KR20150051762A - 펄스 반향의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기 및 그 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파 신호를 수신하는 초음파 변환기 방향에 곡면 형상의 반사판을 형성함으로써 수신 신호의 지향성을 향상시킬 수 있는 초음파 변환기 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일례와 관련된 고지향 수신을 위한 초음파 변환기는, 초음파 펄스를 외부로 출력하는 발신용 초음파 변환기, 상기 출력된 초음파 펄스의 적어도 일부인 제 1 초음파 펄스를 반사하는 반사판 및 상기 반사된 제 1 초음파 펄스 중 적어도 일부를 수신하는 수신용 초음파 변환기를 포함하되, 상기 반사판은 곡면으로 형성되고, 상기 수신용 초음파 변환기는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며, 상기 제 1 초음파 펄스는 상기 반사판의 곡면에 반사될 수 있다.
Description
본 발명은 초음파 신호를 발신 및 수신할 수 있는 초음파 변환기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파 신호를 수신하는 초음파 변환기 방향에 곡면 형상의 반사판을 형성함으로써 수신 신호의 지향성을 향상시킬 수 있는 초음파 변환기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
초음파 변환기(ultrasonic transducer)(이하, 초음파 변환기)는 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하거나, 반대로 초음파 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있는 장치이다.
초음파는 사람이 들을 수 있는 가청 주파수 대역보다 큰 20 ㎑를 넘는 주파수를 가지는 음파로서, 인간이 청각을 이용하여 들을 수 없다. 이러한 초음파는 다양한 분야에서 널리 활용되며 우리 삶에 많은 영역에서 편의를 제공해주고 있다.
예를 들어, 의료 영상 진단 기기에 사용될 수 있는데, 비침습적(non-invasive)으로 신체의 조직이나 기관의 사진이나 영상을 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한, 초음파 변환기는 외부 객체의 검지를 위하여 활용될 수도 있다. 즉, 초음파 변환기를 이용하여 초음파 신호를 출력한 후, 출력된 초음파 신호가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 경우 이를 수신하여 초음파 신호가 되돌아오는 데 걸리는 시간을 측정할 수 있다. 상기 측정된 시간을 이용하여 외부 객체의 존재 및 상기 외부 객체까지의 거리를 계산할 수 있다.
현재 일반적으로 많이 사용되고 있는 초음파 변환기는 자기장(magnetic field)을 이용하는 방식, 전기장을 이용하는 방식, 압전(piezoelectic) 물질을 이용하는 방식 세 가지가 있다.
이들 중 압전 물질을 이용하는 방식은 높은 주파수 대역(초음파 대역)에서 소형화에 비교적 유리하고 내구성도 뛰어 나서 많이 사용되어 있다.
압전 효과란 역학적인 진동이 가해졌을 때에 결정체(crystal)에 전위차가 발생하는 현상을 말한다. 이와 반대로 결정체에 전기장을 걸어주었을 때에 역학적인 진동이 발생하는 현상을 포함한다.
따라서, 압전소자를 이용한 초음파 변환기는 압전소자에 전기장을 인가하여 압전소자에서 발생되는 진동에 의해 초음파를 발생시키게 된다.
압전소자를 이루는 재료는 로셸염(Rochelle salt)과 수정(quartz)은 단결정(single crystal)이고, 타이타늄산바륨(Barium titanate, BaTiO3)과 Lead titanate(PbTiO3), Lead zirconate system(PbZrO3) 등은 복결정(multi-crystal)이다.
이러한 압전 특성을 이용하면 초음파 발생용 변환기, 수신용 변환기, 발신/수신 겸용 변환기를 만들 수 있다.
한편, 초음파 변환기를 외부 객체의 감지나 장애인용 시각 보조장치 등에 사용하는 경우, 일반적으로 출력되는 초음파 신호의 지향성은 크게 상관이 없으나, 초음파 신호의 수신 시에는 높은 지향성을 갖는 것이 요구된다.
즉, 초음파 신호를 발신하는 경우에는 여러 방향으로 초음파 신호를 출력하기 때문에 지향성이 크게 문제되지 않았으나, 초음파 신호를 수신하는 경우에는 수신되는 방향에 반사체가 있는 것을 정확하게 파악하여야 하기 때문에 높은 지향성을 갖는 것이 필요하다.
그러나, 종래에는 높은 지향성을 갖는 초음파 변환기의 설계가 어려웠으며, 복잡한 절차를 수행하는 과정이 필요하였기 때문에 수신 지향성을 높이기가 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 초음파 신호를 이용한 외부 객체의 감지가 정밀하지 못하여 초음파 변환기의 실제 활용에 제한이 있었다는 문제점이 있었다.
