수중 거리 측정을 위한 초음파 센서의 개발

Development of Ultrasonic Sensor to Measure the Distance in Underwater

본 연구는 수중 거리 측정을 위한 초음파 센서를 개발한다. 초음파 트랜스듀서는 음파를 발신하고 발신된 음파가 물체에 부딪혀 되돌아오는 반사파를 수신한다. 초음파 드라이버는 반사된 물체까지 거리 측정을 위해 음파의 비행시간을 검출해 음속을 곱한다. 본 연구에서는 비행시간을 검출하기 위해 임계값과 상호 상관 기법을 적용하고 그 결과를 보인다. 반사파가 노이즈에 감염되어 신호의 형태가 왜곡될 때 상호상관 기법은 기준 신호와 수신 신호의 유사성을 이용하여 비행시간을 검출한다. 기준 신호를 수중 환경에 따라 다르게 적용해 반사파와 유사성을 높여 센서의 성능을 향상시킨다. 논문에서는 초음파 센서 드라이버를 설명하고 실험환경에 따른 센서의 성능을 분석한다.

This research develops an ultrasonic sensor to measure the distance in underwater. The ultrasonic transducer transmits an acoustic signal to an object and receives the echo signal reflected from the object. The ultrasonic driver calculates a distance by multiplying the acoustic speed to the time of flight(TOF) which is the time necessary for the acoustic signal to travel from the transducer to the object. We apply a thresholding and a cross correlation methods to detect the TOF and show their results. When an echo pulse is corrupted with noise and its shape is distorted, the cross correlation method is used to find the TOF based on the maximum similarity between the reference and the delayed echo signals. The echoes used for the reference signal are achieved at the different environments, which improves the performance of the sensor. This paper describes the driver of the acoustic sensor and analyzes the performance of sensors in different measurement environments.