• 수산해양기술연구
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• 제34권1호
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• pp.85-95
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• 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.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권3호
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• pp.224-231
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• 2005

현장 물리탐사 수행 시 상용화된 장비로는 탐사 대상 매질의 물성, 대상체의 크기, 모양 등의 탐사목적 및 현장여건에 의해 탐사가 불가능 하거나 탐사 목적에 맞는 분해능을 얻지 못하는 경우를 종종 만나게 된다. 이러한 다양한 현장 조건 및 탐사 목적에 효과적으로 적용할 수 있는 다목적 물리탐사 측정 시스템을 개발하였다. 이 다목적 측정 시스템은 PXI를 기반으로 하며 A/D 변환기 또는 GPIB 인터페이스를 이용한 측정 장치를 통해 신호를 측정하게 되며 확장성이 커 다양한 문제에 적용이 가능하다. 구성된 측정 시스템을 이용하여 시추공 레이다 탐사 시스템과 시추공 초음파 탐사 시스템, 전자기적 잡음 측정 시스템을 구축하였다. 시추공 레이다 탐사 시스템은 네트워크 분석기를 GPIB를 통해 제어하고 현장 조건에 따라 임의로 안테나의 길이 조절이 가능한 스텝 주파수 레이다 탐사 시스템이며, 시추공 초음파 탐사 시스템은 압전 송수신기 센서, 고출력 송신기와 A/D 변환기로 구성되어 시추공 내에서 초음파를 이용하여 착맥된 지하공동의 범위를 측정하기 위해 구성된 시스템이며, 전자기적 잡음 측정 시스템은 3개의 자기장 센서와 2개의 전기장 센서 그리고 A/D 변환기로 구성되며 임의로 측정시간과 샘플링 주파수의 조절이 가능하고 임의의 시간에 예약 측정이 가능한 시스템이다. 시추공 레이다 탐사 시스템은 상용 시스템으로 불가능했던 지하공동의 넓이와 지장물을 찾는 탐사에서 효과적인 결과를 보여주었으며, 시추공 초음파 탐사 시스템도 지하공동의 넓이를 측정하는 실험에서 가능성을 확인할 수 있었다. 한편 전자기적 잡음 측정 시스템을 이용하여 도심지 내 전자기적 잡음특성을 파악할 수 있었으며, 이를 변형하여 전기비저항 탐사 시 사용되는 다양한 케이블에 대한 케이블 내의 전자기적 유도 현상 및 그에 따른 신호 왜곡을 규명하는 실험에 적용하여 시스템의 확장성을 확인하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제37권3호
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• pp.196-213
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• 2001

체장어군탐지기(fish sizing echo sounder) 의송.수파기로서 사용하기 위한 split beam 음향 변환기를 개발하기 위한 시도로서, Dolph Chebyshev배열 기법을 이용하여 36개의 압전 진동소자에 진폭 가중치를 부여한 평면배열 음향 변환기를 설계.제작하고, 이 변환기의 수중음향방사 특성에 대해 분석.고찰한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. split beam 음향 변환기의 4 개의 독립적인 진동자 블록에 대한 수중에서의 평균적인 공진 및 반공진 주파수는 각각 69.8 kHz. 83.0 kHz이었고, 이들 공진과 반공진 주파수에서의 임피던스는 49.2$\omaga$. 704.7$\omaga$이었다. 음향변환기의 4 개의 모든 진동자 블록 (sum beam)에 대한 수중에서의 공진 및 반공진 주파수는 각각 71.4 kHz, 82.1kHz이었고. 이들 공진과 반공진 주파수에서의 임피던스는 15.2$\omaga$, 17.3$\omaga$이었다. 2 split beam 음향 변환기의 4 개의 독립적인 진동자 블록에 대한 최대 송파전압감도(TVR)는 공통적으로 70.0 kHz에서 165.5 dB이었고, -3 dB 점에 대한 송신 주파수 대역폭은 10.0 kHz이었다. 또한. split beam 음향 변환기의 4 개의 조합된 진동자 블록에 대한 최대 수파감도(SRT)는 공통적으로 75.0 kHz에서 -177.5 dB이었고, -3 dB 점에 대한 수신 주파수 대역폭은 10.0 kHz이었다. 3.split beam 음향 변환기의 모든 진동자 블록에 대한 송신 지향성패턴은 원형이었고, -3 dB점에 대한 수평 및 수직방향에 대한 반감각(half beam angle)은 공통적으로 $9.0^\circ$이었다. 또한. 수평방향에 대한 제 1차 부엽 준위는 $22^\circ$및 $-26^\circ$에서 각각 -19.7 dB. -19.4 dB이었고. 수직방향에 대한 제1차 부엽 준위는 $22^\circ$및 $-26^\circ$에서 각각 -20.1 dB, -22.0 dB로서 설계 목표치 -20 dB과 매우 유사한 값을 나타내었다. 4.split beam 음향 변환기의 송파응답파형과 수파응답파형은 각각 송신 및 수신 공진주파수 부근인 70.0 kHz와 75.0 kHz에서 전기 입력펄스파형과 가장 유사한 특성을 나타내었다. 5. 본 연구에서 설계, 개발한 split beam 음향 변환기의 성능을 분석하기 위해 반사강도 보정을 위한 지향성손실과 물표의 위치각을 추정하기 위한 실험을 행한 결과 실험적으로 추정한 위치각은 실제적인 위치각과 잘 일치하였다.