• Title/Summary/Keyword: 수중 음속

Search Result 50, Processing Time 0.023 seconds

Effect of expanding low-salinity water in the East China Sea on underwater sound propagation (동중국해 저염분수의 확장이 수중 음파 전달에 미치는 영향)

  • Bum-Jun Kil
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
    • /
    • v.42 no.1
    • /
    • pp.16-24
    • /
    • 2023
  • The salinity of sea water is known as a less influencing variable in the calculation of the sound speed of the sea water. This study investigated how the low salinity of sea water affects the vertical structure of the sound speed near the mouth of the Yangtze (Changjiang) River when the diluted fresh water extends toward the East China Sea in the summer. As a result of comparing two types of sound speeds considered measured and fixed salinity, sound speeds appeared distinguishable when the halocline formed steeper than the thermocline due to Yangtze-River Diluted Water (YRDW). In addition, unlikely with fixed salinity conditions, when measured salinity was considered, an underwater sound channel appeared in the middle of the thermocline of which the source depth is located. Accordingly, considering the salinity, this study suggests using Expendable Conductivity Temperature Depth (XCTD) and Expendable Sound Velocimeter (XSV) rather than Expandable Bathy Thermograph (XBT) when calculating sound speed because of the strong halocline due to YRDW in the summer.

UNDERWATER SIGNAL SIMULATION DUE TO WARM EDDY IN THE EAST SEA OF KOREA (동해에서 EDDY에 의한 수중신호 변형 모의)

  • 나정열
    • Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
    • /
    • 1993.06a
    • /
    • pp.195-198
    • /
    • 1993
  • 해수의 물리적 성질 변화에 의한 수중음속 변화는 수중음파 전파에 커다란 영향을 미친다. 매질변동에 의한 음파 전파경로 변동특성, 즉 음파 도달시간 변동에 의한 매질변위량 추정으로 해양을 탐사하는“해양음향 토모그라피”를 운용하기 위하여 비균질 매질에서의 음파 전파경로 파악이 우선이다. 수심이 일정한 비균질한 매질에서의 음파 전파경로를 파악하기 위해 파동방정식의 해를 Ray theory에 의거 ray path를 구하고 송,수신기 사이를 연결하는 eigenray 정보를 얻었다. 음원의 주파수가 400Hz($\pm$25Hz), pulse length가 20ms인 LFM pulse를 사용하였다. 이 음원을 동해의 최소음속층에서 송,수신하였을 경우 음원에서 150Km 떨어진 수신기에 도달한 신호는 평균음속분포 일 때 보다 약 66ms 정도 빨리 도착한다. 또한 Eigenray 정보에 의거 모의된 수신신호는 토모그라피 운용을 위한 필수 조건인 ray path의 식별, 안정성, 그리고 분해능을 만족한다. 또한 모의 수신신호 음파 도달시간 변동 분석으로 송,수신기 사이의 매질 변동을 파악 할 수 있다.

  • PDF

Acoustic Characteristics of Sand Sediment with Circular Cylindrical Pores in Water (수중 원통형 다공성 모래퇴적물의 음향특성)

  • 윤석왕;이용주;노희설
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
    • /
    • v.21 no.2
    • /
    • pp.110-119
    • /
    • 2002
  • Acoustic characteristics of water sediment were experimentally studied in laboratory. Water saturated sand sediment less than the grain size of 0.5 mm diameter is uniformly distributed in an acryl box (100 mm×100mm×42mm) with material thickness 1 mm. Pores in the acryl box are modeled as the structure of cylindrical pore tubes (diameter 3 mm and length 42 mm) filled with water. Cylindrical pore tubes have porosities 0%, 5%, 11%, 18% and 26 % controlled by the tube numbers. Transmitted acoustic waves through sand sediment specimen are analyzed as the functions of porosity and frequency from 0.3 MHz to 4 MHz. Transmitted acoustic waves are mixed with the first-kind wave from whole specimen and the second-kind wane from cylindrical pore tubes. For the center frequency 1 MHz, the first kind wave is dominant but for the center frequency 2.25 MHz, the second kind wave is dominant. In the case of the first-kind wave, as the porosity increases, the transmission coefficient decreases and the sound speed decreases to the sound speed of water. As the frequency increases, the transmission coefficient decreases but the sound speed is almost constant. In the case of the second-kind wave, as the porosity increases, the transmission coefficient increases but the sound speed is almost constant. The transmission coefficient and the sound speed are almost constant as a function of frequency.