이에 따라, 간단한 방법으로 초음파 신호의 수신에 높은 지향성을 갖는 초음파 변환기의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초음파 신호를 수신하는 초음파 변환기 방향에 곡면 형상의 반사판을 형성함으로써 수신 신호의 지향성을 향상시킬 수 있는 초음파 변환기 및 그 제어방법을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 초음파 신호를 수신하는 초음파 변환기 방향에 반사판을 형성함으로써 간단하고 효과적으로 수신 지향성을 향상시킬 수 있는 초음파 변환기를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 반사판의 곡률을 조정함으로써 손쉽고 저렴한 비용으로 수신 지향성을 조정할 수 있는 초음파 변환기를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 고지향 수신을 위한 초음파 변환기는, 초음파 펄스를 외부로 출력하는 발신용 초음파 변환기, 상기 출력된 초음파 펄스의 적어도 일부인 제 1 초음파 펄스를 반사하는 반사판 및 상기 반사된 제 1 초음파 펄스 중 적어도 일부를 수신하는 수신용 초음파 변환기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반사판은 곡면으로 형성되고, 상기 수신용 초음파 변환기는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며, 상기 제 1 초음파 펄스는 상기 반사판의 곡면을 통해 반사될 수 있다.
또한, 상기 곡면의 곡률과 관련된 제 1 범위에 따라 상기 수신용 초음파 변환기의 지향성이 조절되고, 상기 제 1 범위가 작을수록 상기 수신용 초음파 변환기의 지향성이 커지며, 상기 제 1 범위는, 상기 제 1 초음파 펄스 중 상기 수신용 초음파 변환기에 수신되는 초음파 펄스가 상기 반사판에 입사하는 각도의 범위일 수 있다.
또한, 상기 초음파 펄스가 수신되는 상기 수신용 초음파 변환기의 전면은, 상기 반사판을 향하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 초음파 펄스가 출력되는 상기 발신용 초음파 변환기의 전면은, 상기 수신용 초음파 변환기의 전면과 반대 방향을 향하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 발신용 초음파 변환기와 상기 수신용 초음파 변환기는 서로 이격되어 배치될 수 있다.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 다른 일례와 관련된 고지향 수신을 위한 초음파 변환기는, 초음파 펄스를 외부로 출력하는 초음파 변환기 및 상기 초음파 펄스의 적어도 일부인 제 1 초음파 펄스를 반사하는 반사판을 포함하되, 상기 초음파 변환기는 상기 제 1 초음파 펄스 중 적어도 일부를 수신할 수 있다.
또한, 상기 반사판은 곡면으로 형성되고, 상기 초음파 변환기는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며, 상기 제 1 초음파 펄스는 상기 반사판의 곡면에 반사될 수 있다.
또한, 상기 곡면의 곡률과 관련된 제 1 범위에 따라 상기 초음파 변환기의 지향성이 조절되고, 상기 제 1 범위가 작을수록 상기 초음파 변환기의 지향성이 커지며, 상기 제 1 범위는, 상기 제 1 초음파 펄스 중 상기 초음파 변환기에 수신되는 초음파 펄스가 상기 반사판에 입사하는 각도의 범위일 수 있다.
또한, 상기 초음파 펄스가 수신되는 상기 초음파 변환기의 전면은, 상기 반사판을 향하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 초음파 변환기는, 상기 초음파 펄스를 발생하거나 검출할 수 있는 제 1 압전재료 및 상기 초음파 펄스를 발생하거나 검출할 수 있는 제 2 압전재료를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 초음파 변환기는, 상기 제 1 압전재료의 임피던스를 매칭시키는 제 1 전면 정합재, 상기 제 2 압전재료의 임피던스를 매칭시키는 제 2 전면 정합재, 상기 제 1 압전재료와 상기 제 2 압전재료의 사이에 위치하여 상기 제 1 압전재료와 상기 제 2 압전재료 간에 흐르는 초음파 펄스인 반사파를 차단하는 후면재 및 상기 후면재의 중앙에 위치하여 상기 제 1 압전재료와 상기 제 2 압전재료 사이의 초음파 펄스의 흐름을 방지하는 공기층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 초음파 변환기는, 초음파 펄스를 발생하는 발신용 압전재료 및 초음파 펄스를 검출하는 수신용 압전재료를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 초음파 변환기는, 상기 초음파 펄스가 출력되는 상기 발신용 압전재료의 전면에 위치하여 상기 발신용 압전재료의 임피던스를 매칭시키는 제 1 전면 정합재, 상기 초음파 펄스가 수신되는 상기 수신용 압전재료의 전면에 위치하여 상기 수신용 압전재료의 임피던스를 매칭시키는 제 2 전면 정합재, 상기 발신용 압전재료와 상기 수신용 압전재료의 사이에 위치하여 상기 발신용 압전재료와 상기 수신용 압전재료 간에 흐르는 초음파 펄스인 반사파를 차단하는 후면재 및 상기 발신용 압전재료의 후면에 위치하여 상기 발신용 압전재료에서 발생된 초음파 펄스가 상기 수신용 압전재료에 검출되는 것을 방지하는 공기 후면층을 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 제어방법은, 초음파 펄스를 외부로 발신하는 단계, 상기 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 단계, 상기 되돌아온 초음파 펄스의 적어도 일부인 제 1 초음파 펄스가 반사판에 의하여 반사되는 단계 및 상기 제 1 초음파 펄스 중 적어도 일부가 수신용 초음파 변환기로 수신되는 단계를 포함하되, 상기 반사판은 곡면으로 형성되고, 상기 수신용 초음파 변환기는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며, 상기 제 1 초음파 펄스는 상기 반사판의 곡면에 반사될 수 있다.
