본 논문에서는 인접된 다중모드 공진점을 갖는 수중 음향 압전 트랜스듀서의 전기적 등가회로 모델을 추정하는 방법을 제안하였다. 트랜스듀서의 실측된 임피던스와 추정된 등가모델의 임피던스 오차가 최소가 되도록 공진모드간 결합 영향을 고려한 적합도 함수를 제안하고, 미립자 집단 최적화 (PSO:Particle Swarm Optimization) 알고리즘을 이용하여 등가회로의 미지상수를 추정하였다. 3개의 공진점을 갖는 샌드위치형 예제 트랜스듀서에 대하여 제안된 방법을 적용하여 등가회로를 모델링하고, 수중에서의 임피던스 측정치와 추정된 등가모델의 임피던스를 비교함으로써 제안된 기법의 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 저전력 수중음향통신 시스템을 구현하기 위해 선형 등화기에 최적화된 탭 길이를 결정하는 기법을 제안하였다. 먼저 선형 등화기에서 탭 길이와 결정지연과의 관계를 조사하였다. 이 결과를 토대로 일정 이상 MSE(Mean Square Error) 성능을 만족하는 탭 길이에 대하여 분산을 구하고 이를 활용하여 최적의 결정 지연 범위가 추정된다. 또한 탭 길이에 따른 최적의 결정지연을 결정하기 위해 MSE 그래프를 도출하였으며, 이를 통해 최적의 값을 얻어냈다. 모의실험을 수행한 결과 최대의 탭 길이에서보다 40% 적은 탭 길이로도 충분한 성능을 보여주었으며, 동해 해상시험에서 획득한 데이타에 적용한 결과 탭 계수가 충분히 수렴했다고 볼 수 있는 최대 길이의 탭보다 33% 적은 탭 길이로 충분한 성능을 보여주었음을 확인하였다.
본 연구는 스피터와 마이크폰쌍을 이용하여 변압기 소음 감소를 위한 적응 능동소음제어에 있어서 스피커-증폭기-마이크로폰 경로와 스피거-마이크로폰 쌍의 동특성에 대한 이론적인 내용과 시뮬레이션을 통하여 이를 확인하였다. 또한 음향경로 내에 존재하는 마이크로폰-스피커 쌍의 전달함수를 SLS(sequential least square)알고리즘으로 추정하였으며, 추정된 전달함수에 대한 identify는 z 평면에서 안정된 극점과 영점을 갖고 있음을 확인하였다.
시험체의 공지모드를 분석하여 대형 기계용 기초 콘크리트의 두께를 측정하였다. 시험체에 강철구 자유낙하에 의한 기계적인 충격을 가하여 진동을 발생시키고, 이 진동신호를 광대역 원추형 압전 탑촉자로 수신하였다. 수신된 진동신호를 FFT를 사용하여 주파수로부터 시험체의 두께를 결정하였다. 여러 층으로 이루어진 콘크리트 블록의 경우, 이 방법으로 결정된 값은 실제의 두께와 잘 일치하였다. 또한 이 방법은 두께 측정 뿐만 아니라 경계면의 접합 상태 파악에 활용될 수 있다.
This acoustic experiment noted that fish species in Chilam-Gijang marine ranching area were more densely distributed in the pelagic zone during nighttime than daytime. In each season, the gill nets caught 15 different fish species and the estimated average target strengths were -44.0 dB and -44.4 dB for autumn and winter surveys, respectively. The estimated autumn fish biomass were 7.7 tons and 26.0 tons during daytime and nighttime, respectively. Winter biomass was 2.27 tons and 30.97 tons during daytime and nighttime, respectively. Different fish species form schools that exhibit different movements and behaviors, and thereby occupy varying water layers. These results explained the estimated fish biomass, and variation with seasons and time of the surveys around artificial reefs in Chilam Bay, Korea.
공진주파수 스펙트럼법을 이용하여 ZnO 와 AIN 압전박막의 임피던스 특성 및 전기기계결합계수 특성에 대해 조사하였다. 압전박막의 두께가 얇을수록 전체적인 임피던스 응답 피크의 크기가 감소하였으며, 기판의 두께가 얇을수록 응답 피크의 모드 수가 감소하는 것이 관찰되었다. 입력 Kt² 값으로부터 평가된 Kt² 값을 통해 압전박막의 두께보다 기판의 두께 변화에 대한 영향이 더 큼을 알 수 있었고, 기판의 acoustic 임피던스에 의해서도 Kt² 값이 감소함을 알 수 있었다. 전극 효과가 첨가되면 임피던스 응답 피크의 크기가 감소하였으며, 전극의 acoustic 임피던스가 커짐에 따라 응답피크는 더 작아졌다. 공진주파수 스펙트럼법에서 전극은 질량부하로 고려되기 때문에 전극 효과가 첨가된 경우 Keff² 값은 증가하며, 전극의 acoustic 임피던스가 크면 그 효과는 더 커졌다. 공진주파수 스펙트럼법을 이용한 시뮬레이션을 통해 기판, 압전체, 전극으로 이루어진 composite 공진기의 특성 분석과 설계까지도 가능함을 알 수 있었다.
