국내에서 개발된 광섬유 격자(FBG)를 사용하여 국내 최초로 3종의 FBG 음향 트랜스듀서를 설계 및 제작하였다. 제작된 FBG 트랜스듀서들에 대하여 특성을 분석하고, 수중에서 각각의 주파수 특성실험을 하였다. 그리고 수중에서 임의의 음파에 대한 다중점 신호 검출과 지향성 실험을 행하였다. 실험결과 주파수 특성은 최대 18 KHz까지 음파 검출이 가능하였고, 시스템 에레이 가능성을 확인할 수 있어, 향후 실용화 연구가능성을 마련하였다.
Recently, as the forerunner in establishing the Northeast Asia's logistics base, a lot of marine engineering works such as new ports and container terminals, extension of old ports, new bridges, land reclamation etc. have been progressed. Parallel to it, there is also an increasing demand for improving the safety of construction. In this situation, high resolution seismic reflection profiling can be well used, attempting to classify rocks and sediments under water, if possible, to delineate the distribution of grain sizes in sediments not only for calculating the cost of removing sediments from harbour's channels, but also for estimating the bearing capacities for bridge or port construction. However, the results from the corresponding reflection survey that has been in operation in our country can not be effectively used for engineering purposes mostly due to the insufficient resolution. Thus. in this paper, two innovative strategies are introduced to enhance resolution. The one deals with a newly designed exploration barge that will help reduce several kinds of noises encountered electrically or operationally. The other is associated with an establishment of optimum measuring system comprising e.g. a specially devised hydrophone with a combination of 7 piezoelectric elements. Field experiments performed at Busan harbour are illustrated. The quality of acquired data was thereby fundamentally improved in comparison with that obtained at the same time in a conventional way.
To investigate the underground structure of shallow water, Han-river near Yangsou-Ri, high resolution hydroacoustic measurements were carried out for the engineering design of railroad bridge. The acoustic source was a Boomer with an energy of 90 to 280J and in a frequency range up to about 16KHz. The reflected signals were received by using both traditional hydrophones(passive element) and a specially devised receiver unit(active element) mainly composed of piezofilms and preamplifier. They are connected to the "SUMMIT" data acquisition system(DMT-GeoTec company), where the sampling interval was set to 1/32㎳. The source position was continuously monitored by a precision DGPS system whose positioning accuracy was on the order of loom. For the quality control purposes, two different source-receiver geometries were taken. That is to say, the measurements were repeated along the profile everytime depending on the different source energy(175J, 280J), the receiving elements(passive, active) and two different source-receiver geometries. It was shown that the data resolution derived from a proper arrangement with the active hydrophone could be greatly enhanced and hence the corresponding profile section caused by the regular data processing system "FOCUS" accounted excellently for the underground formation below the shallow water.w the shallow water.
칼만 필터를 이용한 2차원 견인 배열 (towed may) 형상 추정 기법의 성능을 개선하는 방법을 제안한다. 변위 센서를 이용할 경우, 기존의 칼만 여파기 방법에 의해 추정된 2차원 하이드로폰 수평 좌표는 총 길이가 배열의 길이와 일치하며 등간격 값을 갖게 된다. 이렇게 고정된 수평 좌표를 사용하는 경우 배열의 왜곡 정도가 심화됨에 따라 오차가 증가하게 된다. 이를 개선하기 위해 선형 근사화 방법 또는 스플라인 보간법을 이용하여 발생하는 오차를 줄일 수 있는 방법을 제안하고 컴퓨터 모의 실험을 통해 그 성능을 검증한다.
In this study, to improve sintering condition, anisotropic Property(k$\_$t//k$\_$p/) of electromechanical coupling coefficients, and hydrostatic piezoelerlric constants d$\_$h/ and g$\_$h/, MnO$_2$impurity was added to the (Pb$\_$0.76/Ca$\_$0.24)[(Co$\_$$\frac{1}{2}$W$\_$$\frac{1}{2}$/)$\_$0.04/Ti$\_$0.96/]O$_3$ System ceramics for hydrophone. And the structural, electrical properties of them were investigated. As a results. tetragonality was decreased with MnO$_2$ additives and density was the highest value of 7.06(g/㎤) at H2-3 specimen. Electromechanical coupling coefficients of H2-3 specimen were k$\_$t/=49 and k$\_$p/ 0, which exibited the hightest hydrostatic piezoelectric constants of d$\_$h/=64.52[10$\^$-1/C/N] and g$\_$h/=35.92[10$\^$-3/ Vm/N].
