외부 지역에서 침투하는 외부침입자에 대한 침입탐지를 위한 기초적인 연구 수행을 위하여 광섬유 ROTDR (Rayleigh Optical Time Domain Reflectometer) 센서를 설계 및 기초 연구를 수행하였다. 외부침입자를 탐지하기 위한 센서는 침입 탐지판을 제작하여 모래 속에 매설하여 실내에서 모형을 설치하여 침입탐지 실험을 수행하였다. ROTDR센서의 신호 분석은 검출정도에 따른 신호의 특성을 분석하였다. 광섬유 ROTDR 센서는 크게 20kg, 40kg, 60kg, 그리고 80kg 등의 무게별로 4등급으로 구분하여 넓은 영역에 걸쳐 외부 침입자를 감시하기 위한 장거리용을 사용하였다. 결과 본 논문에서의 광섬유 센서는 사회중요 기반시설의 외부침입자 감시용 실시간 모니터링의 응용에 가능함을 확인 하였다.
이 논문에서는 광섬유의 구조에 따라 증폭기 이득과 이중 레일레이 교차 잡음의 함수로서의 라만 광섬유 증폭기의 성능을 살펴보았다. 라만 증폭은 높은 펌프 파워를 필요로 하는 비선형 현상이므로 작은 유효면적을 갖는 광섬유를 사용하면 펌프파워의 효율면에서 장점을 가질 수 있다는 것을 쉽게 생각할 수 있다. 여기서 쉽게 간과할 수 있는 사실이 레일레이 후방 산란에 대한 것이다. 레일레이 후방 산란 역시 광섬유의 유효 면적이 작아짐에 따라 증가함으로 증폭기의 이득 증가에 따른 잡음의 증가도 고려해야 한다. 더구나 이중 레일레이 산란은 증폭 매질인 광섬유내에서 두 번 반사하면서 더욱 크게 증폭된다. 그러므로 이와 같은 이중 레일레이 산란에 의한 시스템 성능 저하가 크게 문제가 될 수 있다. 그러므로 라만 광섬유 증폭기에서 광섬유 구조의 변화에 대해서 얻어지는 이익(증가된 이득)과 시스템 페널티(이중 레일레이 교차 잡음)에 대한 분석이 필요하다 이를 바탕으로 적절한 광섬유를 디자인 함으로써 라만 광섬유증폭기에서 시스템 패널티 없이 라만 증폭 효율을 증가시킬 수 있다.
Characteristics of lifted flames in axisymmetric laminar coflow jets have been investigated experimentally. Approximate equations for velocity and concentration with virtual origins have been proposed to analyze the behavior of flames in coflow jets. Measuring Rayleigh intensity to investigate the concentration field. proposed approximate equations were confirmed. By using the results of OH PLIF, direct photography and Rayleigh scattering measurement, it is shown that the locations of maximum intensity in direct photography coincide with the tribrachial points in axisymmetric jets and the tribrachial points travel on the stoichiometric contour. For coflow jets, the experimental results of liftoff height have been successfully correlated with nozzle exit velocity using predicted behavior from proposed approximated equations. These results substantiate the stabilization mechanism in coflow jet is based on the balance between flame propagation speed and axial flow velocity, same as for the free jets.
The effects of radial heat and $H_2O$ diffusion on the evolution of silica particles in coflow diffusion flames have been studied experimentally. The evolution of silica aggregate particles in coflow diffusion flames has been measured experimentally using light scattering and thermophoretic sampling techniques. The measurements of scattering cross section from $90^{\circ}$ light scattering have been utilized to calculate the aggregate number density and volume fraction using with combination of measuring the particle size and morphology through the localized sampling and a TEM image analysis. Aggregate or particle number densities and volume fractions were calculated using Rayleigh-Debye-Gans and Mie theory for fractal aggregates and spherical particles, respectively. Flame temperatures and volumetric differential scattering cross sections have been measured for different flame conditions such as inert gas species, $H_2$ flow rates, and burner injection configurations to examine the relation between the formation of particles and radial $H_2O$ diffusion. The comparisons of oxidation and flame hydrolysis have also been made for various $H_2$ flow rates using $N_2$ or $O_2$ as a carrier gas. Results indicate that the role of oxidation becomes dominant as both carrier gas($O_2$) and $H_2$ flow rates increases since the radial heat diffusion precedes $H_2O$ diffusion in coflow flames used in this study. The effect of carrier gas flow rates on the evolution of silica particles have also been studied. When using $N_2$ as a carrier gas, the particle volume fraction has a maximum at a certain carrier gas flow rate and as the flow rate is further increased, the hydrolysis reaction Is delayed and the spherical particles finally evolves into fractal aggregates due to decreased flame temperature and residence time.