본 논문에서는 수심이 낮은 곳에서도 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)를 사용할 수 있도록 주파수 해상도를 높이는 음향신호처리 기법을 제안하였다. ADCP는 유속을 측정하는 장치이다. 일반적으로 바다에서 사용하는 ADCP는 수심의 제약이 없어서 300K Hz 이하의 중심주파수를 사용할 수 있으나 하천의 경우는 가뭄이 길어지면 수심이 30cm 이하도 나타나기 때문에 사용하기 힘들다. 따라서 기존의 신호처리 방법으로는 수심이 낮은 하천에서 유속을 측정하기 매우 어렵다. 본 연구에서는 낮은 하천의 수심을 고려하여 Zoom FFT 방법을 이용하여 유속을 추정하는 연구를 시뮬레이션해본 결과 이론적으로는 약 ${\pm}62\;cm/s$ 정도의 오차를 줄일 수 있었고, 실험적으로는 약 ${\pm}93\;cm/s$ 정도의 오차가 줄어들었다. 실험에서도 기존의 알고리즘으로 추정이 안 되었던 것이, 유속 20 cm/s 이상에서는 유속 추정이 가능하였다.
닫힘균열과 같은 고체-고체의 접촉계면에서 접촉 음향 비선형성을 평가하기 위해 벌크 투과파를 이용하는 기존의 전통적인 음향 비선형 기술의 경우 현장 적용하는데 있어서 송수신 탐촉자를 장착하기 위해 구조물 내부로 접근하는 것은 접근한계성의 어려움이 있다. 본 연구에서, 고체-고체의 접촉계면에서 음향 비선형성을 측정하기 위해 새로운 반사기법을 제안하였고 이는 대상재료의 동일한 면에서 송신과 수신을 하여 현장 적용성에 매우 편리한 기법이다. 이를 위해, 접촉압력에 대한 멱함수 모델를 통한 선형 그리고 비선형 강성을 추정하고 이를 기반으로 계면에서 반사된 초음파의 비선형 파라미터를 이론적으로 계산하였다. A16061-T6 시편에 대한 접촉압력에 따른 접촉계면 실험 결과들은 이론적인 예측과 매우 잘 일치하였으며 따라서 본 연구에서 제안된 반사모드 기술의 유효성을 검증하였다.
AE기법을 이용하여 PSC보부재에 대한 음파의 전파속도와 음원위치 산정방법의 타당성을 알아보기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 길이가 5m 인 PSC보 콘크리트 표면에 7개의 AE센서를 부착하였으며, 슈미트 햄머를 이용하여 콘크리트 표면에 인위적인 충격을 가하였다. 음파의 전파속도는 각각의 AE센서로부터 감지한 음파의 도달시간 차이와 음원과 센서와의 거리 차이를 이용하여 산정하였다. 또한 각 AE센서로부터 감지된 음파의 도달시간과 음파의 전파속도를 토대로 최소제곱법을 이용하여 역으로 음원 발생위치를 산정해 보았다. 실험결과 프리스트레스트콘크리트 매질에 대한 음파의 평균전파속도는 대략 4,000 m/sec 정도이며, 음원과 AE 센서 사이의 거리가 길어짐에 따라 음파의 감쇠현상에 의해 속도가 감소되었다. 최소제곱법을 이용한 음원위치 산정결과, 음파의 전파속도를 전체 AE센서의 평균전파속도를 이용하는 경우보다, 각 AE센서로 부터 산정된 음파의 전파속도를 이용하는 경우 오차가 감소되는 것을 확인하였다.
In this study, we conducted experimental tests to evaluate fracture behaviors of fresh-butt welded metal by Acoustic Emission technique. We selected similar welding and dissimilar welding process, the one welded for SM45C, SS41 and SUS304 of each material, the other for SM45C and SS41, SM45C and SUS304 and SS41 and SUS304. The fracturing processes of weld metal were estimatied through the fracture toughness test with compact tension specimens and fractography analysis. In ASTM test method E-399, type I curves for materials of this study were obtained by load-cod diagram of fracture toughness test. and 5% offset load( $P_{5}$) was estimated as the estimated crack initial load( $P_{Q}$), The estimated crack initial load( $P_{Q}$) of similar welding materials generally lower than base matal, and then SM45C appeared greatly in decreasing rate of PB, SS41 and SUS304 appeared in order. $P_{Q}$ of dissimilar welding materials were lower than the similar welding materials. $P_{Q}$ of welding of SM45C and SS41 appeared in small, SUS304 and SS41 appeared greatly in dissimilar welding materials. In fracture toughness test, AE counts increased before the inflection point of the slope, decreased after that. It was found that increasing of AE counts were due to the microcrack formation at the crack tip near the $P_{5}$ point through AE data. For welding materials in this study, both low and high AE amplitude appeared simulataneously. It was confirmed that the low AE amplotude was due to formation of micro void, micro crack or micro dimple, the high AE amplitude was caused by microvoid coalescence and quasi-cleavage fracture through analyses of fractograpy.apy.apy.apy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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