대하여 탄성파 모드 변환 공진 현상을 유도하는 메타 슬랩,상기 메타 슬랩과 연결되고 파이프의 외면에 부착되어, 상기 메타 슬랩을 통과한 상기 탄성파를 제1 입사각으로 상기 파이프에 전달하는 웨지,를 포함하고,상기 메타 슬랩은 이방성매질로서 두께가 하기 식 (11)을 만족시키며, 식 (11)(d: 메타 슬랩의 미소구조의 단위 셀 두께, m: 홀수인 정수, nFS와 nSS: 각각 빠른 스큐 모드와 느린 스큐 모드에 해당하는 서로 소인 정수, λFS: 빠른 스큐 모드 파장, λss: 느린 스큐 모드 파장, odd: 홀수인 정수) 상기 메타 슬랩의 미소구조는 단일계층 또는 다중계층 구조인,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서
14 14
제13항에 있어서,상기 메타 슬랩은 하기 식 (12)를 만족시키는, 식 (12)(Z: 메타 슬랩의 임피던스, ρ: 메타 슬랩의 질량밀도, C11: 메타 슬랩의 유효 종탄성계수, C66: 메타 슬랩의 유효 횡탄성계수, C16: 메타 슬랩의 모드결합 탄성계수, ρ0A: 탄성파가 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 질량 밀도, c11A: 탄성파가 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 종탄성계수, ρ0B: 탄성파가 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 질량 밀도, c66B: 탄성파가 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 횡탄성계수)메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서
15 15
제14항에 있어서,상기 메타 슬랩은 상기 유효 종탄성계수와 상기 유효 횡탄성계수가 일치하고,상기 빠른 스큐 모드와 상기 느린 스큐 모드의 파동 진동 방향은 각각 +45도와 -45도의 각도를 이루는,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서
16 16
제13항에 있어서,상기 메타 슬랩의 유효 종탄성계수와 유효 횡탄성계수가 일치하고,상기 빠른 스큐 모드와 상기 느린 스큐 모드의 파동 진동 방향은 각각 +45도와 -45도의 각도를 이루는,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서
17 17
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,상기 메타 슬랩의 모드결합 탄성계수는 하기 식 (13)를 만족하는,C16 ≠ 0,C16 003c# (C11 + C66)/4 식 (13)메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서
18 18
제17항에 있어서, 메타 슬랩은 상기 식 (11), 상기 식 (12), 상기 식 (13)을 만족하고 상기 유효 종탄성계수와 상기 유효 횡탄성계수가 일치하여 완전모드변환을 일으키고, 하기 식 (14)를 만족하는 식 (14)(C11: 메타 슬랩의 유효 종탄성계수, C66: 메타 슬랩의 유효 횡탄성계수, C16: 메타 슬랩의 모드결합 탄성계수, ρ: 메타 슬랩의 질량밀도, nFS와 nSS: 각각 빠른 스큐 모드와 느린 스큐 모드에 해당하는 서로 소인 정수, ρ0A: 탄성파가 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 질량 밀도, c11A: 탄성파가 메타 슬랩으로 입사해 들어오는 배경매질의 종탄성계수, ρ0B: 탄성파가 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 질량 밀도, c66B: 탄성파가 메타 슬랩을 통과해 나가는 배경매질의 횡탄성계수, fFMC: 완전모드변환이 일어나는 설정주파수, d: 메타 슬랩의 미소구조의 단위 셀 두께),메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서
19 19
제17항에 있어서상기 파이프의 재질이 고분자 수지의 그룹 중에서 선택된 하나의 고분자 수지인 경우, 상기 웨지의 재질은 고분자 수지이고,상기 파이프의 재질이 금속인 경우, 상기 웨지의 재질은 알루미늄 또는 스테인레스 스틸인,메타 슬랩을 적용한 초음파 트랜스듀서
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1 CN110972494 CN 중국 DOCDBFAMILY
2 WO2020027409 WO 세계지적재산권기구(WIPO) DOCDBFAMILY
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1 과학기술정보통신부 서울대학교 글로벌프론티어사업 탄성 극한물성 시스템 연구