An O-mode Ultrashort Pulse Reflectometry (USPR) system has been designed and developed for the measurement of electron density profiles on the Sustained Spheromak Physics Experiment (SSPX) spheromak. In the original design of SSPX, peak densities were envisioned to be in the range of 0.5-3${\times}$10$^{14}$ cm$^{-3}$ . The total duration of formation and sustained discharges is typically ∼2 msec. Moreover, diagnostic access on SSPX is severely restricted. Such high density and short duration plasmas coupled with stringent diagnostic access are quite challenging for conventional reflectometer systems. In USPR, the SSPX diagnostic requirements have been successfully satisfied by employing up-converting mixers and monostatic horn/waveguide configuration. As a result, the USPR system has proven its applicability for the density measurement of a future fusion device. In the density profile measurements, the USPR system is capable of routinely generating density profiles with a temporal resolution of 57 $\mu$s. This paper presents details regarding the USPR fundamental principles, associated subsystems and laboratory tests as well as the experimental results obtained on SSPX
Dongsoo Lee;Jong-Sub Lee;Yong-Hoon Byun;Sang Yeob Kim
Geomechanics and Engineering
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제33권3호
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pp.291-299
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2023
Monitoring contaminants in waste landfills on a seabed is important because the leachate affects the marine ecosystem and facility stability. The objective of this study is to optimize a time-domain reflectometry (TDR) probe using different coating materials and several electrodes to estimate contaminants in saline soil. Copper concentrations ranging from 0 mg/L to 10 mg/L were mixed in 3% salinity water to simulate contaminants in the ocean environment. Epoxy, top-coat, and varnish were used as coating materials, and two to seven electrodes were prepared to vary the number and arrangement of the electrodes. Test results showed that the varnish stably captured the increase in copper concentration, while the other coating materials became insensitive or caused leakage current. In addition, a TDR probe with more electrodes exhibited stable and distinct electromagnetic signals. Thus, the TDR probe with seven electrodes coated with varnish was effectively used to estimate contaminants in saline soil.
포화된 흙의 전기적인 특성은 흙 주위에 있는 간극수의 전기전도도에 크게 의존하므로, 흙의 전기전도도 변화를 이용하여 지반속으로의 오염물 침투를 감지하는데 널리 활용되고 있다. 본 연구의 목적은 포화시료에 대해 염분비와 납의 농도 변화에 따른 흙의 전기적 특성 변화를 조사하는 것이다. 전기저항과 시간영역반사법 신호측정을 위한 센서를 매설한 원통형 셀 내부에 담수 및 염분 농도 1%, 2% 그리고 3%의 염수용액을 0~10mg/L 사이의 6가지 납 표준용액과 혼합하여 수용액을 준비하였다. 이후 수용액 속에 건조시킨 모래시료를 수중강사법을 이용하여 조성하였다. 조성된 포화시료에 대해 셀 내부에 설치된 센서들로부터 전기저항과 시간영역반사법 신호를 측정하고 이 결과로부터 전기전도도를 산정하였다. 실험 결과, 주파수 1kHz에서 측정된 전기저항으로 부터 산정한 전기전도도는 납의 농도가 증가함에 따라 연속적으로 증가하는 것으로 나타났으므로 전기저항으로부터 산정한 전기전도도가 오염정도를 파악하기 위해 사용될 수 있는 것으로 나타났다. 또한 시간영역반사법으로부터 산정한 전기전도도의 경우 저농도에서의 납의 농도 변화에도 전기전도도가 변화하지만, 납의 농도가 증가함에 따라 변화 정도는 점차 감소하는 것으로 나타났다. 즉, 시간영역반사법은 중금속 누출여부를 조사하는데 적합한 것으로 평가되었다. 본 연구는 전기저항과 시간영역반사법의 상호보완적인 특성을 활용한다면 해안 및 해양환경에서도 중금속의 누출 및 오염을 감지할 수 있음을 보여준다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제3권1호
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pp.67-71
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2003
In this paper, frequency modulated(FM) reflectometry is proposed to measure group velocity of microwave transmission line Various microwave transmission lines such as periodically loaded conducting posts in a waveguide and nonradiative dielectric(NRD) guide are adopted to measure their group velocity The result compared with that from network analyzer shows good agreement, indicating the validity of our measurement method.
본 연구에서는 해수침투에 관한 기존 이론을 검증하고 지하수 함양량과 양수량의 변화에 따른 담-염수 경계면 이동현상을 고찰하기 위하여 실내 모형규모의 자유면 대수층에서 시간 영역 광전자파 분석기 (Time Domain Reflectometry: TDR)를 이용하여 2차원 염수침투 현상을 관측하였다. 실험 결과 염수와 담수의 경계면에서는 분산 혹은 확산에 의한 혼합대 (mixing zone)가 두텁게 형성되었으며 Badon Ghyben과 Herzberg가 가정한 비혼합 경계면 (sharp interface)은 형성되지 않았다. 따라서 본 연구에서 획득한 기준 해수면에 대한 자유수면($H_{f}$)과 염수 경계면($H_{s}$)까지의 깊이의 비에 관한 실험치와 Ghyben-Herzberg 근사법의 이론치가 일치하지 않음을 알 수 있었다. 한편, 함양량과 양수량을 달리하면서 경계면의 변화를 관찰한 결과 주어진 함양량에 대하여 양수량이 증가함에 따라 경계면의 이동속도가 증가하였고, 본 모형조건하에서 경계면의 이동속도는 함양량에 대한 양수량의 비 ($Q_{p}/Q_{r}$)에 약 7배나 달하는 것으로 나타났으며 이는 해안선에 인접한 해수 침투 취약지역에서는 양수량이 아주 중요한 역할을 한다는 것을 지시한다.
