• 한국음향학회지
• /
• 제38권2호
• /
• pp.214-221
• /
• 2019

본 논문은 수중음향센서의 수온 변화에 따른 음향 수신 특성 변화를 이론적, 실험적 방법으로 확인하였다. 반사판 및 배플 구성에 따라 중 저주파용 및 고주파용의 두 가지 음향센서를 설계하여 $-2^{\circ}C{\sim}35^{\circ}C$의 온도범위에서 온도 변화에 따른 음향 수신 특성을 각각 분석하였다. 음향센서 주요 구성 소재의 온도별 물성치 변화에 대한 영향성을 분석하기 위하여 압전세라믹, 몰딩 및 배플 시편의 온도별 물성치 변화를 측정하였고, 측정된 물성치를 활용하여 온도별 수신감도(Receiving Voltage Sensitivity, RVS) 변화를 유한요소해석 기법을 통하여 해석하였다. 제작된 두 가지 음향센서의 온도별 수신감도 특성을 측정하기 위하여, 내부 수온 및 수압 조정이 가능한 압력 챔버에 음향센서를 설치하고 챔버 내부 수온을 변화시켜가며 수신감도를 측정하였다. 측정 및 분석결과 수중센서의 온도별 수신감도 특성은 몰딩 재료의 음속변화에 주도적으로 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제38권5호
• /
• pp.549-557
• /
• 2019

표적의 음향 산란 특성은 표적의 재료 특성과 구조적 특성에 영향을 받으며, 이는 음향을 이용하여 수중에서 표적을 탐지, 식별하고자 할 때 매우 중요한 정보가 된다. 특히, 얇은 탄성체의 경우 램파(Lamb wave)에 의해 표적 주변 유체에 산란파가 생성된다. 본 논문에서는 계단 주파수 스윕 사인 파형을 이용하여 수조에서 알루미늄 구의 산란 신호를 측정한 결과를 제시한다. 특히 알루미늄 구의 내부에 물이 채워져 있는 경우와 공기가 채워져 있는 경우에 대하여 산란 신호의 차이를 측정하고 이론 모델과 비교하였다. 또, 내부 물질에 따른 표적 산란 신호 차이를 유사 위그널-빌 분포를 이용하여 분석하고, 유도파의 평균 주파수, 주파수 분포, 에너지의 차이를 비교하였다. 분석 결과, 구의 내부에 물이 채워진 경우가 공기가 채워진 경우에 비해 유도파의 평균 주파수, 주파수 분포, 에너지가 증가하는 것을 확인하였으며 이는 이론적인 예상과 부합한다.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.399-406
• /
• 2014

Underwater acoustic materials are installed in order to reduce reflection, transmission and radiation of an underwater structure. The acoustic performance of the materials should be evaluated in accurately-controlled environment in terms of temperature and static pressure. In this paper, two pulse tubes, which are equipped with temperature and pressure controllers, are designed and developed to evaluate echo reduction(ER) and transmission loss(TL) of underwater acoustic materials. The procedures of the evaluation are suggested and the validation is carried out by comparing theoretical values to experimental results for a simple stainless steel specimen and free surface. In result, it is validated that developed pulse tubes are able to measure ER and TL with 2 dB tolerance.

• 한국음향학회지
• /
• 제28권8호
• /
• pp.806-814
• /
• 2009

이 논문은 능동흡음재를 이용한 수중음향반사파 상쇄에 관한 연구이다. 능동흡음재는 평판형 구동센서와 수신센서로 몰딩되고 외부 제어기와 연결된 구조로 되어있다. 이 두 층의 센서와 피드백제어기는 하나의 피드백 루프를 이루며, 이 루프의 특징은 외부로부터 인가되는 입사파에 대해 음향 임피던스가 자동적으로 정합되어, 자동적으로 반사파를 상쇄하는 특성을 가진다. 능동흡음재의 전기 구조 음향의 다중물리특성은 1차원 전달함수로 모델링 되고, 운용주파수 대역에서 입사파에 대한 반사파가 최소화 되도록 제어기의 전달함수가 설정된다. 능동형 흡음재는 수동형 흡음재의 두께에 비하여 현저히 얇은 두께를 가지며, 간단한 아날로그 회로 제어기만으로도 넓은 주파수 대역에서 우수한 흡음특성을 보인다.