한편, 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 제어방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있고, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 상기 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 제어방법은, 초음파 펄스를 외부로 발신하는 단계, 상기 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 단계, 상기 되돌아온 초음파 펄스의 적어도 일부인 제 1 초음파 펄스가 반사판에 의하여 반사되는 단계 및 상기 제 1 초음파 펄스 중 적어도 일부가 수신용 초음파 변환기로 수신되는 단계를 포함하되, 상기 반사판은 곡면으로 형성되고, 상기 수신용 초음파 변환기는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며, 상기 제 1 초음파 펄스는 상기 반사판의 곡면에 반사될 수 있다.
본 발명은 초음파 신호를 수신하는 초음파 변환기 방향에 곡면 형상의 반사판을 형성함으로써 수신 신호의 지향성을 향상시킬 수 있는 초음파 변환기 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 초음파 신호를 수신하는 초음파 변환기 방향에 반사판을 형성함으로써 간단하고 효과적으로 수신 지향성을 향상시킬 수 있는 초음파 변환기를 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 반사판의 곡률을 조정함으로써 손쉽고 저렴한 비용으로 수신 지향성을 조정할 수 있는 초음파 변환기를 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따라 구현될 수 있는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 일 실시례를 나타낸다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 적용될 수 있는 압전소자를 이용한 양방향 초음파 변환기의 실시례를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일례에 따라 수행될 수 있는 초음파 펄스의 흐름을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 다른 일 실시례를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 블록 구성도의 일례를 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구현될 수 있는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 일 실시례를 나타낸다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 적용될 수 있는 압전소자를 이용한 양방향 초음파 변환기의 실시례를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일례에 따라 수행될 수 있는 초음파 펄스의 흐름을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 다른 일 실시례를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 블록 구성도의 일례를 나타낸 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
일반적으로 초음파 변환기는 우리 일상에 필수불가결한 전자/통신기기, 의료기기, 계측장비 등에 널리 활용되며 삶의 많은 영역에서 편의를 제공하고 있다. 이러한 초음파 변환기는 특히 수신 지향성이 크게 설계되는 것이 그 활용에 유리하다.
그러나, 종래의 초음파 변환기는 초음파 신호의 수신 지향성을 높게 설계하기가 곤란하였으며, 복잡한 프로세스를 이용하여 지향성을 조절하여야 하기 때문에 사용자의 필요와 용도에 따른 수신 지향성의 설계가 쉽지 않았다.
이는 초음파 변환기를 다양한 분야에 활용하는 데 큰 제약 사항이었고, 특히 정밀한 계측이 필요한 분야에서는 활용이 더욱 어려웠으며, 초음파 변환기를 대신하는 다른 장비를 이용하다 보면 비용 면에서도 문제점이 있었다.
본 발명은 간단한 방법으로 손쉽게 수신 지향성을 향상시킬 수 있는 초음파 변환기를 제안하고자 한다.
이하에서는, 본 발명이 제안하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기를 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 5를 참조하여 고지향 수신을 위한 초음파 변환기에 적용될 수 있는 구성을 살펴본다. 도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 블록 구성도의 일례를 나타낸 것이다. 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)는 반사판(10), 초음파 변환기(20), 출력부(30), 통신부(40), 메모리(50), 인터페이스부(60), 사용자 입력부(70), 전원공급부(80), 제어부(90) 등을 포함할 수 있다. 단, 도 5에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기가 구현될 수도 있다.
이하 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
반사판(10)과 초음파 변환기(20)는 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)를 구성하는 핵심적인 기계 장치이다. 초음파 변환기(20)는 발신용 초음파 변환기(21)와 수신용 초음파 변환기(22)로 구분될 수 있으며, 하나의 초음파 변환기(20)로 초음파 펄스의 발신과 수신 동작을 수행하는 것도 가능하다.
반사판(10)은 외부에서 들어오는 초음파 펄스를 반사시키며, 상기 반사된 초음파 펄스의 일부가 초음파 변환기(20) 방향으로 향하도록 곡면으로 형성될 수 있다.
발신용 초음파 변환기(21)는 수신용 초음파 변환기(22)의 감지 대상이 되는 초음파 펄스를 출력하는 장치이다. 발신용 초음파 변환기(21)는 수신용 초음파 변환기(22)와 함께 설치되거나 별도로 설치될 수 있다. 발신용 초음파 변환기(21)에서 외부로 출력된 초음파 펄스는 외부 객체에 반사되어 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)에 되돌아오게 되며, 되돌아온 초음파 펄스 중 일부가 반사판(10)에 반사되어 수신용 초음파 변환기(22)에 입사될 수 있다. 수신용 초음파 변환기(22)는 입사된 상기 초음파 펄스를 감지하여 외부 객체의 존재나 외부 객체까지의 거리 등 외부 객체와 관련된 위치정보를 파악할 수 있다.
