• 제목/요약/키워드: Hollow Cylinder Mandrel

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광섬유 음향 센서용 맨드릴 설계 및 특성 연구 (Characteristics Investigation and Design of the Mandrel for Fiber Optic Acoustic Sensor)

  • 이종길;하태현;이준호
    • 대한공업교육학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.331-345
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    • 2009
  • 본 연구에서는 변압기 열화 진단에 사용되는 Sagnac형 간섭계의 핵심 기술인 광섬유 음향 센서의 설계를 위하여 세 가지 서로 다른 형태의 맨드릴형을 제안하였고 이의 진동 특성을 살펴봄으로서 보다 뛰어난 감도를 가진 센서를 구현하고자 하였다. 광섬유 음향 센서용 맨드릴을 외경 요철형, 중공 원통형, 내경 요철형등의 세 가지로 분류하고 이의 고유진동수와 고유 모드를 해석하였다. 2kHz 미만의 고유진동수는 제외하고 주로 2~20kHz 범위 내에 속한 고유진동수를 검출하여 고유모드를 나타내었다. 설계된 맨드릴의 기본 형상 치수는 외경 30 mm, 길이 50mm이다. 원통의 두께는 1 mm이며 요철의 크기는 $2mm{\times}2mm$이다. 유한요소해석 결과 외부 음압 주파수가 2~20 kHz 범위에서 11 kHz 인근의 주파수인 경우 외경 요철형과 중공 원통형의 맨드릴을 선택하면 높은 감도를 얻을 수 있다. 17 kHz 인근 주파수에서는 외경 요철형과 내경 요철형이 유리하며 20 kHz인근에서는 중공 원통형과 내경 요철형이 높은 감도를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 향후 변압기 내에 삽입되어 각종 열화 진단용 모니터링 센서로 활용되는 광섬유 음향 센서의 맨드릴 설계에 매우 효과적으로 이용할 수 있으며 본 연구에서 제시한 기법을 이용하여 MHz 단위의 초음파 감지에도 충분히 활용될 수 있으리라 기대된다.

Sagnac형 광섬유 센서를 이용한 중공 원통형 맨드릴의 재료 및 설치 방향에 따른 음압 감지 변화 연구 (Sound Pressure Sensitivity Variation of the Hollow Cylinder Type Sagnac Fiber Optic Sensor According to the Mandrel Install Direction and Its Material)

  • 이종길
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제22권7호
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    • pp.626-633
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    • 2012
  • In this paper, sound pressure sensitivity of the fiber optic acoustic sensor according to sensor direction and mandrel material were investigated experimentally. Three different directions were selected as stand, lay, and hole. Hollow cylinder type mandrel dimension is 30 mm in outer diameter, 45 mm in length, and 2 mm in thickness, and about 50 m optical fibers were wounded on the surface of the mandrel. Non-directional sound speaker was used as a sound source. Sagnac interferometer and single mode fiber, a laser with 1,550 nm in wavelength, $2{\times}2$ coupler were used. Based on the experimental results, lay direction's sensitivity is the highest in the frequency range of 2 kHz~4 kHz. 'PTFE+carbon' material is more sensitive than PTFE in the frequency range of 5 kHz~20 kHz. Sound pressure detection sensitivity depends on the mandrel direction and material under certain frequency.

공초점 현미경을 이용한 물체표면 형상측정에 관한 연구 (A Study on the Con-focal Microscope for the Surface Measurements)

  • 강영준;송대호;유원재;백성훈
    • 한국정밀공학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.73-81
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    • 2003
  • In case of hollow cylinder extrusion using porthole die, the effects of extrusion parameters-temperature, the speed of extrusion, the shape of the die and mandrel-on metal flow in porthole die extrusion of aluminum have been investigated. However, there have been few studies about condenser tube extruded by porthole die. Original metal flow of condenser tube by porthole die extrusion is similar to hollow cylinder extrusion but the estimation of metal flow for extrusion parameters is different. For example, variation of chamber length in hollow extrusion only affects the welding pressure, however, the welding chamber length in condenser tube extrusion influences to the welding pressure as well as the deflection of mandrel. This study was designed to evaluate metal flow, welding pressure, extrusion load, tendency of mandrel deflection according to angular variation in the bottom of chamber in porthole die. Estimation was carried out using finite element method in as non-steady state. Analytical results can provide useful information the optimal design of porthole die.

