The requirement of acoustic performance about underwater acoustic material which is used in underwater environment more increases. Underwater acoustic material was made by viscoelastic material such as a rubber and a polyurethane etc. In order to increase an acoustic performance, several kinds of inclusions were added to viscoelastic material. In this paper, acoustic modelling and analysis techniques were introduced and the acoustic characteristics of underwater acoustic material were studied. Echo reduction and transmission loss were calculated with volume fraction of inclusion in the material. Also the characteristic impedance and the input impedance of underwater acoustic material were obtained and effects on the echo reduction and transmission loss of material were discussed.
본 연구에서는 축대칭 셸의 고유모우드에 의하여 발생하는 음향의 방사특성을 유한요소법으로 구하고 실험을 수행하여 그 타당성을 검토하였다.축대칭 셸에서 원 주방향으로의 압력분포를 가정하여 2차원 문제로 단순화시키고 거리가 무한대인 영역 은 음향 임피던스 (acoustic impedance)를 이용하여 대처함으로써 축대칭 셸의 고유모 우드에 의하여 발생하는 음향세기와 방사효율을 구하였다. 각각의 고유모우드에 의 하여 방사되는 에너지는 서로 독립적이므로 강제진동에 의한 음향의 방사효율은 고유 모우드에 의한 방사효율의 가중치에 의한 평균(weighted average)을 취함으로써 구할 수 있다.
고유음향 임피던스가 다른 물질이 층상구조를 이루고 있는 매질내에서 임의의 한 층에 형성된 이차원 초음파 음장이 다른 매질로 전파될 때에의 특성을 각스펙트럼법에 의해 해석하였다. 음원으로서는 baffle된 원형 트랜스듀서를, 층상구조를 매질로서는 물과 생체조직(지방)의 경계를 각각 고려하였다. 해석에 있어서는 먼저 각스펙트럼 분해요소, 즉, 음원의 크기 및 거리에 의존하는 기준음장의 최적 크기와 샘플링 간격을 균질매질을 이용하여 결정한 다음, 그 요소를 층상매질에 적용하였다. 그 결과, 경계면에서의 입사각(공간주파수)의 의존하는 투과계수에 입사음장의 곱으로 나타내어지는 투과음장은 각스펙트럼법에 의해 짧은 시간내에 정도 높게 산출될 수 있음을 보인다.
성덕 대왕 신종 상단부에 위치한 음통의 음향학적 역할을 규명하기 위하여 현장 실험을 수행하고 관찰된 현상을 설명하기 위한 모델을 제안하였다. 실험을 통하여 음통의 음향학적 특성을 대표하는 음통 출구단의 반사 계수, 방사 임피던스를 측정한 결과, 음통이 저주파(이경우 300Hz 이하)에서는 거의 모든 소리를 종 내부로 되돌리는 특성을 보이며, 그 이상의 고주파 성분은 효과적으로 종 밖으로 방사하는 특성을 갖고 있음을 확인하였다. 또한 음통에 대한 음향학적 모델링 및 이를 바탕으로 한 수치적 분석을 수행하였으며 실험결과와 대체적으로 경향이 일치하는 결과를 보여주고 있다.
잡는 어업에서 기르는 어업으로 전환하는 수산정책 과정에서 바다목장사업은 바다목장을 설치한 해역에서 육상에서 식이음으로 순치시킨 치어를 방류하여 사료투입시, 또는 성장한 어류들을 모이게 하는 수단으로 순치음을 해양에 방사하기 위해서는 수중 스피커의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 수중에서 어류의 발생음과 인공적으로 음을 방성했을 때 어류반응에 대한 연구문헌을 조사하였다. 그 결과, 민감하게 반응하는 주파수는 $150Hz\~2kHz$이고 음압레벨은 $100dB\~150dB$ ($1{{\mu}$ Pa를 0dB)로 조사되었다. 따라서 수중 스피커 설계 제작시 주파수대역과 출력레벨의 사양은 $150Hz\~3kHz,\;100dB\~145dB$로 설정하였다. 그리고 설계사양 등가회로에 의한 전기임피던스 곡선과 반공진주파수를 등가회로법으로 구하고 수중 스피커를 제작하였다. 설계 제작된 수중 스피커를 수압탱크에서 안정성 평가와 최저 사용 주파수 범위를 결정하는 전기임피던스 특성실험을 실시하였으며 수심 10m에서 수중 스피커를 설치하여 해상실험을 한 결과를 정리하고, 제반 음향특성의 실험결과를 기술하였다.