PZT powders were prepared by the molten salt synthesis method. The porous PZT ceramics were made from a mixture of PZT and polyvinylalcohol(PVA) by BURPS(Burnout Plastic Sphere) technique. The porous PZT bodies were fabricated from the green compacts with various amounts of PVA spheres. The piezoelectric coefficient d$_{33}$ (334~350*10$^{-12}$ C/N)of porous PZT ceramics(364*10$^{-12}$ C/N). The figure of merit(d$_{h}$g$_{h}$) of porous PZT specimens evaluating the sensitivity for ultrasonic transducer applications was improved significantly(11~70times) in comparison with that of single phase PZT ceramics(100*10$^{-15}$ m$^{2}$/N). The thickness mode coupling factor k$_{t}$(0.5~0.6) of porous specimens was comparable with that of single phase PZT ceramics(k$_{t}$=0.7). The mechanical quality factor of porous PZT specimens was smaller than 10, and thus these porous PZT ceramics would be believed as a good candidate for broad band hydrophone applications. (author). 10 refs., 7 figs.igs.igs.
성공적인 수중 위치측정을 위해서는 다양한 수중 로봇에 탑재 가능한 대규모 병렬 컴퓨팅 환경이 필요하다. 이에, 본 논문에서는 수중 위치측정을 위한 인공지능 컴퓨팅 플랫폼 설계 방법을 제안한다. 제안한 플랫폼은 총 4개의 하드웨어 모듈로 구성된다. Transponder 및 hydrophone 모듈은 음파를 송수신하며 FPGA 모듈은 송수신한 음파 신호를 빠르게 병렬로 전처리한다. Jetson 모듈은 인공지능 기반 알고리즘 처리한다. 해당 플랫폼은 실제 수중 환경에서 거리에 따라 수중 위치측정을 위한 음파 송수신 실험을 수행하였으며 이를 통해 설계한 플랫폼을 검증할 수 있었다.
SPB방식과 시스템을 수조실험에서 검증하였다. 이상의 연구 성과를 정리하면 다음과 같다. 1) 핑거와 비슷한 펄스를 하이드로폰으로부터 발생시켜 수파기의 협빔과 광빔의 양빔 모드의 위상빔어레이 중심간 거리를 보정하여 전후, 좌우의 위상빔에 대한 위치측정 정도를 비교, 분석하였다. 측정위치오차는 협빔 모드의 전후위상빔에서 6.4cm, 좌우위상빔에서 6.3cm로 위치측정 정도는 고정도 이었으며, 광범 모드에서는 각각 24cm, 23cm로 협빔 모드보다 위치측정 정도는 4 배 정도 낮았다. 2) 핑거를 이미 계산된 위치로 이동시켜 핑거동기방식에 의한 거리정보와 SSBL 방식에 의한 방위정보를 자동, 연속으로 측정하였으며, 핑거동기 방식에 의한 핑거의 측정거리, SSBL. 핑거동기 바이오텔레메터리 방식에 의한 핑거의 측정위치, 핑거의 측정이동속도를 구해 기존의 값과 비교하여 새롭게 개발한 방식과 시스템의 유효성을 검증하였다. 핑거동기 방식에 의해 구한 핑거의 측정거리 오차는 1.8cm, SSBL. 핑거동기 바이오텔레메터리 방식에 의해 구한 핑거의 측정위치 오차는 7.7cm로 고정도로 측정이 기능하였으며, 핑거의 측정이동속도는 기존의 값에 대체적으로 일치하였다.
솔레노이드 코일을 이용하여 체외 충격파 치료술에 적합한 전자기식 충격파 발생기를 구성하였다. 충격파 발생기의 충격파의 특성은 바늘형 하이드로폰을 이용하여 평가하였다 충격파 발생기 방전 전압이 8에서 18 kV로 증가할 때 측정된 충격파의 최대 양압 (P+)은 $10\~77\;MPa$사이를 비선형적으로 증가하는 것으로 나타났다. 반면, 충격파 최대 음압 (P-)은 $-3.2\~-6.8\;MPa$ 에서 변화하고 있으며, 방전 전압이 14 kV에서 -6.9 MPa로 가장 낮은 값을 보였다. 동일한 설정에서 반복 측정된 충격파의 크기 P+는 평균값의 $5\;\%$ 이내에서 변화하며, 전기 수력학적 방식 충격파 발생기 경우의 $50\;\%$ 정도와 비교하여, 매우 작은 것으로 나타났다. 시간 축에서 1 ms 동안 측정한 하이드로폰 신호로부터 충격파에 의해 야기된 음향 공동 현상, 즉, 기포의 파열 현상으로 발생된 다수의 순차적인 음향 임펄스를 관찰할 수 있었다. 웨이블렛 변환 기법을 이용하여, 충격파 강도와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려진, 첫 번째와 두 번째 기포 파열 시간 지연을 정확히 측정하였다. 충격파 크기 P+가 10 에서 77 MPa로 증가할 때 측정된 기포 파열 지연 시간은 120부터 $700\;{\mu}s$ 로 거의 선형적으로 증가함을 관찰할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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