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SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 14
제1절 연구개발의 목적, 필요성 및 범위 14
1. 연구개발의 목적 14
2. 연구개발 범위 및 적용분야 15
3. 필요성 17
제2장 국내외 기술개발 현황 18
제1절 국내·외 기술 현황 18
1. 국내·외 기술 동향 및 수준 18
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 20
제1절 펄스 전달 진동형 스피커 20
1. 펄스 전달 진동형 스피커 시뮬레이션 20
2. 펄스 전달 진동형 스피커 제작 및 결과 29
3. 펄스전달 진동형 스피커 제작 36
제2절 캔티레버 인후 마이크 53
1. 이론적 배경 53
2. 캔티레버 인후 마이크 시뮬레이션 55
3. 캔티레버 인후 마이크의 제작 67
4. 캔티레버 인후 마이크의 특성 평가 70
5. 캔티레버 인후 마이크의 기구 설계 74
제3절 구동 회로 80
1. 펄스 전달 진동형 스피커 구동회로 80
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 94
제1절 펄스 전달 진동형 스피커 94
1. 연구개발 목표달성도 94
2. 대외 기여도 103
제2절 캔티레버 인후 마이크 109
1. 연구개발 목표달성도 109
제5장 연구개발결과의 활용계획 113
제1절 문제해결 방안 113
1. 마이크 개발에 따른 문제점 및 개선 방향 113
제2절 활용계획 115
1. 펄스 전달 진동형 스피커와 군수분야 115
2. 캔티레버 인후 마이크의 군수분야 활용계획 115
3. 기타분야 활용계획 115
4. 사업화 방안 117
5. 사업화 일정 117
제6장 참고문헌 119
〈표 1〉 설계 변수 범위 21
〈표 2〉 압전현상의 기본식 22
〈표 3〉 Material properties of the LZT and Diaphragm 24
〈표 4〉 에폭시 종류별 접합 특성 32
〈표 5〉 물리적 성질과 설계 변수 56
〈표 6〉 Material properties of the Air-gap and membrane 58
〈표 7〉 진동막의 거동 해석 결과 65
〈표 8〉 평가 항목의 개발 목표치 94
〈표 9〉 평가항목의 개발 목표치 109
[그림 1] 군사 헬멧용 펄스 전달 진동형 스피커 및 캔티레버 인후 마이크 14
[그림 2] 펄스 전달 진동형 스피커 15
[그림 3] 캔티레버 인후 마이크 16
[그림 4] 압전 진동체 형태 20
[그림 5] 압전 진동체 단면도 21
[그림 6] 시뮬레이션 과정의 개념도 21
[그림 7] 상수 정의 23
[그림 8] 모델링 및 경계 조건 23
[그림 9] 모델링 격자 25
[그림 10] 압전 세라믹 두께에 따른 변위 특성 25
[그림 11] 세라믹의 직경에 따른 변위 특성 26
[그림 12] 음향진동판 두께에 따른 변위 특성 27
[그림 13] 음향진동판 두께에 따른 SPL 특성 27
[그림 14] 음향진동판 재질에 따른 변위 특성 28
[그림 15] 음향진동판 재질에 따른 SPL 특성 28
[그림 16] 프레임의 내경에 따른 변위 특성 29
[그림 17] 이어폰 측정 장비 구성도 30
[그림 18] 펄스전달 진동형 스피커 B&K 측정 장비 구성도 30
[그림 19] 펄스전달 진동형 스피커 제작 온도에 따른 특성 32
[그림 20] 세라믹 크기에 따른 SPL 특성 비교 33
[그림 21] 음향진동판 두께에 따른 SPL 특성 비교 34
[그림 22] 프레임 크기에 따른 SPL 특성 비교 35
[그림 23] 펄스 전달 진동형 스피커의 구조 및 시제품 사진 36
[그림 24] 펄스 전달 진동형 스피커 제작에 사용된 스프링 37
[그림 25] 펄스 전달 진동형 스피커 이어폰 타입 테스트 결과 37
[그림 26] 펄스 전달 진동형 스피커 헬멧 타입 테스트 결과 38
[그림 27] 펄스 전달 진동형 스피커 내구성 향상을 위한 스피커 설계 38
[그림 28] 펄스 전달 진동형 스피커 내구성 향상을 위한 프레임 설계 38
[그림 29] 이어폰 타입 1차 시제품 제작 39
[그림 30] 이어폰 타입 2차 시제품 제작 40
[그림 31] 이어폰 타입 3차 시제품 제작 41
[그림 32] 이어폰 타입 4차 시제품 제작 42
[그림 33] 헬멧 타입 1차 시제품 제작 43
[그림 34] 헬멧 타입 2차 시제품 제작 44
[그림 35] 헬멧 타입 3차 시제품 제작 45
[그림 36] 헬멧 타입 4차 시제품 제작 46
[그림 37] 헬멧 타입 5차 시제품 제작 47
[그림 38] 헬멧 타입 6차 A, B 시제품 제작 48
[그림 39] 헬멧 타입 7차 A, B 시제품 제작 49
[그림 40] 헬멧 타입 8차 시제품 제작 50
[그림 41] 헬멧 타입 9차 시제품 제작 51
[그림 42] 헬멧 타입 10차 시제품 제작 52
[그림 43] Capacitive 및 Piezoelectrricity MEMS 마이크로폰 53