수신용 초음파 변환기(22)는 반사판(10)에 의하여 반사된 초음파 펄스 중 일부를 감지하여 외부 객체를 탐지할 수 있다. 수신용 초음파 변환기(22)는 초음파 펄스 수신에 대한 지향성을 향상시키기 위하여 반사판(10)의 곡면 내측에 적절한 위치에 배치될 수 있다.
한편, 출력부(30)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 알람부(34), 디스플레이부(36) 등이 포함될 수 있다.
알람부(34)는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)에서 발생되는 이벤트의 예로는 사용자의 진행방향에 외부 객체의 존재, 기 설정된 지역에 위치한 외부 객체의 존재 등이 있다.
알람부(34)는 오디오 신호나 비디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. 상기 비디오 신호는 디스플레이부(36)를 통해서도 출력될 수 있으므로, 이 경우 상기 디스플레이부(36)는 알람부(34)의 일종으로 분류될 수도 있다.
디스플레이부(36)는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)에서 처리되는 정보를 표시(출력)할 수 있다. 예를 들어, 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)에 의하여 탐지된 외부 객체의 존부 또는 위치 정보를 출력할 수 있고, 그와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시할 수 있으며, 통신부(40)를 통하여 송/수신된 영상, UI, GUI 등을 표시할 수 있다.
또한, 디스플레이부(36)는 야간이나 어두운 공간에서 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)를 사용하는 경우에 대비하기 위한 조명등으로 이용될 수도 있다.
상기 디스플레이부(36)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 통신부(40)는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)와 유/무선 통신 시스템 사이 또는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)와고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)가 위치한 네트워크 사이의 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(40)는 유/무선 인터넷 모듈(42), 근거리 통신 모듈(44) 및 위치정보 모듈(46) 등을 포함할 수 있다.
유/무선 인터넷 모듈(42)은 유/무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 수신전용 음향센서에 내장되거나 외장될 수 있다.
상기 무선 인터넷의 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE(Long Term Evolution) 등이 이용될 수 있다.
근거리 통신 모듈(44)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 상기 근거리 통신(short range communication)의 기술로는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, Infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
위치 정보 모듈(46)은 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다. 현재 기술에 의하면, 상기 GPS모듈은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.
한편, 메모리(50)는 제어부(90)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 탐지된 외부 객체의 위치 정보 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리(50)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다.
상기와 같은 메모리(50)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(50)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.
한편, 인터페이스부(60)는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(60)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다.
예를 들어, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트 등이 인터페이스부(60)에 포함될 수 있다.
한편, 사용자 입력부(70)는 사용자가 수신전용 음향센서의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다.
사용자 입력부(70)는 본 발명에 따라 표시되는 컨텐트들 중 두 개 이상의 컨텐트를 지정하는 신호를 사용자로부터 수신할 수 있다. 그리고, 두 개 이상의 컨텐트를 지정하는 신호는, 터치입력을 통하여 수신되거나, 하드키 및 소프트 키입력을 통하여 수신될 수 있다.
사용자 입력부(70)는 상기 하나 또는 둘 이상의 컨텐트들을 선택하는 입력을 사용자로부터 수신할 수 있다. 또한, 사용자로부터 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)가 수행할 수 있는 기능과 관련된 아이콘을 생성하는 입력을 수신할 수 있다.
상기와 같은, 사용자 입력부(70)는 방향키, 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.
한편, 전원공급부(80)는 제어부(90)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.
한편, 제어부(controller)(90)는 통상적으로 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 수신용 초음파 변환기(22)가 감지한 음파를 이용하여 외부 객체의 위치 정보 등을 판단하기 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다.
여기에 설명되는 다양한 실시례는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시례는 ASICs (Application Specific Integrated Circuits), DSPs (Digital Signal Processors), DSPDs (Digital Signal Processing Devices), PLDs (Programmable Logic Devices), FPGAs (Field Programmable Gate Arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시례들이 제어부(90) 자체로 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시례들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰인 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(50)에 저장되고, 제어부(90)에 의해 실행될 수 있다.
이하에서는, 상기 설시한 구성을 갖는 지향성을 향상시킨 수신전용 음향센서를 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명에 따라 구현될 수 있는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 일 실시례를 나타낸다.
본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)는 반사판(10)과 초음파 변환기(20) 등을 포함할 수 있다. 단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기가 구현될 수도 있다.
초음파 변환기(20)는 초음파 펄스를 외부로 출력하거나 외부에서 들어오는 초음파 펄스를 수신할 수 있다.
