A Study on Application of Integrated Design Learning of Acoustic Sensors Arranged on Hemispherical Surfaces

반구 곡면에 배열된 음향센서의 종합설계 학습 적용 연구

Abstract

Underwater acoustic sensors are mounted on unmanned underwater vehicles(UUV) and detect and process the underwater information. These underwater acoustic sensor designs are very important subject for understanding and applying engineering. Therefore, in this paper, it was designed and fabricated the acoustic sensors step by step, evaluated their performance, and then studied the suitability of such a series of design procedures and steps to apply them to the integrated design learning. The results of the questionnaire survey showed that the steps and methods of the proposed sensor design are suitable for the contents of the integrated design project, and they are easy to acquire the technology and are very interesting design topics. It is anticipated that when the design project is applied to the integrated design in the future, high educational achievement will be achieved.

수중음향센서는 무인수중운동체에 장착되어 수중 정보를 탐지하고 처리하는 역할을 한다. 이러한 음향 센서 설계는 공학을 이해하고 적용하는데 매우 중요한 분야이다. 따라서 본 논문에서는 음향 센서를 단계별로 설계 및 제작하고 그 성능을 평가한 후 이러한 일련의 설계 절차와 단계 등을 종합설계 학습에 적용하기 위한 그 적합성을 연구하였다. 설문조사를 통하여 학습 적용 적합성을 분석하였으며 설문조사 결과 제시된 센서설계의 단계 및 방법 등은 종합 설계 프로젝트 내용으로 적합하며, 기술습득이 용이한 구조이고, 매우 흥미를 유발하는 설계 주제로 나타났고, 학습자의 높은 긍정적 반응을 나타내었다. 향후 본 설계 프로젝트를 종합설계에 적용하였을 때 높은 교육적 성과를 낼 수 있을 것으로 기대된다.

그림 1. 반구형 곡면배열센서 설계도 Fig. 1. Design concept of the hemispherical conformal array.

그림 2. 8개의 센서 배치 Fig. 2. Eight sensors arrangement.

그림 3. 곡면배열센서용 센서 프레임 Fig. 3. Sensor frame for conformal array.

그림 4. 프레임에 센서 조립 Fig. 4. Assemble the sensor on the frame.

그림 5. 센서 라인 조립 Fig. 5. Configuration of the sensor electric wires.

그림 6. 센서 케이블 조립 Fig. 6. Cable assembling for the conformal array.

그림 7. 후판 조립 Fig. 7. Back plate assembling.

그림 8. 센서 통전 시험 Fig. 8. Sensor electrical performance test.

그림 9. 반구형 곡면배열센서 조립체 Fig. 9. Assembly of the hemispherical conformal array.

그림 10. 곡면배열센서의 수중성능실험 Fig. 10. Underwater performance test of the conformal array.

그림 11. 채널별 수신특성 Fig. 11. Received signals of the each channel.

그림 12. 수신 빔패턴 Fig. 12. Received beam pattern.

그림 13. 종합설계 적용에 대한 설문조사 결과 Fig. 13. Questionnaire results for the application of comprehensive design.