[그림 44] Optical MEMS 마이크로폰 54
[그림 45] 제안된 캔티레버 인후 마이크의 기본 구조 55
[그림 46] Substrate anchor의 구조 56
[그림 47] Analysis Flow 57
[그림 48] Membrane Modeling 57
[그림 49] 상수 정의 58
[그림 50] Electrostatic 설정 59
[그림 51] Membrane physics 두께, 물성치, 잔류응력 설정 60
[그림 52] Membrane에 가해주는 힘과 압력 설정 60
[그림 53] Moving Mesh physics 설정 61
[그림 54] 모델링 격자 61
[그림 55] 주요설계변수에 따른 마이크로폰의 특성 변화 결과 63
[그림 56] Substrate anchor의 구조에 따른 특성 결과 66
[그림 57] 캔티레버 인후 마이크의 제조 공정 67
[그림 58] MASK 설계 68
[그림 59] 캔티레버 인후 마이크의 소자 설계 69
[그림 60] 공정 완료된 웨이퍼 및 소자 69
[그림 61] 일반 마이크로폰의 측정 장비 구성도 70
[그림 62] 캔티레버 인후 마이크의 B&K 측정 장비 구성도 71
[그림 63] Sensitivity 72
[그림 64] SNR 측정 결과 73
[그림 65] 소자 A type의 주파수 응답 특성 73
[그림 66] 캔티레버 인후 마이크 1차 A type 시제품 제작 74
[그림 67] 캔티레버 인후 마이크 1차 B type 시제품 제작 75
[그림 68] 캔티레버 인후 마이크 2차 A type 시제품 제작 75
[그림 69] 캔티레버 인후 마이크 2차 B type 시제품 제작 76
[그림 70] 캔티레버 인후 마이크 밴드 A type 시제품 제작 77
[그림 71] 캔티레버 인후 마이크 밴드 B type 시제품 제작 77
[그림 72] 캔티레버 인후 마이크 크기 33.36mm × 25.74mm 78
[그림 73] 캔티레버 인후 마이크 크기 21.8.mm × 18.2mm 79
[그림 74] 캔티레버 인후 마이크 크기 19.8mm × 16.2mm 79
[그림 75] Battery 충전 회로 80
[그림 76] Charge pump 회로 80
[그림 77] 스피커 구동회로 테스트 결과 81
[그림 78] boomer계열의 A-B class amplifier 구동회로 테스트 82
[그림 79] Audio power amplifier 회로 82
[그림 80] Band Pass Filter 83
[그림 81] Band Stop Filter 84
[그림 82] Low pass Filter 84
[그림 83] Low Pass Filter 진폭 특성 85
[그림 84] High Pass Filter 진폭 특성 85
[그림 85] 배터리 충전 회로 86
[그림 86] 메인 앰프 전원 회로 86
[그림 87] 프리 앰프 회로 87
[그림 88] 파워 앰프 회로 87
[그림 89] 통합회로의 마이크 전원 회로 88
[그림 90] 개발 완료된 구동회로 회로도(사각형, 원형 두가지 타입) 89
[그림 91] 컨트롤 박스 1차 시제품 제작 90
[그림 92] 컨트롤 박스 2차 시제품 제작 91
[그림 93] 컨트롤 박스 3차 시제품 제작 92
[그림 94] 컨트롤 박스 4차 시제품 제작 93
[그림 95] 펄스 전달 진동형 스피커 공인 시험결과 요약 94
[그림 96] 주파수 시험 결과 95
[그림 97] 음압레벨 시험 결과 96
[그림 98] 소리감도 시험 결과 97
[그림 99] 최소입력 시험 결과 98
[그림 100] 전력소모 시험 결과 99
[그림 101] -30~60°C 온도 유지 시험 결과 100
[그림 102] 전자파 시험 결과 101
[그림 103] 열발생 시험 결과 102
[그림 104] 무게 시험 결과 103
[그림 105] A사의 코일형 진동자 특성 105
[그림 106] B사의 코일형 진동자 특성 105
[그림 107] 당사의 펄스 전달 진동형 스피커 특성 106
[그림 108] H社 코일형 진동 청력보조장치에서 발생되는 전자파 106
[그림 109] H社 코일형 진동 청력보조장치 107
[그림 110] H社 코일형 진동 청력보조장치 성능비교(주파수, 음압) 107
[그림 111] H社 코일형 진동 청력보조장치 성능비교 108
[그림 112] H社 코일형 진동 청력보조장치 비교 108
[그림 113] 캔티레버 인후 마이크 공인 시험결과 요약 109
[그림 114] 주파수 및 sensitivity 시험 결과 110
[그림 115] SNR 시험 결과 111
[그림 116] 60°C 시험 결과 112
[그림 117] -30°C 시험 결과 112
[그림 118] Low Stress SiNx 공정 문제 113
[그림 119] Release 공정 문제 113
[그림 120] 1차 기구물에 패키징된 마이크의 특성 114
[그림 121] 캔티레버 인후 마이크 케이스 구조 114
[그림 122] 사업화 방안 117
[그림 123] 사업화 일정 118
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