초음파 변환기(20)는 초음파 펄스를 외부로 출력하는 발신용 초음파 변환기(21)와 초음파 펄스를 수신하는 수신용 초음파 변환기(22)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시한 것과 같이, 발신용 초음파 변환기(21)와 수신용 초음파 변환기(22)는 서로 접하도록 구성될 수 있다.
발신용 초음파 변환기(21)와 수신용 초음파 변환기(22)를 포함하는 상기 초음파 변환기(20)의 구성을 살펴보기 위하여 도 2a와 도 2b를 먼저 참조한다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 적용될 수 있는 압전소자를 이용한 양방향 초음파 변환기의 실시례를 나타낸다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 적용될 수 있는 초음파 변환기(20)는 압전재료(Piezo-electric material)(24), 전면 정합재(Front acoustic impedance matching material)(25), 후면재(Backing material)(26), 공기층(Air gap)(27), 신호 전송선(28) 등으로 구성될 수 있다. 단, 본 발명에 적용 가능한 초음파 변환기(20)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 다른 구성으로 이루어진 초음파 변환기를 이용하여 실시하는 것도 가능하다.
압전재료(24)는 초음파 펄스를 외부로 발생하거나 외부에서 들어오는 초음파 펄스를 검출할 수 있는 소자이다. 압전재료(24)에 신호 전송선(28)을 이용하여 전기장을 인가하여 압전재료(24)에서 발생되는 진동에 의해 초음파가 발생될 수 있다.
전면 정합재(25)는 큰 초음파 에너지를 발생시키기 위한 소자이다. 일반적으로 공진 주파수와 동일한 주파수의 전기 펄스를 인가하면 가장 큰 초음파 에너지가 발생될 수 있으며, 상기 전면 정합재(25)는 압전재료(24)와 접합하여 임피던스 매칭을 시킬 수 있다.
또한, 전면 정합재(25)는 압전재료(24)에서 발생된 초음파 펄스가 외부로 잘 출력될 수 있도록 하고, 수신된 초음파 펄스가 압전재료(24)로 잘 들어올 수 있도록 할 수 있다.
임피던스가 매칭이 안되는 경우 반사파가 생길수 있는데, 후면재(26)는 상기 반사파를 차단하는 역할을 한다.
초음파 변환기(20)로 수신된 초음파 펄스는 전면 정합재(25)를 통하여 압전재료(24)로 들어오게 되며, 압전재료(24)로 들어온 초음파 펄스는 계속해서 진행하여 두 압전재료(24) 사이에 반사파를 형성할 수 있다.
후면재(26)는 초음파 펄스가 더 이상 투과되지 못하도록 이러한 반사파를 차단할 수 있다.
그러나, 후면재(26)의 길이는 초음파 변환기(20)의 구조 상 충분히 길게 형성될 수 없기 때문에 진행하는 초음파 펄스가 후면재(26)에 완전히 흡수되지 못하고 두 압전재료(24) 사이를 흐르게 될 수 있다. 이러한 현상을 크로스 톡(Cross-talk)이라고 한다.
공기층(27)은 후면재(26)의 중앙 부분에 위치하여 상기 크로스 톡을 방지할 수 있다.
도 2a의 초음파 변환기는 양방향에 있는 초음파 변환기가 동일한 중심 주파수와 동일한 대역폭을 가지기 때문에, 전기적으로 두 개의 초음파 변환기를 전기적으로 동일하게 취급하여 가진할 수 있다.
따라서, 양방향에 있는 두 개의 초음파 변환기를 발신용과 수신용의 구분 없이 사용할 수 있다.
즉, 사용자의 선택에 따라, 왼쪽에 있는 초음파 변환기를 발신용으로 사용하고 오른쪽에 있는 초음파 변환기를 수신용으로 사용할 수 있으며, 이와 달리 왼쪽에 있는 초음파 변환기를 수신용으로 사용하고 오른쪽에 있는 초음파 변환기를 발신용으로 사용하는 것도 가능하다.
한편, 도 2b를 참조하면, 본 발명에 적용될 수 있는 초음파 변환기(20)는 발신용 압전재료(24a), 수신용 압전재료(24b), 전면 정합재(25), 후면재(26), 공기 후면층(Air backing gap)(27a), 신호 전송선(28) 등으로 구성될 수 있다.
도 2a의 초음파 변환기와 달리, 발신용 압전재료(24a)와 수신용 압전재료(24b)가 별도로 구비되어 있다. 수신용 압전재료(24b)와 전면 정합재(25), 후면재(26)는 초음파 펄스를 수신하는 역할만을 하며, 발신용 압전재료(24a)와 전면 정합재(25), 후면재(26)는 초음파 펄스를 발신하는 역할만을 한다.
또한, 발신용 압전재료(24a)의 후면에는 공기 후면층(27a)이 형성되어 있다.
도 2b의 구성을 갖는 초음파 변환기(20)는 도 2a의 구성을 갖는 초음파 변환기(20)에 비하여 넓은 주파수 대역이 가질 수 있으나, 낮은 양호도(Quality factor)를 가질 수 있다. 따라서, 중심 주파수에서 발진 효율이 떨어질 수 있다.
