물로 채워진 음향 펄스 튜브 내에는 가진 조건들에 따라 복잡한 형태의 음향 신호들이 형성될 수 있다. 이는 펄스 튜브를 이용해 저주파수 대역에서 평면파 반사계수를 측정하는 것을 어렵게 한다. 본 연구에서는 COMSOL Multiphysics를 이용하여 튜브 벽이 가진되는 경우 펄스 튜브 내에 평면파 뿐 아니라 비평면파 모우드의 복잡한 음장이 발생됨을 보였다. 모우드 분리 방법인 이차원 푸리에 필터링으로 입사 또는 반사하는 평면파 모우드만을 각각 분리할 수 있었다. 이에 시간 게이팅을 적용하므로 음향 시편의 평면파 반사계수를 보다 정확하게 결정할 수 있게 하였다.
본 논문에서는 평면파 합성 송신집속 방법의 모델을 제시하고 수학적 해석을 통해 그 특성을 분석하였으며 일반적인 구형파 기반의 집속 방법과 비교하였다. 이를 통하여 평면파를 이용한 합성 송신집속 방법은 거리에 따라 주엽의 폭이 변하지 않는 비회절 빔을 발생함을 확인하였다. 또한 그레이팅 로브의 발생을 억제하며 원하는 주엽 폭을 얻기 위한 평면파 합성 방법, 그리고 비회절 특성이 유지되는 영역을 효과적으로 확장시킬 수 있는 방법을 제시하였다. 제안된 방법과 해석결과들을 컴퓨터 모의실험을 통해 검증하였다.
본 논문에서는 Y-cut $LiNbO_3$ 기판 위에 TIPE 방식을 이용하여 평면 광도파로 렌즈를 제작하고 그 특성을 측정하였다. Ti 내부확산 평면광도파로 및 TIPE 평면 광도파로 제작하고, 프리즘 결합으로 굴절율을 측정하였다. 측정한 기본파 유효굴절율로부터 평면 광도파로 렌즈의 궤적을 구하여, 사진식각법과 lift-off기법을 이용하여 TIPE 평면 광도파로 렌즈를 제작하였다. 도파로를 따라 도파되던 광이 평면 광도파로 렌즈에 의하여 접속되는 현상을 관측하였고 측정한 결과와 컴퓨터 시뮬레이션의 결과가 잘 일치함을 알 수 있었다. 관측한 초점의 위치 및 크기가 설계한 값과 잘 일치하였다.
단순한 형상의 소음기는 평면파이론에 의해 비교적 간단하게 음향성능을 해석적으로 구할 수 있다. 그러나 소음기의 형상이 복잡해지거나 해석하고자 하는 주파수의 범위가 평면파의 차단주파수 이상이 될 경우 소음기 내부의 음장이 평면파에서 벗어나게 되어 평면파 이론에 의한 해석은 실제와 상당한 오차가 발생하게 되므로 음장에 대한 3차원 해석이 필요하다. 이론적으로 3차원 문제를 해석할 수 있는 경우는 형상이 극히 단순한 경우에 국한되므로 유한요소법(FEM), 경계요소법(BEM)과 같은 수치해석적인 방법이 이용되고 있다. 경계요소법은 적분 커넬(kernel)의 특이성(singularity) 문제가 있지만 대상 영역의 경계면만을 이산화함으로써 모델링에 소요되는 시간과 노력을 절약할 수 있으므로 음향문제 해석에 있어서 효율적인 방법이라고 할 수 있다. 본 연구의 목적은 3차원 경계요소법 프로그램을 개발하고 평면파이론에 의한 해석이 어려운 여러가지 형태의 소음기에 대한 음향성능을 예측하고 실험으로 검증하는것이다. 특히, 단일영역으로 해석이 불가능한 다공형 소음기에 영역분할법을 적용하여 계산하고 결과를 검토하였다.
억류파를 제외한 수정 완경사파랑식과 고유함수 전개법의 평면파 근사식에 대한 정밀도를 검토하기 위해 다수의 수치실험 결과를 제시하였다. 본 연구에서 두 해석해가 사용되었으며 하나는 수정 완경사파랑식에 대한 Porter(2003)의 해이고 다른 하나는 평면파 근사식에 산란체법을 적용한 서(2008a)의 해이다. 급변 지형에서의 파랑변형에 대한 기존 결과와의 직접 비교를 통해 평면파 근사식 모형이 수정 완경사파랑식 보다 잘 기술하는 것으로 나타났다.