최근, 국내외에서 TDR(Time Domain Reflectometry)기법을 이용한 토양 함수량 측정이 유용한 기술로써 받아들여져 오고 있다. Topp 등, (1980)에 의하여 최초로 제안된 경험식이 TDR에 의해 측정된 유전상수로부터 토양 함수량을 결정하는 데에 폭넓게 적용되어져 왔다. 그러나, 이 방법의 적용범위는 중간 입자 조성의 토양(Medium-testured soils)에 한해서 제한되어져 왔다. 본 연구에서는 Topp 모델이 사력토(Sandy-gravelly soils)에서도 적용가능한 지를 알아보고자 한다. 검정실험은 토양시료내에 설치된 2선 TDR 탐침을 따라 전송되는 광전자파의 전송시간 측정과 중력법에 따른 토양 함수량 결정의 두 부분으로 구성되었다. 실험에 사용된 토양시료는 2개의 다른 TDR 탐침길이에 대하여 중복시료로서 각 시료당 자갈의 질량 퍼센티지가 다른 7개의 입도 분포로 구성되었다. 계산 결과 Topp이 제안한 식은 주어진 유전상수에 대하여 3내지 8%정도 함수량을 과대 추정하고 있음을 알 수 있었으며, 본 연구에서 사력토에 대한 새로운 경험식을 제안하였다.
지하매설구조물인 상수도관 주변 지반의 간극수 동결로 상수도관의 변형에 영향을 미칠 수 있다. 이에 최근에는 현장 계측을 통한 포장 하부구조체의 함수비를 주기적으로 측정하기 위해서 미국 Campbell사의 TDR(time domain reflectometry) CS616 함수량계와 독일의 IMKO사 제품의 TRIME FM를 이용한 수동 함수량계 TRIME P3, T3 Probe를 사용하고 있다. 일반적으로 TDR 함수량계와 TRIME 수동 함수량계는 흙의 종류, 입도, 다짐도, 온도 등에 의해 오차가 유발될 수 있기 때문에, 현장의 시료를 사용하여 TDR 함수량계의 실내보정실험을 반드시 수행해야 한다. 즉, TDR함수량계의 매뉴얼에서는 일반적인 흙의 보정방정식을 제안하고 있지만 현장 적용시에는 반드시 보정실험을 수행하도록 권고하고 있다. 본 연구에서는 상수관 등 지하매설구조물의 주변의 다양한 채움재료를 사용하여 실내 보정 실험을 수행하였으며, 이 결과로부터 TDR함수량계인 CS616, TRIME-T3, TRIME-P3의 보정모델식을 제안하였으며, 보정식에 대한 현장검증을 수행하였다.
위성신호 반사계측(GNSS-Reflectometry) 기술은 위성으로부터 전송되는 신호의 지표면 혹은 해수면에 반사되는 신호를 측정하여 분석하는 기법으로서, 해수면 높이측정, 태풍 및 기상이변, 그리고 토양의 수분 및 적설량 측정 등에 활용되고 있다. 본 논문에서는 GNSS-R 기술의 해양 활용확대와 그 가능성을 살펴보기 위하여, 위성신호의 신호대잡음비를 이용하는 GNSS-R 기술의 개념과 측정원리에 대해 설명하고, 국제적인 활용 사례를 조사하여 제시하였다. 특히 GNSS-R 기술을 기존 DGNSS 기준국 및 상시관측소 인프라를 이용하여 해양안전 및 환경 모니터링에 활용 가능할 뿐만 아니라, 지상 및 해양기준국, 위성기반, 해상선박 탑재 측면에서의 해양 응용 가능분야를 조사하여 제안하였다.
In this paper, we propose a multi-impedance changes localization method of on-voltage underground power cable using the wavelet transform based time-frequency domain reflectometry (WTFDR). To localize the impedance change in on-voltage power cable, the TFDR is the most suitable among reflectometries because the inductive coupler is used to inject the reference signal to the live cable. At this time, the actual on-voltage power cable has multi-impedance changes such as the automatic section switches and the auto load transfer switches. However, when the multi-impedance changes are generated in the close range, the conventional TFDR has the cross term interference problem because of the nonlinear characteristics of the Wigner-Ville distribution. To solve the problem, the wavelet transform (WT) is used because it has the linearity. That is, using WTFDR, the cross term interference is not generated in multi-impedance changes due to the linearity of the WT. To confirm the effectiveness and accuracy of the proposed method, the actual experiments are carried out for the on-voltage underground power cable.
이 논문에서는 STDR(sequence time domain reflectometry) 기법의 상관기 앞단에 부호기를 넣음으로써 계산량을 증가시키지 않고도 원거리 고장의 위치 탐지 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제안한다. STDR 기법은 PN 수열을 인가하여 시간 영역 상관(time domain correlation)으로 고장 위치를 탐지하는 기법이므로, 상관기 앞단에 부호기를 넣음으로써 고장 위치에서 반사된 신호를 STDR 기법의 인가 신호에 가깝게 복원시켜 상관 값을 증가시킬 수 있다. 제안한 기법을 사용하여 원거리 고장에서 고장위치 탐지 성능을 크게 개선시킬 수 있음을 모의실험으로 확인한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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