• 한국음향학회지
• /
• 제32권4호
• /
• pp.317-328
• /
• 2013

본 논문은 수중함에 부착되는 소나(sonar)에서 소음차단을 위하여 일반적으로 사용되는 다층구조의 설계 최적화를 수행하였다. 설계 목표로서는 자함 자체 기계가진 진동으로 인하여 음향센서에 유기되는 음압이 낮도록, 그리고 외부 표적 함정으로부터 방사되어오는 음에 기인한 소나의 수신 음압이 운용주파수 대역에서 높고 고른 음압을 갖도록 하는 두 가지 상반된 설계 목표를 고려하였다. 설계 변수로서는 다층구조 각층의 재료 물성치 선택에 따른 이산변수와 각 층의 두께 변수인 연속변수를 함께 고려하여, 각 변수의 최적화 과정에 따른 영향도를 분석 하였고, 최적화 방법으로서는 진화알고리즘을 적용하였다. 또한 최적화 과정으로서는 두 가지 목표를 각각 고려하는 경우와 동시에 두 가지 복합적인 목표를 고려하는 경우에 대한 설계 최적화를 수행하여, 각 경우에 대한 설계 목표치의 최대화 정도를 분석하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.73-80
• /
• 1997

본 연구에서는 유한 요소법을 이용하여 작동 주파수 대역이 10kHz까지 이고, 무지향성 감도 특성을 갖는 광음향 변환맨드랠(mandrel)형 하이드로폰의 최적 구조를 설계하고자 하였다. 최적화 변수들은 유연성 구조물인 맨드랠의 형상과 청음기의 각부분 물성들이다. 맨드랠의 반경보다 길이 혹은 몰딩(molding) 두께가 증가할수록 광-음향 수중 청음기의 감도는 증가하였고, 맨드랠과 몰딩의 탄성 계수 및 포아손 비가 낮을수록 감도가 향상되는 경향을 보여주었다. 그리고 맨드랠 재료의 길이가 감소할수록 혹은 탄성율이 증가할수록 사용 주파수 영역이 증가하고, 하이드로폰의 길이가 짧을수록 감도의 무지향 특성이 향상 되었다. 이상의 결과를 이용하여 감도가 $30 {\times} 10_{-7}$ Rad./Pa에 이르고, 작동 주파수 영역이 10 kHz까지이며 5 kHz 주파수에서 무지향성을 갖는 유연성 구조물인 맨드랠형 광음향 하이드로론을 설계하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제34권3호
• /
• pp.192-199
• /
• 2015

펄스 튜브를 이용하여 시편의 전달 손실 성능을 측정할 경우, 시편 설치를 위해 필연적으로 시편과 펄스 튜브 내벽 사이에 간극이 존재한다. 본 논문에서는 이와 같은 간극이 전달 손실 측정 결과에 미치는 영향에 대해 평가했다. 평면파에 대해 일정 폭 및 길이를 갖는 간극 전과 후 음압의 비를 구하여 전달 계수를 유도하고 측정 대상 시편의 전달 계수와 조합하여 간극이 포함된 시편의 전달 손실을 구했다. 이와 같은 해석 모델을 이론해가 존재하는 10 mm 두께의 스테인리스 스틸 시편에 적용하여 시험 결과와 비교함으로서 해석 모델의 적절성을 보였다. 마지막으로 해석 모델을 통하여 간극크기 및 시편 전달 손실 성능에 따라 전달 손실 측정에 미치는 영향을 분석했다.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제29권9호
• /
• pp.532-538
• /
• 2016

In this paper, a underwater acoustic Tonpilz transducer with the piezoelectric single crystal(72PMN-28PT) is developed. The thickness and the number of piezoelectric elements are theoretically designed with the equivalent circuit analysis to have the desired resonance frequency. In order to compare the performances, a piezoelectric ceramic transducer is also manufactured and their electrical impedance, TVR (transmitting voltage response), RVS (receiving voltage response) and beam pattern are compared.