A distributed optical fiber temperature sensor can continually monitor the measurand at every point along of its fiber length. It is based on OTDR technics which used extreamlly weak backward scattered light called Raman scattering. When the Pulsed high intensity laser light injected into the optical fiber there are several kind of backscattered light such as Rayleigh, Stokes, and anti-Stokes, etc. caused by impurities molecular vibrations. The temperature distribution is derived form the intensity ratio Raman scatted light-Stokes versus anti-Stokes-and the time function between light injection and signal detection. It is shown that the priniciple of distributed sensing, the system desing, and the result of experiments.
Nonlinear oscillation of a microbubble under ultrasound was investigated theoretically. The bubble radius-time curves calculated by the Rayleigh-Plesset equation with a polytropic index and by the Keller-Miksis equation with the analytical solution for the Navier-Stokes equations of the gases were compared with the observed results by the light scattering method. This study has revealed that the bubble behavior such as the expansion ratio and the bouncing motion after the first collapse under ultrasound depends crucially on the retarded time of the bubble motion to the applied ultrasound.
Neutral atom temperature was measured by Laser Rayleigh scattering method using neutral depletion by neutral heating with ideal gas law in Inductively coupled plasma. We observed sudden pressure change when plasma is turned on and off. We analyzed mechanism of neutral heating by employing zero-dimensional neutral and ion energy balance model simultaneously. The results showed that neutral atom temperature increase with ion density. The mechanism of neutral atom heating and cooling is mainly dominated by ion-neutral collision including elastic and charge-exchange collision and by wall cooling respectively.
Ka 및 mm파 대역에서의 강우감쇠는 무선회선설계에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 전반적인 기초가 되는 Mie 산란이론을 이용하여 국내환경에 적합한 강우감쇠를 추정하기 위해 중요한 요소인 빗방울 크기분포를 여러 자료를 비교하여 분석하였고. 일반화된 식을 통해 수치해석적 접근을 시도함으로써 각 파라미터별 강우감 쇠에 미치는 정도를 분석하여 이론적으로 국내 강우환경에서의 강우감쇠를 추정하기 위한 근거를 제공하고자 하였다.
주 구성요소가 산소와 질소 기체인 대기는 백색광을 지닌 광원, 즉 태양광에 대하여 선택적으로 빛을 산란시킴으로써 파란색을 나타낸다. 이것은 Rayleigh scattering 효과가 파장의 4승에 반비례하기 때문에 450nm 부근의 파란색은 700nm 부근의 빨간색에 비하여 약 6배이상 강한 빛을 산란시키기 때문이다. 그러나 실제로 하늘은 고정된 색을 지니고 있지는 않다. 태양과 관측자 및 관측지점의 유기적 관계에 의하여 하늘의 색은 주기적이며 임의적으로 다르게 보인다. (중략)
라이다 방법을 이용한 대기의 온도 측정은 크게 1) DIAL 방법을 이용하는 방법 2) 공기분자의 밀도를 측정하는 진동 라만 산란을 이용하는 방법 3)공기분자의 회전 라만 산란을 이용하는 방법 4) Rayleigh 산란의 선폭을 이용하는 방법 등으로 나누어진다. 이 중에서 대류권의 온도 측정에 적용가능한 방법은 3 번째의 방법으로 질소나 산소의 회전 라만 산란(RRS:Rotational Raman Scattering)이 가장 흔히 사용되는 기술이다. 질소와 산소의 회전 라만 신호를 이용한 온도 측정 기술은 Cohen$^1$ 등에 의하여 처음 시도되었으며, 그 후 많은 사람들에 의하여 검증되었다.$^2$ (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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