Abstract
In measurements of the vibration of structures underwater with a laser Doppler vibrometer, the surface vibration is measured by means of detecting the phase change of the laser beam due to the structural vibration. The laser beam passes through the sound field radiated from the vibrating structures underwater. It experiences an additional phase change due to the change in refractive index in the radiated sound field. This phase change due to the sound field may cause the error in surface vibration measurements. In this paper, this phase change due to the radiated sound filed has been analyzed. The numerical simulation has been peformed to evaluate the phase change in sound field radiated from an infinite cylindrical structure vibrating underwater.
레이저 도플러 진동 측정기를 사용하여 수중 구조물의 진동을 측정하는 경우, 구조물의 표면으로부터 레이저 광선이 겪는 위상 변화를 감지함으로써 진동을 측정하게 된다. 이 경우 레이저 광선은 진동하는 구조물 표면으로부터 방사되는 방사 음장을 통과하게 되며, 이러한 방사 음장에 의한 굴절률 변화에 의하여서도 레이저 광선은 위상 변화를 겪게 된다. 구조물의 진동을 측정하기 위하여서는 표면 진동 자체에 의한 레이저 광선의 위상 변화만을 감지하여야 하지만, 방사 음장의 굴절률 변화에 의한 레이저 광선의 위상 변화가 추가로 발생하여 진동 측정값에 오차를 발생시키게 된다. 이러한 오차는 공기중에서는 무시할 수 있을 정도로 작은 값이지만, 특히 수중에서는 구조물의 진동 측정값에 상당한 오차를 발생시킬 수 있게 된다. 본 논문에서는 수중에서의 방사 음장에 의한 레이저 광선의 위상 변화를 분석하였다. 예로써 수중에서 진동하는 무한 원통형 구조물로부터 방사 음장에 의한 레이저 광선의 위상 변화를 예측하고 분석하였다.