• 제목/요약/키워드: 음향 시뮬레이션

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다중 주파수 재생을 위한 광대역 수중 음향 신호 증폭기 설계 연구 (A study on wideband underwater acoustic signal amplifier design for generating multi-frequency)

  • 이동훈;유승진;김형문;김형남
    • 한국음향학회지
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    • 제36권3호
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    • pp.179-185
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    • 2017
  • 본 논문에서는 수중에서 운용하는 임베디드 능동 음향탐지 시스템에 적용하기 위한 광대역 송신 전력 증폭기 설계/제작/시험 과정에서 발생된 문제를 분석하고 해결방안을 제시한다. 최근 수중음향 분야에서도 탐지 성능을 향상시키기 위해 광대역 소나(Sound Navigation and Ranging, SONAR) 신호처리 연구가 진행되고 있으며 이를 위한 광대역 수중음향 송수신 장치 개발이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 임베디드 시스템 특성상 복잡하지 않고 구현이 간단한 2 레벨 톱니파 형태의 Class D 급 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 생성 방식을 사용하여 광대역 수중음향 신호를 생성한 이후에, 송신 증폭기를 통하여 다양한 형태의 송신 파형을 재생하고 수중에서 실험을 하는 과정에서 두가지 이상의 주파수를 가진 소나 신호를 동시에 재생한 경우, 원신호에 두 신호의 주파수 차의 정수배만큼 더해진 기생 주파수가 나타나는 현상이 발생하여 원하지 않은 송신 음원이 재생되는 문제가 있음을 발견하였다. 이러한 문제점의 원인을 분석하기 위해 MATLAB 및 Simulink를 이용하여 송신 하드웨어 및 PWM 제어 과정을 모델링하고 시뮬레이션 하였으며, 시뮬레이션을 통해 문제점을 재현하고 해결방안을 제시한다.

강의전용 공간으로 리모델링된 대학 소공연장의 음향성능 개선 및 변화 : W대학의 사례를 바탕으로 (Improvement and Change of Acoustic Performance of University Small Hall Remodeled as Exclusive for Lecture Room : Based on the case of the W University)

  • 김민주;김재수
    • 교육녹색환경연구
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    • 제19권2호
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    • pp.21-31
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    • 2020
  • 본 연구는 교육품질에 직·간접적인 영향을 미치는 다양한 환경요소 중 음환경에 대한 내용을 W대학 인문대 소공연장의 리모델링 사례를 통해 분석하고자 하였다. 본 연구의 대상인 W대학 인문관의 소공연장은 강의전용 공간으로 리모델링하기에 앞서 적당한 울림이 필요한 공연장과 상대적으로 음성의 명료성이 중요한 강의실의 음향성능 차이를 인지하고 강의전용 공간에 적합한 실내 음환경을 조성하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 리모델링 전 음향성능 측정, 음향 시뮬레이션을 통한 마감재료 변경안 제시, 리모델링 후 음향성능 측정의 단계를 거쳐 리모델링에 따른 강의전용공간의 음향성능 개선안의 사례를 제시하고자 하였다. 이러한 과정은 추후 마감재 변경을 통한 강의전용 공간 등 교육공간에 적합한 실내 음향성능 확보의 사례로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

음향감쇠매질 내에서 집속초음파에 의한 온도상승의 가시화 (Visualization of Temperature Elevation Due to Focused Ultrasound in Dissipative Acoustic Medium)

  • 김명석;김정순;김무준;하강렬
    • 한국음향학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.21-30
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    • 2014
  • 음향감쇠매질 내에서 집속 초음파에 의한 온도 분포 변화를 파악하는 것은 다양한 분야에 매우 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 연구는 음향감쇠매질 내에 임계온도 $30^{\circ}C$인 시온안료를 사용한 감온 필름을 삽입하여 비침습적으로 온도 상승 효과를 조사하였다. 음향감쇠매질은 한천과 설탕을 섞어 제작하였으며 매질내 음향특성을 제어하기위해 사용한 설탕 농도는 25 %에서 40 %까지 변화시켰다. 집속 초음파에 의한 온도상승 효과를 감온 필름의 변색영역의 변화로 관찰한 결과 초음파 방사 후 2~5 s 사이에 급격한 변색 영역의 증가를 보이다가 그 이 후 완만한 변화를 보였다. 시뮬레이션에서는 실험 결과와는 달리 초음파 방사후 10 s까지 선형적으로 변색영역이 증가하는 경향을 보였다. 이는 매질의 열전도도 및 열용량은 온도에 따라 변하는 값을 가지는데, 시뮬레이션에는 이를 고려하지 못했기 때문으로 사료된다.

CRLB를 이용한 수중운동 추적체계 설계성능 (Performance estimation of underwater tracking system by using CRLB)

  • 도경철;김응범
    • 한국음향학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.34-42
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    • 1993
  • 수중운동 추적체계의 추적 성능은 표적에 부착된 핑거로부터의송신음향이 수중센서에 도달하기 까지의 시지연과, 해저에 부설된 각 센서가 시지연을 이용하여 기하학적으로 계산하는 LOP를 얼마나 정확하게 추출하느냐에 달려있다. 본 논문에ㅓ는 수중운동 추출하느냐에 달려있다. 본 논문에서는 수중운동 추적체계의 추적성능을 예측하기 위하여 먼저 CRLB를 이용한 시지연 예측오차의 기준경계식을 유도하고, 임의 표적운도에 이를 적용시켜 추적거리오차를 추출하였다. 시뮬레이션 결과, 표적이 원형 기동하는 경우보다 직선 기동하는 경우에 표적위치에 따라 오차의변화가 더 심하고, 수중운동 추적체계의 이론적 설계성능은 주파수 대역에 의해 영향을 가장 많이 받음을 확인하였다. 한편 4km*4km 범위의 수중센서 패턴을 사용하고 주파수 대역폭을 200Hz로 취한 경우 시간지연에 의한 수중운동 추적체계의 이론적 추적오차는 0.24m 이내로 시뮬레이션 되었다.