본 연구에서는 1, 2단자쌍 회로망의 임피던스 정합회로를 간단하고 빠르게 구할 수 있는 방안을 개발하였다. 우선 회로망의 전체 전달함수를 F 행열로 부터 계산하고, 이를 이용하여 양단의 부하저항 및 정합회로가 포함된 각각의 단자의 입출력 임피던스를 구하였으며, 이 식으로부터 정합용 소자의 정확한 값을 계산하였다. 본 연구의 타당성을 검증하기 위해 CDMA용 소자로 널리 사용되는 중간주파수 대역 withdrawal 가중형 SAW 필터에 본 연구의 결과를 적용하여 임피던스 정합 전후의 특성변화를 시뮬레이션과 실험을 통하여 동시에 확인하였다 그 결과 85.38 MHz의 중심주파수에서 비대역폭이 $1.2\%$, 삽입손실이 29dB, VSWR이 80인 필터를 본 연구방법을 이용하여 정합 한 경우, 각각 $1.8\%$, 9dB, 3으로 향상됨을 시뮬레이션과 실험을 통해 확인하였다. 본 연구결과는 SAW 디바이스의 정합에 매우 용이하게 이용될 수 있을 뿐만 아니라 일반적인 1, 2단자쌍 회로망의 임피던스 정합에도 널리 사용될 수 있다
천공요소는 자동차의 배기 소음기, 공조기의 소음기 등을 포함하는 다양한 소음계에 널리 사용된다. 일반적으로 천공요소 들은 평균 유동과 소음원이 동시에 존재하는 환경에서 사용되며, 평균 유동 및 관 내부의 음압 레벨의 변화가 천공 부근에서의 임피던스에 큰 영향을 미치게 된다. 천공요소의 임피던스의 변화는 소음기의 음향학적 특성에 영향을 미치게 되므로, 유동이나 음압 조건이 임피던스에 미치는 영향에 대한 연구가 중요하다. 본 연구에서는 정밀 계측 및 전산유체역학적 모형을 이용해 천공요소의 임피던스에 영향을 미치는 주요 세 가지 인자 - 스치는 유동, 통과하는 유동, 음압 레벨 - 들을 고려하여 임피던스를 분석하고, 그 상관관계를 밝혔다.
고주파 연소불안정 제어를 위하여 사용되는 음향공에 대하여, 3차원 선형 음향해석을 수행하여 음향공의 감쇠 능력을 정량화하고자 하였다. 공진주파수는 상온에서 고전적 이론에 의한 공진주파수와 약 $6\%$, 압력 비에 의한 결과와는 약 $10\%$의 차이를 보임을 확인하였다. 감쇠 능력의 정량화를 위하여 acoustic impedance를 도입하여 흡수계수와 conductance를 도출하였다. 음향공의 개수에 따른 acoustic impedance 특성을 살펴보았고, 기존의 결과와 정량적으로 유사함을 확인하였다. 기하학적으로 동일한 음향공이 여러 개 설치된 연소실에서는 음향장의 특성과는 상관없이 각각의 음향공이 동일한 특성을 보임을 확인하였고, 최적의 음향공의 개수를 판정하는 것은 하나의 음향공의 acoustic impedance를 제대로 정량화하여 가능하다. 이로써 acoustic impedance를 도입하여 음향공의 최적 동조를 위한 설계 절차를 확립하였다.
본 논문에서는 구조 변경한 저 잡음 수중 청음기에서 사용되는 음향 감쇠층의 최적 물성을 제시하고 제작 가능성을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 음향 감쇠층의 특성 중 재료 감쇠도와 음향 임피던스를 변화시켜 FEM (Finite Element Method)으로 과도 해석하여 재질 변경에 따른 잡음 응답 특성을 고찰 하였다. 그 결과 재료의 감쇠도는 큰 영향이 없었으며 1 Mrayl 이하 혹은 4 Mrayl 이상의 음향 임피던스 값을 갖는 음향 감쇠층을 사용하는 것이 효율적임을 알 수 있었다. 이러한 목적을 위해서는 일반적인 흡음 재료로 사용되는 고분자 폴리머들은 본 연구의 수중 청음기용 음향 감쇠 층으로 사용하기에 부적합하고, 새로운 금속 혹은 세라믹-폴리머 복합체의 개발이 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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