광섬유-평면도파로 결합기는 평면도파로의 재료와 구조에 따라 다양한 응응이 가능하다. 특히 평면도파로의 전기광학 효과를 이용하면 고속 광변조 현상을 얻을 수 있다. 평면도파롱에 전기장을 인가하기 위해서는 두개의 도체 전극이 필요하다. 전극으로 주로 금속을 많이 이용하기 때문에 금속층이 포함된 광섬유-평면도파로 결합기의 특성을 연구하는 것이 요구된다. 본 논문에서 그림 1과 같이 금속 중간층이 포함된 광섬유-평면도파로 결합기의 구조의 동작특성을 측정하고 결과를 보고한다. (중략)
초음파 선형트랜스듀서에서 제한회절음장은 영상깊이에서 다른 방향으로 진행하는 평면파들의 선형적인 중첩으로부터 구한다. 제한회절음장을 구현하기 위한 송신음장은 영상 깊이를 지나가는 평면파들의 공간적인 확장으로부터 구해지는데 실제의 하드웨어로 구현하 기 어렵다. 본 논문은 진행방향이 다른 pulsed mode 평면파를 각각 송신한 후, 얻어진 데이 터로부터 합성집속 방법에 의하여 제한회절빔을 구현하였다. 제안한 방법은 모든 송신소자 에서 발사되는 음장의 크기가 동일하므로 송신전력이 증가하여 신호대잡음비와 명암비를 증 가시키며 간단한 하드웨어로 구현이 가능하다. 시뮬레이션 결과는 송신은 한점집속, 수신은 동적집속을 사용하는 기존의 방법과 비교하여 주엽(mainlobe)의 폭과 부엽(sidelobe)의 크기 관점에서 우수함을 증명하였다.
분포형 음향 센싱(distributed acoustic sensing, DAS)은 광섬유 케이블을 수신기로 활용하는 탐사기술로서, 석유탐사 및 지진분야에서 모니터링 목적으로 활발히 적용되고 있다. 최근에는 지하매질의 물성정보를 도출하기 위해 분포형 음향 센싱 자료를 활용한 전파형역산 연구가 수행되고 있다. 분포형 음향 센싱은 광섬유 케이블 상의 두 점 간의 위상 차이에 의한 변형률을 측정하기 때문에, 기존 전파형역산 알고리즘에 직접 활용하기 어렵다. 분포형 음향 센싱 자료를 전파형역산에 활용하기 위해, 본 연구에서는 평면파 가정에서의 변형률과 수평입자속도의 관계식을 이용한 평면파 전파형역산 알고리즘을 개발하였다. 수치실험을 통해 평면파 가정에서의 변형률과 입자속도 간의 관계식이 성립함을 확인하였다. 다양한 탐사환경에서 분포형 음향 센싱 자료에 대한 전파형역산의 적용 가능성을 확인하기 위해, 육상 및 해저면 탄성파 탐사 환경을 모사한 4층 및 수정된 Marmousi-2 속도모델을 이용하였다. 제안된 전파형역산을 통해 육상 및 해저면 탄성파 탐사 환경하에서 P파 및 S파 속도구조를 정확히 도출할 수 있었다.
본 논문에서는 350 MHz와 900 MHz 평면파에 노출된 다양한 모델의 인체 두부 내 비흡수율(specific abs sorption rate, SAR)의 분포를 해석하였다. 해석 방법은 유한차분시간영역(finite-difference time-domain, FDTD) 방법이며, 인체 두부 모델로서 균질 매질의 구형모델, 균질의 실질적인 형태를 갖는 모텔 그리고 실질적인 형태를 갖는 비균질 모델이 사용된다. 입사 평면파의 편파는 인체 길이방향과 일치하며, 진행방향은 뒤에서 암으로, 그리고 앞에서 뒤로 향하는 두 가지 경우를 다룬다. 얻어진 연구결과는 다음과 같다. 1) 세 가지 모델의 평균 SAR은 비슷하나 국부 SAR은 큰 차이가 있다. 2) 주파수가 900 MHz보다 두부의 공진이 일어나는 대역인 350 MHz에서 복사전력이 더 깊이 침투한다. 3) 후방입사 평변파의 경우에는 두부가 아닌 목 부근에서 "hot spot"이 일어난다. 4) 전방입사 평면파의 경우에는 900 MHz에서는 코, 350 MHz의 경우에는 입술 위와 턱 부분에 "hot spot"이 나타난다.
When an object or objects, rigid or flexible, presents in incident sound field, the sound wave is scattered. This, we call, is scattered sound field. It, of course, depends on the amplitude and the direction of the incident sound field as well as the geometry and the surface impedance of the scatterer(object). This paper addresses the way to measure scattered sound field by using arbitrary incident sound wave. This means that the method can decompose the scattered field from measured sound field with respect to any magnitudes and directions of incident plane-waves.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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