그러나, 발신용 압전재료(24a)의 후면에 형성된 공기 후면층(27a)에 의하여 반사파가 형성되면서 양호도가 높게 설계되며, 출력 효율이 증가하게 된다.
따라서, 도 2b의 구성을 갖는 초음파 변환기(20)는 도 2a의 구성을 갖는 초음파 변환기(20)에 비하여 발신 효율이 크게 향상될 수 있으며, 동일한 전압을 이용하여 더 큰 초음파 신호를 생성할 수 있다.
다만, 도 2b의 구성을 갖는 초음파 변환기(20)의 경우에는 발신용과 수신용이 정해져 있기 때문에 수신용 압전재료(24b)가 있는 부분이 반사판(10)의 내측에 위치하도록 설계되어야 한다.
다시 도 1을 참조하면, 초음파 펄스가 수신되는 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)은 반사판(10)에 의하여 반사된 초음파 펄스가 수신될 수 있도록 반사판(10)을 향하도록 설치될 수 있다. 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a) 이외의 부분으로는 초음파 펄스가 수신되지 않는다.
또한, 초음파 펄스가 출력되는 발신용 초음파 변환기(21)의 전면(21a)은 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)과 반대 방향을 향하도록 설치될 수 있다. 따라서 출력된 초음파 펄스는 외부로 용이하게 방사될 수 있다.
한편, 반사판(10)은 외부에서 들어오는 초음파 펄스를 반사하고, 상기 반사된 초음파 펄스가 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)에 수신되도록 조절한다. 반사판(10)은 초음파 펄스가 완전 반사될 수 있도록 적절한 굴절율을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
반사판(10)은 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)가 수신하고자 하는 음파가 들어오는 방향을 향하여 설치된다.
상기 반사판(10)은 도 1에 도시한 것과 같이, 곡면으로 형성되는 것이 바람직하며, 반사판(10)으로 들어오는 초음파 펄스는 상기 곡면에 반사된다. 상기 반사판(10)의 곡면에서 반사되는 초음파 펄스는 스넬의 법칙(Snell's law)에 의하여 입사각과 동일한 크기의 각도로 반사된다.
초음파 변환기(20)는 반사판(10)의 곡면 내측에 위치하도록 설계되며, 따라서 반사판(10)에 의해 반사된 초음파 펄스 중 일부는 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)에 수신될 수 있다.
또한, 반사판(10)의 곡면의 곡률을 조절하여 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)의 수신 지향성을 원하는 범위로 설계할 수 있다.
반사판(10)으로 들어오는 초음파 펄스는 반사판(10)의 곡면에 반사되며, 스넬의 법칙에 의하여 반사되는 각도는 입사각과 동일하므로, 반사판(10)에 형성된 곡면의 곡률을 조절하면 수신 지향성을 원하는 범위로 설계할 수 있으며, 높은 지향성을 갖도록 설계할 수도 있다.
이하에서는, 상기 설시한 구성이 구비된 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 동작을 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일례에 따라 수행될 수 있는 초음파 펄스의 흐름을 나타낸다.
도 3a에 도시한 것과 같이, 발신용 초음파 변환기(21)의 전면(21a)에서는 초음파 펄스가 외부로 출력된다. 출력된 초음파 펄스는 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)가 활용되는 분야에 따라 다른 용도로 사용될 수 있다.
출력된 초음파 펄스는 외부에 존재하는 소정의 반사체에 반사되어 반사판(10) 방향으로 되돌아온다.
도 3b에 도시한 것과 같이, 되돌아온 초음파 펄스는 반사판(10)에 반사된다. 이때, 초음파 펄스가 반사판(10)의 곡면에서 반사되는 각도는 스넬의 법칙에 의하여 입사각과 동일하다.
상기 반사판(10) 방향으로 들어와 반사판(10)에 반사되는 초음파 펄스 중 일부는 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)에 수신되며, 나머지는 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)에 수신되지 않고 외부로 다시 방출된다.
도 3b에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1) 방향으로 들어오는 초음파 펄스 중 일정한 각도 이내로 들어오는 초음파 펄스(실선으로 표시)는 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)에 수신될 수 있다. 반면에, 상기 각도를 벗어나는 초음파 펄스(점선으로 표시)는 반사판(10)에 반사되나 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)에 수신되지 못한다.
이렇게 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)가 수신할 수 있는 초음파 펄스의 각도 범위는 반사판(10)의 곡면 곡률을 조정함으로써 설계할 수 있으며, 좁은 각도로 들어오는 초음파 펄스만이 수신되도록 설계하여 지향성을 높일 수 있다.
또한, 사용자는 초음파 변환기를 활용하려는 목적과 용도에 따라 수신되는 초음파 펄스의 각도를 원하는 범위로 손쉽게 조절할 수 있으며, 초음파 펄스의 수신 지향성을 초음파 변환기의 사용 목적에 맞게 설계할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기가 적용된 다른 일례를 도 4를 참조하여 살펴본다. 도 4는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 다른 일 실시례를 나타낸다.
