• Smart Structures and Systems
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• 제16권2호
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• pp.281-294
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• 2015

Bolted joint connection is the most commonly used connection element in structures and devices. The loosening due to external dynamic loads cannot be observed and measured easily and may cause catastrophic loss especially in an extreme requirement and/or environment. In this paper, an innovative Real-time Cross-Correlation Method (RCCM) for monitoring of the bolted joint loosening was proposed. We apply time reversal process on stress wave propagation to obtain correlation signal. The correlation signal's peak amplitude represents the cross-correlation between the loosening state and the baseline working state; therefore, it can detect the state of loosening. Since the bolt states are uncorrelated with noise, the peak amplitude will not be affected by noise and disturbance while it increases SNR level and increases the measured signals' reliability. The correlation process is carried out online through physical wave propagation without any other post offline complicated analyses and calculations. We implemented the proposed RCCM on a single bolt/nut joint experimental device to quantitatively detect the loosening states successfully. After that we implemented the proposed method on a real large structure (reaction wall) with multiple bolted joint connections. Loosening indexes were built for both experiments to indicate the loosening states. Finally, we demonstrated the proposed method's great anti-noise and/or disturbance ability. In the instrumentation, we simply mounted Lead Zirconium Titanate (PZT) patches on the device/structure surface without any modifications of the bolted connection. The low-cost PZTs used as actuators and sensors for active sensing are easily extended to a sensing network for large scale bolted joint network monitoring.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제53권12호
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• pp.709-717
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• 2004

Flux-reversal machine (FRM) is a new brushless doubly salient permanent magnet machine. Its operation is similar to that of the brushless DC motor, so it can be driven by 120 degree square wave voltage and use PWM pulse patterns in two-phase feeding scheme to control the speed. In this driving method, the back electromotive force (BEMF) current in the open phase is generated by the BEMF. It can be appeared or disappeared according to the changes of the neutral voltage of the machine. In this paper, the time-stepped voltage source finite-element method taking BEMF current into account is proposed. Its influences on the performances of the FRM are also investigated. To prove the propriety of the proposed analysis method, a Digital Signal Processor (DSP) installed experimental devices are equipped and the experiment is performed.

• 한국음향학회지
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• 제29권7호
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• pp.411-421
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• 2010

수중음향에서 시역전 처리는 잔향음 제거 및 표적반향음 향상, 수중감시, 수중통신 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 특히, 근래에 활발히 연구되는 수중통신에서 시역전 처리를 이용해 신호를 시-공간적으로 집속함으로써 신호 대 잡음 비를 증가시켜 전송거리를 높임과 동시에 비트 오차율을 상당히 개선하였다. 본 논문에서는 시역전 처리에서의 센서 배열 최적화에 대한 두 가지 이슈를 다루었다. 먼저, 다양한 해양환경에서의 센서 배열에 대한 최적 센서 수에 대해 연구하였다. 두번째는 주어진 센서 수에 대해 최적의 센서 배치를 결정하는 알고리즘을 개발하였다. 센서 배열 최적화 알고리즘을 집속점과 관심영역에서 음향에너지 대비를 최대화시키는 센서 위치와 수를 목적함수로 하는 유전알고리즘을 기초로 하여 구체화하였다. 또한, 시역전과 신호처리 과정이 동일한 원리로 수행되는 정합장 처리를 이용하여 모의실험 결과에 대한 타당성을 실제 해양 실험데이터를 통해 검증 하였다. 최적화의 결과로 집속점에서 음향에너지가 기존의 센서배치 보다 최대 3 dB정도 향상되는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1994년도 FIFTH WESTERN PACIFIC REGIONAL ACOUSTICS CONFERENCE SEOUL KOREA
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• pp.931-936
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• 1994

Although an ideal low-pass filter is not physically realizable, it can be approximated on the basis of time reversal techniques. In this paper, we describe a method to approximately implement the ideal low-pass filter and apply it to the pitch extraction system. Experimental results show that our method is effective to estimate the fundamental frequency of the speech signal.

• 전자공학회논문지S
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• 제35S권10호
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• pp.126-134
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• 1998

이 논문에서는 윈도우를 이용한 위상복원에 관하여 다룬다, 구하고자 하는 신호의 푸리에 크기와 이 원하는 신호에 서로 보완 (complementary) 윈도우가 곱해진 신호의 푸리에 크기로부터 원하는 신호를 구하는 문제에 대하여 알아본다. 여기서는 유일 조건을 만족하기 위한 여러 조건을 제시하고 Gerchberg-Saxton 알고리즘을 응용한 새로운 복원 알고리즘을 제시한다. 이 연구의 결과는 광학, 특히 천문학에서 Ground-based Telescope의 성능 개선에 이용할 수 있을 것으로 생각된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권1호
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• pp.135-150
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• 2015

Large concrete structures are prone to cracks and damages over time from human usage, weathers, and other environmental attacks such as flood, earthquakes, and hurricanes. The health of the concrete structures should be monitored regularly to ensure safety. A reliable method of real time communications can facilitate more frequent structural health monitoring (SHM) updates from hard to reach positions, enabling crack detections of embedded concrete structures as they occur to avoid catastrophic failures. By implementing an unconventional mode of communication that utilizes guided stress waves traveling along the concrete structure itself, we may be able to free structural health monitoring from costly (re-)installation of communication wires. In stress-wave communications, piezoelectric transducers can act as actuators and sensors to send and receive modulated signals carrying concrete status information. The new generation of lead zirconate titanate (PZT) based smart aggregates cause multipath propagation in the homogeneous concrete channel, which presents both an opportunity and a challenge for multiple sensors communication. We propose a time reversal based pulse position modulation (TR-PPM) communication for stress wave communication within the concrete structure to combat multipath channel dispersion. Experimental results demonstrate successful transmission and recovery of TR-PPM using stress waves. Compared with PPM, we can achieve higher data rate and longer link distance via TR-PPM. Furthermore, TR-PPM remains effective under low signal-to-noise (SNR) ratio. This work also lays the foundation for implementing multiple-input multiple-output (MIMO) stress wave communication networks in concrete channels.