접합실 바닥형상이 컨덴서 튜브 직접압출 공정 및 금형탄성변형에 미치는 영향 (The Effect of Chamber Bottom Shape on Die Elastic Deformation and Process in Condenser Tube Extrusion)

  • 이정민;김병민;정영득;조훈;조형호
    • 한국정밀공학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.66-72
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    • 2003
  • In case of hollow cylinder extrusion using porthole die, the effects of extrusion parameters-temperature, the speed of extrusion, the shape of the die and mandrel-on metal flow in porthole die extrusion of aluminum have been investigated. However, there have been few studies about condenser tube extruded by porthole die. Original metal flow of condenser tube by porthole die extrusion is similar to hollow cylinder extrusion but the estimation of metal flow for extrusion parameters is different. For example, variation of chamber length in hollow extrusion only affects the welding pressure, however, the welding chamber length in condenser tube extrusion influences to the welding pressure as well as the deflection of mandrel. This study was designed to evaluate metal flow, welding pressure, extrusion load, tendency of mandrel deflection according to angular variation in the bottom of chamber in porthole die. Estimation was carried out using finite element method in as non-steady state. Analytical results can provide useful information the optimal design of porthole die.

끝단이 막힌 중공 원통형 광섬유 하이드로폰의 감도 해석 (Sensitivity Analysis of Fiber Optic Hydrophone for an End-Capped Hollow Cylinder)

  • 이종길;윤형규;서인창
    • 소음진동
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    • 제6권4호
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    • pp.475-479
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    • 1996
  • Recently, fiber optic hydrophone is a subject which has attracted as a underwater acoustic sensor. In this paper, a length of optical fiber is bonded to an end-capped hollow cylinder of some elastic material, e. g. aluminum and glass-pyres. The normalized sensitivity is derived according to the direction of polarization. Derived sensitivity equations are simulated for two different mandrel materials. The results are also compared to the McMahon's results which calculated for an average Pockel coefficient. Based on the numerical simulation normalized sensitivity is propotional to the inner to outer diameter ratio.

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수중에서 Sagnac 간섭계를 이용한 광섬유 센서의 지향성에 관한 연구 (A Study on Directivity of Optical Fiber Sensor Using the Sagnac Interferometer in Underwater)

  • 신대용;권기태;이종길;이준호
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 C
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    • pp.1714-1716
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    • 2002
  • Optical fiber sensor is a subject which has been attracted considerable attention in recent year. Especially, it is being developed for the detection and location of partial discharge in oil-filled transformers. In this paper, we propose and experimentally demonstrate directivity and sensitivity of a hollow cylindrical mandrel sensor. The sound source is a PZT actuator of hollow cylinder type. Several layers of the fiber laminated around the mandrel surface and experiments were performed on three axis modes. The experimental results can be applied to analyze detected signals optimally.

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접합실 높이에 따른 컨덴서 튜브 직접압출 공정 및 금형강도 해석 (Die Stress and Process Analysis for Condenser Tube Extrusion according to Chamber Height)

  • 이정민;김병민;정영득;조훈;조형호
    • 소성∙가공
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    • 제12권3호
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    • pp.214-220
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    • 2003
  • In the case of hollow cylinder extrusion using porthole die, the effects of extrusion parameters-temperature, the speed of extrusion, the shape of the die and mandrel-on metal flow in porthole die extrusion of aluminum have been investigated. There have been few studies about condenser tube extruded by porthole die. This study was designed to evaluate metal flow, welding pressure, extrusion load, tendency of mandrel deflection according to variation of chamber length in porthole die. The welding chamber height in condenser tube was calculated by using finite element method. Forming analysis results for condenser tube would provide useful information for the optimal design of porthole die.