A Study on the Characteristics of Underwater Sound Transmission by Short-term Variation of Sound Speed Profiles in Shallow-Water Channel with Thermocline (수온약층이 존재하는 천해역에서 단기간 음속구조 변화에 따른 음향 신호 전달 변동에 관한 연구)

  • Jeong, Dong-Yeong;Kim, Sea-Moon;Byun, Sung-Hoon;Lim, Yong-Kon
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
    • /
    • v.34 no.1
    • /
    • pp.20-35
    • /
    • 2015
  • Underwater acoustic channel impulse responses (CIR) are influenced by sound speed profile (SSP), and the variation of CIR has significant effects on the performance of underwater acoustic communication systems. A significant change of SSP can occur within a short period, which must be considered during the design of underwater acoustic modems. This paper statistically analyzes the effect of the variation of SSP on the long-range acoustic signal propagation in shallow-water with thermocline using numerical modeling based on the data acquired from JACE13 experiment near Jeju island. The analysis result shows that CIR changes variously according to the SSP and the depth of the transmitter and receiver. We also found that when the transmitter and receiver are deeper, the variation of sound wave propagation pattern is smaller and signal level becomes higher. All CIR obtained in this study show that a series of bottom reflections due to downward refraction and small bottom loss in the shallow water with thermocline can be very important factor for long-range signal transmission and the performance of underwater acoustic communication system in time varying ocean environment can be very sensitive to the variation of SSP even for a short period of time.

3-D Source Localization using Maximum Likelihood Estimate in Multi-path Environment with Inhomogeneous Sound Speed (비균일 음속 다중경로 환경에서 ML 추정기법을 이용한 표적의 3차원 위치추정)

  • Choi B. W.;Park D. H.;Kim J. S.;Shin C. H.;Lee J. H.;Lee K. K.
    • Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
    • /
    • spring
    • /
    • pp.155-160
    • /
    • 2004
  • 배열센서를 사용한 표적의 위치 추정은 레이다 및 소나에서 잘 알려진 문제이다. 최근에 Lee 등은 1 차원 수평 선배열 센서만을 사용하여 다중경로를 통해 들어오는 신호로부터 표적의 3 차원 위치를 추정하였다. 그러나 이 알고리즘에서 수중에서의 음속은 수심에 관계없이 일정하다고 가정하였기 때문에 음속이 수심에 따라 다양하게 변화하는 실제 수중환경에서는 그 추정성능이 현저히 저하된다. 따라서 본 논문에서는 표적의 거리, 깊이, 방위각으로 구성되는 3 차원 위치 추정을 위해 비균일 음속환경에서의 음파전달모델(ray propagation model)을 이용한 ML 기법(maximum likelihood estimation)을 적용하였으며 일정한 음속을 가정한 Lee 기법의 추정치를 초기값으로 한 탐색을 통해 ML 기법의 연산량을 감소시켰다.

  • PDF

Ocean Acoustic Tomography using by Range-Dependent Canonical Ocean (거리종속 표준해양을 이용한 해양음향 토모그래피)

  • 한상규
    • Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
    • /
    • 1996.06a
    • /
    • pp.41-43
    • /
    • 1996
  • 동해의 경우 강한 극전선이 존재하여 복부해역과 남부해역의 음속구조는 커다란 차이를 보이고 있다. 이러한 해역에서 평균음속구조를 구하여 표준해양을 설정할 경우 음파 전파경로의 차이가 커지게 된다. 따라서 이러나 해역에서 해양음향 토모그래피를 이용한 해양탐사를 수행하기 위해서는 해역별로 다른 음속구조를 가지는 표준해양의 설정이 필요하며 이를 근거로 음파의 전파경로 및 음속구조를 표준해양으로 설정하여 수온 및 수중음속의 변동량을 역추정하는 방법을 이용하고 있다. 본 연구에서는 인위적인 극전선을 설정하고 해역별 특징을 갖는 표준해양을 설정하여 음파 도달시간의 기준을 설정하고 음속구조의 역추정을 수행하여 기존의 해양음향 토모그래피에 의한 해양탐사 방법과 비교하였다. 그 결과 기존의 해양음향 토모그래피를 이용한 역추정에서는 전선의 형태를 재현하기 위해서 여러 개의 음원과 수신기가 필요하였으나 거리종속 표준해양을 이용할 경우 그 수가 줄어도 가능하고 평균오차고 작아지는 결과를 얻었다.

