In this study, Acoustic emission(AE) sensors were fabricated using lead-free piezoelectric ceramics for prohibiting environmental pollution. Structure of AE sensors were designed as Langvin type air backing form. Here, the piezoelectic element was used as PZT(EC-65)(AE1) and NKN(AE2), respectively. The measured resonant frequency, the maximum sensitivity frequency and sensitivity of AE sensors were as follows ; 143 kHz, 29.4 kHz and 69.3 dB in AE1 and 179 kHz, 29.4 kHz and 66.3dB in AE2, respectively.
Three types of piezoelectric sensors to detect acoustic emission signals were developed and characterized. Epicentral displacement and velocity of a plate to have infinite boundary were calculated by convolution between a Green's function and a simulated source time function to show parabolic rising characteristic. The sensor calibration system set up was composed of a steel plate, a glass capillary, an indentor and a load cell indicator The transient elastic signals were detected by the sensors. The results were compared with the theoretical results and Fast Fourier Transformed. As the results, the sensor fabricated using a disk shape of a piezoelectric PZT element showed resonant characteristics. The sensors fabricated using a conical shape PZT element and a PVDF polymer film showed the wide band characteristics for particle displacement and velocity, respectively. The calculated results showed good agreements with the transient responses in the cases of the wide band sensors and it was confirmed that the simulated source time function had been properly assumed.
Love wave is one of the shear horizontal waves and it can propagate between two layers in liquid without energy loss. The SAW (surface acoustic wave) sensor using Love wave is very useful for real time measurement of the viscosity of liquid with high sensitivity. In this study, the 77 MHz and 155 MHz Love wave SAW sensors were fabricated and use to measure the viscosity of low viscous liquid. To generate the surface acoustic wave, the inter-digital transducers were fabricated on the quartz crystal wafer. In order to obtain the optimal thickness of the coating film (novolac photoresist) generating the Love wave on the surface of SAW device, theoretical calculation was performed. The performances of fabricated Love wave SAW sensors were tested. As test liquid, pure water and glycerol solutions having different concentrations were used. Since the determination coefficients of the regression equations for measuring the viscosity of liquid are greater than 0.98, the developed Love wave SAW sensors in this study will be very useful for precise measurement of viscosity of liquid.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제3권4호
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pp.344-365
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2009
The performance of a tracking system is greatly increased if multiple types of sensors are combined to achieve the objective of the tracking instead of relying on single type of sensor. To conduct the multi-modal tracking, we have previously developed a multi-modal sensor-based tracking model where acoustic sensors mainly track the objects and visual sensors compensate the tracking errors [1]. In this paper, we find a network synchronization problem appearing in the developed tracking system. The problem is caused by the different location and traffic characteristics of multi-modal sensors and non-synchronized arrival of the captured sensor data at a processing server. To effectively deliver the sensor data, we propose a time-based packet aggregation algorithm where the acoustic sensor data are aggregated based on the sampling time and sent to the server. The delivered acoustic sensor data is then compensated by visual images to correct the tracking errors and such a compensation process improves the tracking accuracy in ideal case. However, in real situations, the tracking improvement from visual compensation can be severely degraded due to the aforementioned network synchronization problem, the impact of which is analyzed by simulations in this paper. To resolve the network synchronization problem, we differentiate the service level of sensor traffic based on Weight Round Robin (WRR) scheduling at the routers. The weighting factor allocated to each queue is calculated by a proposed Delay-based Weight Allocation (DWA) algorithm. From the simulations, we show the traffic differentiation model can mitigate the non-synchronization of sensor data. Finally, we analyze expected traffic behaviors of the tracking system in terms of acoustic sampling interval and visual image size.
Event detection in wireless sensor networks is a key requirement in many applications. Acoustic sensors are one of the most frequently used sensors for event detection in sensor networks, but they are sensitive and difficult to handle because they vary greatly depending on the environment and target characteristics of the sensor field. In this paper, we propose a learning-based improvement of CFAR algorithm for increasing node-level event detection performance in acoustic sensor networks, and verify the effectiveness of the designed algorithm by comparing and evaluating the event detection performance with other algorithms. Our experimental results demonstrate the superiority of the proposed algorithm by increasing the detection accuracy by more than 45.16% by significantly reducing false positives by 7.97 times while slightly increasing the false negative compared to the existing algorithm.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제41권1호
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pp.91-98
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2017
본 논문에서는 해양 플랜트 수중 구조물의 감시 제어를 위한 수중 다중 센서 음향통신 기법에 대해 분석한다. 각 구조물의 상태 정보는 구조물에 부착된 센서를 통해 정보가 수중으로 전송되며, 여러 구조물의 정보를 동시에 전송 및 수신하는 최적의 기법을 제시한다. 다중 센서를 통해 동일한 주파수를 이용하여 간섭 없이 성능 열화를 감소시키는 대역확산기법을 이용하여 수중 통신 송수신단 구성을 제시하며, 수중에서의 다중 경로로 인한 성능 열화를 감소시키기 위한 RAKE 기반의 수신모델을 제시한다. 본 논문에서는 센서의 갯수를 세 개로 제한하고 센서의 개수에 따른 성능을 시뮬레이션을 통해 제안한 방식의 효율성을 증명하였다.