도 4에 도시한 본 발명에 따른 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)는 도 1에 도시된 바와 마찬가지로 반사판(10)과 초음파 변환기(20) 등을 포함할 수 있다.
단, 도 1에 도시된 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)의 일례에서는 발신용 초음파 변환기(21)와 수신용 초음파 변환기(22)가 서로 접하여 설치되어 있으나, 도 4에 도시된 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)의 경우에는 발신용 초음파 변환기(21)와 수신용 초음파 변환기(22)가 서로 이격되어 설치될 수 있다.
도 4에서 볼 수 있듯이, 수신용 초음파 변환기(22)는 반사판(10)의 곡면 내측에 위치하도록 설계되며, 초음파 펄스가 수신되는 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)은 반사판(10)을 향하도록 설치될 수 있다. 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a) 이외의 부분으로는 초음파 펄스가 수신되지 않는다.
따라서 반사판(10)에 의해 반사된 초음파 펄스는 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)에 수신될 수 있다.
또한, 초음파 펄스가 출력되는 발신용 초음파 변환기(21)의 전면(21a)은 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)과 반대 방향을 향하도록 설치될 수 있다.
이와 달리, 발신용 초음파 변환기(21)의 전면(21a)은 다른 방향을 향하도록 설계되어 원하는 방향으로 초음파 펄스를 출력할 수도 있으며, 발신용 초음파 변환기(21)의 전면(21a)이 향하는 방향을 조절할 수 있도록 설계할 수도 있다.
도 4에 도시된 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)의 경우에도 발신용 초음파 변환기(21)의 전면(21a)에서 초음파 펄스가 외부로 출력되며, 출력된 초음파 펄스는 외부에 존재하는 소정의 반사체에 반사되어 반사판(10) 방향으로 되돌아온다.
되돌아온 초음파 펄스는 입사각과 동일한 각도로 반사판(10)의 곡면에서 반사되며, 상기 반사된 초음파 펄스 중 일부는 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)에 수신되며, 나머지는 수신용 초음파 변환기(22)의 전면(22a)에 수신되지 않고 외부로 다시 방출된다.
따라서, 반사판(10)의 곡면의 곡률을 조절하여 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기(1)의 수신 지향성을 높게 설계할 수 있으며, 원하는 범위로 설계할 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기는 반사판을 사용하여 간단하고 저렴한 비용으로 초음파 펄스의 수신 지향성을 향상시킬 수 있으며, 용이하게 수신 지향성을 설계하는 것이 가능하다. 나아가, 정밀한 검측을 수행하여 효과적인 성능을 발휘할 수 있는 초음파 변환기를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1: 고지향 수신을 위한 초음파 변환기
10: 반사판
20: 초음파 변환기
21: 발신용 초음파 변환기
22: 수신용 초음파 변환기
24: 압전재료
25: 전면 정합재
26: 후면재
27: 공기층
27a: 공기 후면층
10: 반사판
20: 초음파 변환기
21: 발신용 초음파 변환기
22: 수신용 초음파 변환기
24: 압전재료
25: 전면 정합재
26: 후면재
27: 공기층
27a: 공기 후면층
Claims (16)
- 초음파 펄스를 외부로 출력하는 발신용 초음파 변환기;
상기 출력된 초음파 펄스의 적어도 일부인 제 1 초음파 펄스를 반사하는 반사판; 및
상기 반사된 제 1 초음파 펄스 중 적어도 일부를 수신하는 수신용 초음파 변환기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 1항에 있어서,
상기 반사판은 곡면으로 형성되고,
상기 수신용 초음파 변환기는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며,
상기 제 1 초음파 펄스는 상기 반사판의 곡면을 통해 반사되는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 2항에 있어서,
상기 곡면의 곡률과 관련된 제 1 범위에 따라 상기 수신용 초음파 변환기의 지향성이 조절되고,
상기 제 1 범위가 작을수록 상기 수신용 초음파 변환기의 지향성이 커지며,
상기 제 1 범위는, 상기 제 1 초음파 펄스 중 상기 수신용 초음파 변환기에 수신되는 초음파 펄스가 상기 반사판에 입사하는 각도의 범위인 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 1항에 있어서,
상기 초음파 펄스가 수신되는 상기 수신용 초음파 변환기의 전면은, 상기 반사판을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 4항에 있어서,
상기 초음파 펄스가 출력되는 상기 발신용 초음파 변환기의 전면은, 상기 수신용 초음파 변환기의 전면과 반대 방향을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 1항에 있어서,
상기 발신용 초음파 변환기와 상기 수신용 초음파 변환기는 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 초음파 펄스를 외부로 출력하는 초음파 변환기; 및
상기 초음파 펄스의 적어도 일부인 제 1 초음파 펄스를 반사하는 반사판;을 포함하되,
상기 초음파 변환기는 상기 제 1 초음파 펄스 중 적어도 일부를 수신하는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 7항에 있어서,
상기 반사판은 곡면으로 형성되고,
상기 초음파 변환기는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며,
상기 제 1 초음파 펄스는 상기 반사판의 곡면에 반사되는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 8항에 있어서,
상기 곡면의 곡률과 관련된 제 1 범위에 따라 상기 초음파 변환기의 지향성이 조절되고,
상기 제 1 범위가 작을수록 상기 초음파 변환기의 지향성이 커지며,