접합실 높이변화에 따른 컨덴서 튜브 직접압출 공정 및 금형강도해석 (Die stress and Process of Analysis for Condenser Tube Extrusion according to Chamber Height)

  • 이정민;이상곤;김병민;조형호;조훈
    • 한국소성가공학회:학술대회논문집
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    • 한국소성가공학회 2002년도 제5회 압출 및 인발가공 심포지엄
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    • pp.33-41
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    • 2002
  • In case of hollow cylinder extrusion using porthole die, the effects of extrusion parameters-temperature, the speed of extrusion, the shape of the die and mandrel-on metal flow in porthole die extrusion of aluminum have been investigated. However, there have been few studies about condenser tube extruded by porthole die. This study was designed to evaluate metal flow, welding pressure, extrusion load, tendency of mandrel deflection according to variation of chamber length. in porthole die. Estimation was carried out using finite element method. Porthole die is analyzed in as non-steady state. Analytical results provide useful information the optimal design of porthole die.

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광섬유 하이드로폰 배열의 수중음향 감지특성 연구 (Characteristics of Underwater Sound Detection of the Fiber Optic Hydrophone Array)

  • 이종길
    • 센서학회지
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    • 제8권2호
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    • pp.102-107
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    • 1999
  • 저주파용 광섬유 하이드로폰을 개발하기 위하여 본 논문에서는 2 채널을 가진 TDM 방식 광섬유 하이드로폰 배역을 구성하고 이를 수조에서 음향특성 실험을 수행하였다. 150m의 광섬유를 중공 원통형 맨드릴에 감아 광섬유 하이드로폰을 제작하였으며 저주파용임을 감안하여 맨드릴의 고유진동수를 10kHz이상에 위치하도록 설계하였다. 제작된 광섬유 하이드로폰은 수중과 음향 임피던스 정합을 이루기 위하여 폴리우레탄으로 몰딩 하였다. 음향 특성을 보기 위하여 TDM 방식의 불평형 간섭계를 구성하여 수조에서 3kHz의 연속파형을 신호입력으로 실험하였다. 실험 결과 제작된 TDM 방식의 광섬유 하이드로폰은 수중에서 3kHz의 음향 신호를 안정적으로 검출함을 확인하였다. 이는 향후 다채널을 가진 광섬유 하이드로폰 배열 개발에 응용 가능성이 기대된다.

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끝단이 막힌 중공 원통형 광섬유 하이드로폰의 감도 해석 (Sensitivity Analysis of Fiber Optic Hydrophone for a End-Capped Hollow Cylinder)

  • 이종길;윤형규;서인창
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 1996년도 춘계학술대회논문집; 부산수산대학교, 10 May 1996
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    • pp.286-290
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    • 1996
  • 수중 음향센서로서 최근에 많이 연구되고 있는 광섬유 하이드로폰(fiber optic hydrophone)의 성능을 예측하기 위하여 광섬유의 편광특성(polarization)에 따른 정규화 감도식 (normalized sensitivity)을 유도하였다. 본 연구에서 사용된 하이드로폰은 광섬유가 끝단이 막힌 중공 원통형 맨드럴(mandrel)에 감긴 구조이며 음압이 하이드로폰에 작용할 때 응력 관계식을 이용하여 정규화 감도식을 유도하였으며 유도된 감도식을 맨드럴의 내외경비에 따라 특성을 수치해석하였다. 균일한 재질의 광섬유에서 맨드럴의 내외경비의 값이 클수록 그리고 맨드럴의 탄성계수의 값이 작을수록 감도가 증가함을 관찰 하였다.

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