  • PDF

Performance of Underwater Communication in Low Salinity Layer at the Western Sea of Jeju (제주도 서부 해역의 저염수층을 고려한 수중통신 성능)

  • Bok, Tae-Hoon;Kim, Ju-Ho;Lee, Chong-Hyun;Bae, Jin-Ho;Paeng, Dong-Guk;Pang, Ig-Chan;Lee, Jong-Kil
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
    • /
    • v.48 no.1
    • /
    • pp.16-24
    • /
    • 2011
  • The sound speed of seawater can be calculated by the empirical formula as a function of temperature, salinity and pressure. It is little affected by salinity because the average salinity is 34 psu and varies within a few psu seasonally and spatially in the ocean. Recently, low-salinity water of 24 psu flows into the western sea area of Jeju Island due to the flood of the Yangtze River in China during summer, affecting sound speed profile. In this paper, it was analyzed how environmental changes affected to the underwater communication - the sound speed of low-salinity water was calculated, and the communication channel was estimated by the simulated acoustic rays while the transmitting and receiving depth and the range were varied with and without the low-salinity layer. And The BER (Bit error rate) was calculated by BPSK(Binary phase shift key) modulation and the effects of the low-salinity water on the BER was investigated. The sound speed profile was changed to have positive slope by the low-salinity layer at the sub-surface up to 20 m of depth, forming acoustic wave propagation channel at the sub-surface resulting in the decrease of most of the BER Consequently, this paper suggests that it is important to consider changes of the ocean environment for correctly analyzing the underwater communication and the detection capability.

A result of prolonged monitoring underwater sound speed in the center of the Yellow Sea (황해 중앙부에서 수중음속의 장기간 모니터링 결과)

  • Kil, Bum-Jun
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
    • /
    • v.40 no.3
    • /
    • pp.183-191
    • /
    • 2021
  • A time-series variation of temperature, salinity, and underwater sound speed was analyzed using an Array for Real-time Geostrophic Oceanography (ARGO) float which autonomously collects temperature and salinity for about 10month with 2 days cycle among 12 floats in the center of the Yellow Sea. As a result, the underwater sound channel appeared below the thermocline as the surface sound channel, which is dominant in the winter season, reduced in April. Besides, for a certain time in the spring season, the sound ray reflected the sea surface frequently due to the short-term temperature inversion effect. Based on the case of successful observation of ARGO float in the shallow water, using prolonged monitoring unmanned platform may contribute to predicting sound transmission loss if the temperature inversion and sound channel including background environment focusing are investigated in the center of the Yellow Sea.

Frequency Dependent Underwater Acoustic Mode Penetration Depth in Sediment (주파수에 따른 해저 퇴적층에서의 수중 음파 투과 심도)

  • 양철수
    • Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
    • /
    • 1984.12a
    • /
    • pp.52-56
    • /
    • 1984
  • 파동 이론에 의한 수중에서의 저주파 음파전달은 음향학적 경계 조건에 의해 결정되는 Normal Mode로 특징지어 진다. Normal Mode는 수층(Water Layer)뿐만 아니라 수직적으로 층상 구조인 해저 퇴적층(Subatrate)의 음향 특성을 포함하여 결정되는 파동 방정식의 해로서 이에 의해 수층 및 해저 퇴적층에서의 음압 분포와 감쇠를 계산할 수 있다. 본 논문은 저주파 음파 전달에 관한 Normal Mode 이론에 의하여 음원의 주파수와 해저 퇴적층에서의 음속 분포등에 따른 각 Mode의 음압 분포, 감쇠등에 관한 음향학적 해석으로 원거리까지 진행하는 수중 음파의 해저 퇴적층 투과 심도를 추출하였다.

  • PDF