In this paper, two types of techniques for the prediction of radiated sound pressure due to vibration of a structure are investigated. The prediction performance using wave-number sensing technique is compared to that of conventional prediction method, such as Rayleigh's integral method, for the prediction of far-field radiated sound pressure. For a coupled plate, wave-number components are predicted by the vibration response of plate and the prediction performance of far-field sound is verified. In addition, the applicability of distributed sensors that are not allowable to Rayleigh's integral method is considered and these can replace point sensors. Experimental implementation verified the prediction accuracy of far-field sound radiation by the wave-number sensing technique. Prediction results from the technique are as good as those of Rayleigh's integral method and with distributed sensors, more reduced computation time is expected. To predict the radiated sound by the efficient configuration of structural sensors, composed(synthesized) mode considering sound power contribution is determined and from this size and location of sensors are chosen. Four types of sensor configuration are suggested, simulated and compared.
Park, Dae-Won;Jo, Hyang-Eun;Kim, Sun-Jae;Kil, Gyung-Suk
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제8권6호
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pp.1468-1473
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2013
This paper dealt with the propagation characteristics of acoustic signals produced by partial discharges and the positioning of PD origin in insulation oil to develop insulation diagnostic techniques of oil-immerged transformers. Electrode systems such as needle to plane, plane to plane, and particle electrodes were fabricated to simulate some defects of power transformers. In addition, the frequency spectrum and propagation characteristics of acoustic signals with partial discharge (PD) in insulation oil were analyzed. Although there were differences based on the type of defect, the frequency spectra of the acoustic signals measured by wide and narrow band acoustic emission (AE) sensors were distributed in the range of 50 kHz-400 kHz. Therefore, a narrowband AE sensor is suitable for the diagnosis of oil-immersed power transformers. We could find the position of the PD source with an error margin of 10% in the experiments by calculating the position of the PD occurrence using the time difference of arrival measured by five AE sensors.
본 논문에서는 음향 센서 시스템에서 다중 센서를 이용한 실시간 고장 진단 및 데이터 처리 알고리즘을 제안하고 실험을 통해 그 타당성을 입증하였다. 다중 센서 알고리즘은 하나의 물리량 계측을 위해 여러 개의 센서를 동시에 사용하는 방식을 사용하며 효율적으로 센서의 고장을 감지하여 신뢰성 있는 데이터를 출력할 수 있는 방법이다. 이를 음향 센서 시스템에 적용하기 위해 등가 소음레벨 $L_{eq}$를 이용한 실시간 고장 진단 및 오류 데이터 처리 알고리즘을 제안하고, 이를 검증하기 위한 실험 장치와 프로그램을 제작하고 실험하였다. 그 결과 다중 센서 알고리즘은 음향 센서 시스템에도 잘 적용되어 일부 센서의 고장 시에도 정확한 데이터 처리가 가능함을 보였다.
음향방출(AE: Acoustic Emission) 기법은 구조물 내부에서 발생하는 균열을 연속적으로 모니터링 할 수 있는 효과적인 비파괴검사법이다. 본 논문에서는 AE센서을 이용하여 PSC 보에서의 파원위치를 결정하기 위한 수학적 모델을 제시하고 실험을 통해 제시된 모델을 평가하였다. 실험을 위해 제작된 5m-PSC보의 표면에서 인위적으로 쉬미트해머의 타격에 의해 탄성파를 발생시켰으며 1m 간격으로 선형으로 배치된 7개의 AE센서에 의해 탄성파의 도달시간이 측정되었다. 최소제곱법에 의해 측정된 도달시간의 잔차의 제곱합이 최소가 되도록 파원의 위치를 구한 후, 실제 타격위치와 비교하여 추정된 위치결정방법의 정확도를 평가하였다. 54개의 타격실험을 통해 얻어진 파원위치의 평균제곱근 오차는 약 2cm 이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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