상기 제 1 범위는, 상기 제 1 초음파 펄스 중 상기 초음파 변환기에 수신되는 초음파 펄스가 상기 반사판에 입사하는 각도의 범위인 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 7항에 있어서,
상기 초음파 펄스가 수신되는 상기 초음파 변환기의 전면은, 상기 반사판을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 7항에 있어서,
상기 초음파 변환기는,
상기 초음파 펄스를 발생하거나 검출할 수 있는 제 1 압전재료; 및
상기 초음파 펄스를 발생하거나 검출할 수 있는 제 2 압전재료;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 11항에 있어서,
상기 초음파 변환기는,
상기 제 1 압전재료의 임피던스를 매칭시키는 제 1 전면 정합재;
상기 제 2 압전재료의 임피던스를 매칭시키는 제 2 전면 정합재;
상기 제 1 압전재료와 상기 제 2 압전재료의 사이에 위치하여 상기 제 1 압전재료와 상기 제 2 압전재료 간에 흐르는 초음파 펄스인 반사파를 차단하는 후면재; 및
상기 후면재의 중앙에 위치하여 상기 제 1 압전재료와 상기 제 2 압전재료 사이의 초음파 펄스의 흐름을 방지하는 공기층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 7항에 있어서,
상기 초음파 변환기는,
초음파 펄스를 발생하는 발신용 압전재료; 및
초음파 펄스를 검출하는 수신용 압전재료;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 제 13항에 있어서,
상기 초음파 변환기는,
상기 초음파 펄스가 출력되는 상기 발신용 압전재료의 전면에 위치하여 상기 발신용 압전재료의 임피던스를 매칭시키는 제 1 전면 정합재;
상기 초음파 펄스가 수신되는 상기 수신용 압전재료의 전면에 위치하여 상기 수신용 압전재료의 임피던스를 매칭시키는 제 2 전면 정합재;
상기 발신용 압전재료와 상기 수신용 압전재료의 사이에 위치하여 상기 발신용 압전재료와 상기 수신용 압전재료 간에 흐르는 초음파 펄스인 반사파를 차단하는 후면재; 및
상기 발신용 압전재료의 후면에 위치하여 상기 발신용 압전재료에서 발생된 초음파 펄스가 상기 수신용 압전재료에 검출되는 것을 방지하는 공기 후면층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기. - 초음파 펄스를 외부로 발신하는 단계;
상기 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 단계;
상기 되돌아온 초음파 펄스의 적어도 일부인 제 1 초음파 펄스가 반사판에 의하여 반사되는 단계; 및
상기 제 1 초음파 펄스 중 적어도 일부가 수신용 초음파 변환기로 수신되는 단계;를 포함하되,
상기 반사판은 곡면으로 형성되고,
상기 수신용 초음파 변환기는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며,
상기 제 1 초음파 펄스는 상기 반사판의 곡면에 반사되는 것을 특징으로 하는 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 제어방법. - 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 제어방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있고, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체에 있어서,
상기 고지향 수신을 위한 초음파 변환기의 제어방법은,
초음파 펄스를 외부로 발신하는 단계;
상기 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 단계;
상기 되돌아온 초음파 펄스의 적어도 일부인 제 1 초음파 펄스가 반사판에 의하여 반사되는 단계; 및
상기 제 1 초음파 펄스 중 적어도 일부가 수신용 초음파 변환기로 수신되는 단계;를 포함하되,
상기 반사판은 곡면으로 형성되고,
상기 수신용 초음파 변환기는 상기 반사판의 곡면 내측에 위치하며,
상기 제 1 초음파 펄스는 상기 반사판의 곡면에 반사되는 것을 특징으로 하는 기록매체.
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|---|---|---|---|
| KR1020130133671A KR101564647B1 (ko) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 펄스 반향의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기 및 그 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130133671A KR101564647B1 (ko) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 펄스 반향의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기 및 그 제어방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150051762A true KR20150051762A (ko) | 2015-05-13 |
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ID=53389161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130133671A KR101564647B1 (ko) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 펄스 반향의 고지향 수신을 위한 초음파 변환기 및 그 제어방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109421055A (zh) * | 2017-08-25 | 2019-03-05 | 科沃斯机器人股份有限公司 | 自移动机器人 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002044773A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-08 | Sonix Kk | 音響レンズおよび超音波送波器 |
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2013
- 2013-11-05 KR KR1020130133671A patent/KR101564647B1/ko active IP Right Grant
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