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3차원 입체음향을 위한 머리전달함수의 IIR 필터 구현 (IIR Filter Implementation of HRTF to Synthesize 3D Sound)

  • 안현진;김현태;박장식;손경식
    • 한국멀티미디어학회:학술대회논문집
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    • 한국멀티미디어학회 2003년도 추계학술발표대회(상)
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    • pp.334-337
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    • 2003
  • 입체음향을 구현하는 방법에는 5 혹은 6 개의 스피커를 사용하는 5.1 채널 음향재생 시스템과 2개의 스피커를 사용하는 방법있다. 2 채널 입체음향재생 시스템은 라우드 스피커 재생보다 헤드폰 재생에 사용되고 있다. 2 채널로 입체음향을 재생하기 위하여 사람의 머리와 귀바퀴를 FIR 필터로 모델링한 머리전달함수(HRTF, head related transfer function)을 이용한다. FIR 필터로 측정된 HRTF는 실시간 처리에 있어서 계산량이 많은 단점이 있다. 본 논문에서는 2 채널 입체 음향시스템을 효과적으로 구현하기 위하여 FIR HRTF를 HR필터로 구현하는 방법을 제안한다. FIR 필터계수로부터 IIR 필터계수를 구하는 알고리즘은 균형화 모델 감소법(balanced model reduction)을 이용한다. 본 논문에서는 IIR 필터로 차수를 줄인 HRTF로 입체음향을 재생하는 시뮬레이션을 하였다.

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결합 모드 이론에의한 1-포트형 탄성표면파 공진기의 설계 (Design of 1-port SAW resonator based on coupled made theory)

  • 이상열
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 1991년도 학술발표회 논문집
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    • pp.143-147
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    • 1991
  • 본 논문에서는 결합 모드 이론에 기초한 새로운 위상조건을 제시한다. 새로운 위상조건은 탄성표면파의 보강이라는 관점에서 유도된 것이다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 새로운 위상조건에 의해 설계된 150MHz 탄성표면파 공진기는 IDT의 쌍 수에 관계없이 안정된 공진특성을 나타냈다.

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음향 벽을 이용한 배열형 압전형 초음파 변환기의 음향 간섭 수준 감소를 위한 연구 (A Study for Reducing the Acoustic Cross Talk Level in an Array Type Piezoelectric Ultrasonic Transducer Using Acoustic Wells)

  • 김영신;노용래
    • 한국음향학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.208-216
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    • 2003
  • 의료 진단용으로 널리 사용되는 1차원 배열형 압전 초음파 변환기는 소자들간의 음향 간섭에 의해 성능이 저하된다. 본 연구에서는 기존의 커프로 효과를 볼 수 없는 변환기 표면을 따라 전파하는 음파로 인한 간섭을 감소하기 위해 음향 벽 설치를 제안하고, 유한 요소 해석법을 이용하여 convex 1차원 배열형 압전 초음파 변환기에 설치한 음향 벽의 형상. 크기 및 재질에 따른 음향 간섭 수준을 분석하였다. 시뮬레이션 결과는 소자들간의 음향 간섭을 최소화하는 초음파 변환기의 최적화 설계를 위해 매우 유용한 정보로 사용될 것으로 기대된다.

다중경로 페이딩 채널에서의 변복조 성능비교 (Performance Comparison for MODEM in MUltipath Fading Channel)

  • 전동근;박형근;이연우
    • 한국음향학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.28-34
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    • 1998
  • 미래 개인 휴대통신에서는 고속의 데이터 서비스를 위하여 높은 대역폭 효율을 요 구하게 된다. 무선통신 서비스를 향상시키기 위하여 코딩기법, 변조기법, 다중화기법 등의 다양한 방법이 연구되고 있다. 이중에서 특히 변조기법은 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소가 된다. 본 논문에서는 PSK. OQPSK, π/4 DQPSK, MSK, GMSK의 다섯가지 변조기 법에대한 BER성능을 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션을 위한 다중경로 페이딩채널로서 3가지 서로 다른 채널을 적용하였다. 이때 시뮬레이션을 위하여 1.544Mbps의 전송속도와 1.9GHz 의 반성주파수 환경을 고려하였다. 또한 fractional 선형 등화기를 적용하여 변조방식에 따른 성능향상 정도를 비교하였다. 채널 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에 대해 각각 30dB, 20dB, 10dB 정도에서 error floor현상이 발생했으며 π/4 DQPSKS가 가장 낮은 BER 특성을 보인 반면 QPSK는 가장 높은 BER을 나타냈다. 등화기를 적용했을 때는 GMSK의 성능향상이 가장 크게 나타 났다.

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수중음향식별시스템에서의 잡음감소기법의 성능평가 (Evaluation of Noise Normalization Methods in Underwater Acoustic Target Identifiction System)

  • 김진영;김의석;성굉모
    • 한국음향학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.14-20
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    • 1993
  • 본 논문에서는 주변 소음을 감소시키고 표적원의 방사음으로부터 tonal 성분을 추출하기 위한 방법으로서 잡음 정규화 기법에 대하여 연구하였다. 지금까지 알려진 기법들을 정리하였으며, ATW, 최빈치 필터등의 새로운 기법을 도입, 적용하여 그 성능을 평가하였다. 그리고 tonal 성분을 검출하기 위한 임계값 결정을 위해 오경보확률과 검출확률을 시뮬레이션을 통해 구하였다.

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