In the gas supply duct, the gas leakage caused by the impact of the construct equipment is serious problem. The identification of the impact position is an important issue and an engineering work. For the basic research of this problem, the principle studies for the acoustic wave propagation in a gas duct are proceeded in this paper. This principal work is based on the identification of the cut-off frequency associated with major modes of the gas duct theoretically and experimentally. The cut-off frequency is confirmed by STFT and cross-correlation function is used to identify the leakage position.
In this paper, the propagation characteristics due to the horizontal water temperature variations in the sea such as thermal fronts is analyzed by the ray theory. Two models for the temperature anomaly layer are chosen. One is a plane type and the other is a cylindrical type. In the plane type, the temperature increases linearly from a isothermal region to 5km with the gradient of about $2^{\circ}C.$/km, and decreases with the same gradient in next 5km. In the cylindrical type, water temperature increases only with the same gradient from a half cylindrical thermal boundary surface. The result showed that the gradient of acoustic rays decreases in the temperature increasing region and vice versa in temperature decreasing region. And, the transmission loss due to the temperature variation was less than O.2dB in the plane type model as well as in the cylindrical one.
이 논문에서는 음향 임피던스를 제어하는 능동형 소음 제어 방법을 연구하였다. 관의 끝단에 스피커를 이용하여 음향 임피던스를 제어하게 된다. 음향 임피던스 제어는 음향의 반사를 최소화 하는 제어 방법을 이용하는 것으로, 닫힌 관의 끝단에 음파의 흡수와 반사를 제어한다. 나아가 음향 임피던스 제어 방법은 관의 중앙에 설치되어 적용된다. 이 경우에는 음향의 반사, 흡수 및 전달이 측정되고, 최소화하기 위한 임피던스가 계산된다. 이를 위해 가진기, 마이크로폰, 진동측정용 레이저 바이브로미터, 그리고 능동 소음 제어 하드웨어로 구성된 시스템을 구축하고 검증하였다.
40~100cm 수심에 평탄한 모래층으로 구성된 천해를 1/1,000 모형으로 축소시킨 무향 수조를 제작하여 Pekeris 모델에 의한 normal mode 관측 실험을 수행하였다. Continuous mode의 공진이 임계각 가까이에서 일어나지 않도록 수심과 진동수를 조절하였으며, 이 때의 실험자료들은 음원으로부터 거리가 대략 수심의 10배 이상일 때 discrete modes의 합으로만 구성된 이론식과 잘 일치하고 있음을 보여주고 있다.
40-100m 수심에 평탄한 모래층으로 구성된 구성된 친해를 1/1,000모형으로 축소시킨 무향수조내에서 Pekeris 모델에 대한 normal mode 관측실험을 점수신기로 수행하였다. 무향수조에 사용된 쐐기형 흡음재가 50kHz이상에서 20-25dB의 반향음 감쇠율을 가지므로 해서 이 수조가 해양과 유사한 조건을 갖게 되었으며, 실험에 사용된 점수신기는 B&K의 8130 수중청음기에 음향중심으로부터 조그만 크기의 사각형 틈을 제외하고 pressure-release 물질을 씌움으로써 얻을 수 있었다. 이 실험을 통해 얻은 결과들을 종합해 보면 연속모드의 피적분함수가 cut-off로부터 멀어지면 불연속모드의 합으로만 된 이론식과는 대략 수심의 10배 이내에서 다소 차이를 보일 뿐 전 관측거리에서 실험결과와 비교적 잘 일치하고 있다. 그러나 연속모드의 공진이 cut-off에 가까워 질수록 가상모드가 음향에 미치는 역할이 증대되어 근거리에서는 불연속모드의 합으로만 된 이론식과 큰 차이가 날 뿐만 아니라 영향이 미치는 거리가 수심의 수십배까지 증가함을 볼 수 있다. 특히 불연속모드의 개수가 2개이고 cut-off로부터 아주 가까운 가상모드가 존재할 경우, 가상모드가 수심의 60배 가까운 거리까지 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다.
Leaks in underground pipelines can cause social, environmental and economical problems. One of a good contermeasures of leaks Is to find and repair of leak points of pipes. Leak noise is a good source to identify the location of leak points of pipelines. Although there have been several methods to detect the leak location with leak noise, such as listening rods, hydrophones or ground microphones, they were not so efficient tools beca. In this paper, two accelermeters are used to detect leak locations which could provide an easier and efficient method. The filtering, signal processing and algorithm is described for the detection of leak location. A 120m-long pipeline system for experiment is installed and the results with the system show that the algorithm with the two accelerometers gives very accurate pinpointing of leaks. Theoretical analysis of sound wave propagation speed in underground pipes is also described.