• 수산해양기술연구
• /
• 제34권1호
• /
• pp.85-95
• /
• 1998

어종의 식별을 위한 수중음향학적 정보를 수집하는 데 사용하기 위한 광대역 초음파 변환기를 개발할 목적으로 저주파용 Tonpilz형 초음파 변환기를 설계, 제작하고, 이 변환기의 음향 방사면에 $Al_2O_3$와 epoxy 수지를 서로 혼합하여 생성한 복합재료층과 폴리우레탄 수지로서 제작한 음향 정합층을 각각 직렬 접착시킨 복합구조 초음파 변환기의 광대역 주파수 특성에 대하여 분석, 고찰한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) Tonpilz형 transducer (head mass : 알류미늄 / 두께 22.0 mm, tail mass : 황동 / 두께 15.0 mm )의 음향 방사면에 두께 7.0 mm의 $Al_2O_3$와 epoxy 수지로서 생성한 복합재료층의 두께 18.0 mm의 폴리우레탄 수지로서 제작한 정합층을 직열접착한 복합 구조 초음파 변환기의 - 3 dB점에 대한 하한 및 상한 주파수 범위는 35.0~42.3 kHz (${\Delta}f=7.3 kHz)$이었고, 이 주파수 구간에 있어서의 송파전압감도의 최대치는 135.7 dB re $1\;{\mu}Pa/V$ 이었다. 2) Tonpilz형 transducer (head mass : 알류미늄 / 두께 23.0 mm, tail mass : 황동 / 두께 15.0 mm )의 음향 방사면에 두께 11.0 mm의 $Al_2O_3$와 epoxy 수지로서 제작한 복합재료층과 두께 15.8.0 mm의 폴리우레탄 수지로서 제작한 정합층을 직열접착한 복합 구조 초음파 변환기의 - 3 dB점에 대한 하한 및 상한 주파수 범위는 35.5~41.73 kHz (${\Delta}f=6.2 kHz)$이었고, 이 주파수 구간에 있어서의 송파전압감도의 최대치는 136.3 dB re $1\;{\mu}Pa/V$ 이었다. 3) 본 연구에서 시작한 복합구조 초음파 변환기에 chirp 신호(펄스 폭 4 ms, 중심주파수 40 kHz, 대역폭 40 kHz)를 인가하고, 수중방사음역에 있어서의 시간응답특성을 조사한 결과, 그 응답특성은 송신전압감도의 주파수특성과 매우 잘 일치하는 경향을 나타내었다. 이상의 결과로부터 본 연구에서 설계, 제작한 이중정합층을 갖는 복합구조 초음파 변환기는 단순구조의 Tonpilz형 초음파 변환기와 비교하여 비록 송파전압감도에 있어서는 약 5 dB 정도의 음향출력의 손실이 불가피하지만, 그 대신 주파수 대역폭을 약 5 재 정도 확대시킬 수 있는 장점이 있기 때문에 이 넓은 주파수 대역을 효과적으로 활용하면 어종식별을 위한 음향산란신호를 정량적으로 수집 및 평가하는 것이 가능하다고 판단된다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
• /
• 한국음향학회 1999년도 학술발표대회 논문집 제18권 1호
• /
• pp.387-390
• /
• 1999

누설탄성표면파(Leaky Surface Acoustic Wave : LSAW) 측정에 사용하는 것을 목적으로 PVBF 압전막을 이용하여 직선집속 초음파트랜스듀서를 제작하고 그 특성을 평가하였다. 제작은 한쪽 면이 원통형 구조를 갖는 구리, 알루미늄, 3mmPVC-에폭시 3가지 재료를 배면층으로 사용하여 각각에 PVDF를 부착시켜서 수중에 음파를 방사하도록 구성하였고, 특성평가는 임펄스응답 특성과 음장 특성으로 나누어서 평가하였다. 임펄스응답 특성은 제작한 3종류의 집속 초음파트랜스듀서에 대해 실험적으로 측정하고, Mason 등가회로1)를 이용한 이론적 해석결과와 비교하였다. 음장특성 측정실험은 구리를 배면체로 하여 제작한 집속 초음파트랜스듀서에 대해서 실시하였고, 그 이론적인 계산결과는 Raylelgh-Somme-rfeld 회 절이론2)을 도입하여 초점면에 형성되는 음압분포를 계산하는 것으로 얻어졌다. 실험은 펄스 초음파 송수기 및 $2{\mu}m/step$으로 이동하는 정밀 x-y-z 스테이지를 컴퓨터에 연결하여 자동 측정하는 것으로 수행되었는데, 그 결과는 이론 해석결과와 비교적 잘 일치하였다.