• 한국음향학회지
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• 제38권6호
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• pp.678-686
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• 2019

수중에서는 다중 경로로 인한 인접 심볼 간 간섭의 영향으로 통신 성능이 저하되며, 수동형 시역전 처리는 다중 경로를 완화하기 위한 가장 효율적인 기법이다. 수동형 시역전 처리의 성능을 향상시키기 위해 다이버시티 결합기법이 이용되고 있으며, 본 논문에서는 여러 각도로의 빔 조향을 통해 획득한 신호들을 결합하는 빔 다이버시티 결합기법을 이용하여 통신 성능을 분석하였다. 수직 선 배열 센서에 수신된 탐침 신호로부터 추정한 빔-시간 그래프를 통해 음파의 전달 각도들을 추정하였으며, 추정된 각도 중 결합 개수 및 방식에 따른 통신 성능을 분석하였다. 분석을 위해 2018년 10월 포항 동방 해역에서 수행된 Biomimetic Long range Acoustic Communications 2018(BLAC18) 실험 데이터를 활용하였으며, 통신 성능 지표로써 출력 신호 대 잡음비를 이용하였다.

• 한국음향학회지
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• 제33권1호
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• pp.48-53
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• 2014

수중음향통신은 시변동성으로 인하여 도플러 편이를 발생하고, 다중경로로 인하여 지연 확산의 특성을 갖는다. 이러한 채널 특성은 인접 심볼 간 간섭을 발생시켜 통신 성능을 저하시킨다. 통신 성능을 개선하기 위하여 시역전, 공간 다이버시티, 위상 추정기 및 등화기 등과 같은 다양한 기법이 연구되고 있다. 본 논문에서는 시변동성 다중경로로 인한 인접 심볼 간 간섭을 완화하는 방법으로 빔 형성 기반의 공간 필터 기법을 제안한다. 제안된 기법은 원하는 신호방향으로 빔을 조향하여 공간상의 신호를 분리하고, 배열 이득으로 신호 대 간섭 잡음비를 향상시키고 통신 성능을 개선한다.

• 한국음향학회지
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• 제36권6호
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• pp.378-386
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• 2017

해양무기체계 연구개발 과정에 있어서 정량적 시험평가를 수행하기 위해 수중에서 기동하는 표적과 계측 장비간의 거리측정이 요구된다. 일반적으로 정확하게 동기화된 송 수신기 사이의 전송 시간차를 측정하는 단방향 ToA(Time of Arrival) 기법을 이용하여 목표물의 거리를 측정한다. 하지만 수신된 신호는 다중경로의 영향으로 왜곡되어 거리 추정 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 음선 기반의 블라인드 디컨볼루션 기법을 사용하여 수신된 각 데이터 프레임으로부터 시변하는 복합 수중 채널 함수를 추정하고 추정된 시변 전달 함수를 시역전하여 다중경로 현상을 제거한다. 제안된 기법으로 시뮬레이션 및 해상실험을 진행하였을 때, 기존의 ToA 기법보다 거리 추정 성능이 향상되는 결과를 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제41권6호
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• pp.610-620
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• 2022

음향 벡터센서는 한 위치에서 음향압력 뿐만 아니라 입자속도 및 가속도와 같은 벡터량을 동시에 수신할 수 있기 때문에 수중음향 통신 시스템의 단일입력다중출력 수신기로써 사용가능하다. 한편, 단일 벡터센서로 수신되는 벡터 신호는 송·수신기 간 방위각과 다중경로 각 요소의 전파각도에 따라 서로 다른 채널 특성을 갖기 때문에 다른 통신성능을 야기한다. 본 논문에서는 단일 벡터센서를 이용한 수중음향 통신 시스템의 성능 향상을 위한 채널 파라미터 기반 가중 방법을 제안한다. 제안 방법의 검증을 위해 Korea Reverberation Experiment(KOREX-17) 중에 수행된 통신실험 데이터를 사용하였다. 음향 송신기는 수신기로부터 멀어지면서 통신신호를 전송했으며 단일 벡터 수신기는 음향압력 신호와 x, y, 및 z 가속도 신호를 측정했다. 수신된 가속도 신호는 압력등가 입자속도 신호로 변환되어 음향압력 신호와 함께 다중채널 통신 시스템의 입력값으로 사용되었다. 통신 복조를 위해 시변 채널에 강인한 블록기반 시역전 기법이 활용되었으며, 통신 결과로부터 단일 벡터센서를 이용한 수중음향 통신 시스템에 대한 채널 파라미터 기반 가중 방법의 유효성이 입증되었다.