음향학적 관점에서 살펴본 특성은 소음기 내. 외부의 기하학적이 형상, 온도구배 및 유동에 의한 음파전달 현상의 천이등이 복합적으로 관련되어 있어 명쾌하고도 보편적인 설계 방법은 아직까지 밝혀져 있지 않은 상태에 있다. 따라서 많은 자동차 회사나 소음기의 제작 및 설계 회사에서 나 름대로 축적되어온 자료와 경험에 의하여 적절한 소음기를 설계하고 있으나 그 체계적 정리가 일반기계 공학자에게 널리 알려져 있지 않은 상태이다. 본 글에서는 현재까지 밝혀진 소음기의 성능과, 소음기의 내. 외부의 기하학적 형상 및 온도구배와 유동 등의 관련성을 바탕으로 하여 개념적인 설계 방법을 제시하고 있다. 제시된 방법이 많은 설계 경험을 바탕으로 하여 유도된 것이 아니라 음향학적 관점에서 연구되어온 결과들로부터 도출된 것이므로 현장 실무자 관점에서 볼 때 오류가 있을지 모르나 향후 좀더 현실성 있는 설계 방법의 창출에 일조가 되었으면 한다.
In this paper, a circular lined-duct is modeled by using an axisymmetric foam finite element, which is based on elastic porous material theory of Biot. For various thicknesses of three kinds of lining materials, finite element predictions are compared with measurement results and Morse's analytical results. While the analytical model has larger error as the lining becomes thicker, results of the present model have a good agreement with experimental results for all the thicknesses considered here. It has also been found that constraining the axial motion on the circumferential surface of the lining enhances sound attenuation at low freqneucies.
복잡한 음파전달과 시끄러운 해상 교통량이 많은 천해 환경에서 조용한 수중 표적의 탐지와 위치 추정은 아직까지 많은 문제점들을 남기고 있다. 정합장처리는 적절한 조향 벡터를 구성하기 위하여 음파전달 모델을 이용함으로써 최적의 배열 이득과 위치 추정 정밀도를 제공한다. 그러나 실제로는 아직까지 몇몇 제약조건들 때문에 정합장처리의 성능이 제한되고 있다. 가장 중요한 제약조건은 일반적으로 수중의 환경에 대한 정확한 자료가 부족하다는 것이다. 한국 주변의 천해에서 정합장처리의 성능을 판단하기 위하여 일련의 해상실험인 MAPLE (matched acoustic properties and localization experiment)을 실시해오고 있으며, 본 논문은 2003년 10월에 수직선배열과 이동음원을 이용하여 동해 연안에서 실시한 정합장처리 실험으로부터 획득한 자료를 분석한 결과이다. 정합장처리 알고리즘을 이용하여 음원위치추정을 수행하였다. 실험 해역의 수온구조는 내부파 등의 단주기 변동의 영향을 크게 받는 것으로 알려져 왔으며, 본 논문의 정합장처리 결과에서도 단주기변동의 영향을 받아 부엽준위가 증가한 것으로 보인다.
수동소나를 운용하는 수중 플랫폼은 임무수행을 위해 표적의 위치정보를 획득해야 한다. 동해와 같이 해저면 반사파가 존재하는 환경에서는 다중경로로 수신한 신호 간 도달시간 차이를 이용하여 표적의 위치를 추정할 수 있다. 본 논문에서는 다중경로 음파전달 환경에서 수동소나 운용 시 도달시간차이를 이용한 확장칼만필터(EKF: Extended Kalman Fileter, 이하 EKF) 기반의 표적 위치 추정 기법을 제안한다. 기존의 표적기동분석(TMA: Target Motion Analysis, 이하 TMA)은 위치추정에 필요한 측정치를 장시간 누적해야하며 자함의 기동상태에 대한 제약이 있어 한정된 상황에서만 활용할 수 있다. 제안하는 방법은 표적에 대한 다중경로 음파전달로 인한 신호 간 도달시간 차이와 방위 정보를 측정치로 하는 확장칼만필터를 사용한다. 이 방법은 자함 기동과 측정치 누적 시간에 관계없이 표적 위치추정이 가능한 장점이 있다. 제안 기법의 성능 분석을 위해 표적의 거리와 수심에 따른 시뮬레이션을 반복 수행하여 거리에 따른 위치추정 오차와 수심에 따른 위치추정 오차를 분석하였다. 또한 거리에 따른 도달시간차이와 수심에 따른 도달시간차이를 분석하여 위치추정 오차와의 상관관계를 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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