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문제 정의
- 8kHz에서 ±10dB 범위에 주파수 특성을 나타내었고 음향출력은 약 130~150dB이며 거리에 따른 평가에 의해 수평적 전파거리를 조사하여 1km의 거리에서도 음이 전파됨을 확인하였다. 또한 지향특성 평가에서 무지향 특성을 나타내어 본 연구에서 목적으로 하는 어류가 반응하는 주파수 대역과 음향출력을 만족하는 특성을 얻었다. 따라서 향후 바다 목장화 사업, 그리고 음에 반응하는 주요 어종의 유집 및 구집에 사용할 수 있다고 사료되어 널리 활용할 것을 기대한다.
- 8kHz에서 ±10dB 범위에 주파수 특성을 나타내었고 음향출력은 약 130~150dB이며 거리에 따른 평가에 의해 수평적 전파거리를 조사하여 1km의 거리에서도 음이 전파됨을 확인하였다. 또한 지향특성 평가에서 무지향 특성을 나타내어 본 연구에서 목적으로 하는 어류가 반응하는 주파수 대역과 음향출력을 만족하는 특성을 얻었다. 따라서 향후 바다 목장화 사업, 그리고 음에 반응하는 주요 어종의 유집 및 구집에 사용할 수 있다고 사료되어 널리 활용할 것을 기대한다.
- 본 실험은 구동음에 대한 수중 스피커의 응답주파수 특성을 구하는 것으로써 수중 스피커의 재생주파수 대역과 음압레벨, 대역내 진폭특성의 평탄화 및 음질경향 등을 조사하였다. 측정실험의 위치는 경남 남해군 삼동면 동천리, 창선면 진동리 지족해협의 천해 (북위 34° .
- 본 실험은 구동음에 대한 수중 스피커의 응답주파수 특성을 구하는 것으로써 수중 스피커의 재생주파수 대역과 음압레벨, 대역내 진폭특성의 평탄화 및 음질경향 등을 조사하였다. 측정실험의 위치는 경남 남해군 삼동면 동천리, 창선면 진동리 지족해협의 천해 (북위 34° .
제안 방법
- "주요 파라메타의 회로 정수는 re-5.2Q, Le：2.384xlO4H,膈0.0425N・sec/m, rs：5.2Q, 维，/4.19X10-3kg, c ”""2.65m/N 등으로 회로 시뮬레이터인 Pspice로 주파수에 따른 전기임피던 스 특성을 수치해석 하였다."
- 이는 제작시나 작동시 고장이 있을 경우 잘못된 부분만 교환하도록 하고 제작비 절감 등을 고려한 것이다. 각 부분의 재질을 폴리에틸렌인계인 MC와 알루미늄을 사용하여 해수에 의한 부식과 내압성 문제를 보완하였다.
- 구동신호는 HP 8904로 발생하였다. 그리고 수중 스피커에 대한 주파수 특성을 향상시키기 위해 16밴드 이퀼라이저를 보완하여 사용하였다. 수음측은 B&K사의 수중 청음기 8101과 8106으로 수음하였으며 수음된 신호는 디지털 오디오 테이프 레코드 (SONNY 57ES DAT)에 녹음하였다.
- 구동신호는 HP 8904로 발생하였다. 그리고 수중 스피커에 대한 주파수 특성을 향상시키기 위해 16밴드 이퀼라이저를 보완하여 사용하였다. 수음측은 B&K사의 수중 청음기 8101과 8106으로 수음하였으며 수음된 신호는 디지털 오디오 테이프 레코드 (SONNY 57ES DAT)에 녹음하였다.
- 그리고 수중 스피커의 진 동부, 영구 자석 부를 수밀해 주기 위한 케이스, 압력 조절부 외부케이스 등 각각 3등분으로 분리되게 수중 스피커를 설게 제작하였다.
- 일반 혼 스피커의 구동원과 진동판을 수중 스피커에 사용하는 것은 진동판 구조가 간단하고 진동체가 돔형으로 되어 있어 외력의 분산작용을 하며 전기 허용입력이 크기 때문이다. 그리고 수중 스피커의 진동부, 영구자석부를 수밀해 주기 위한 케이스, 압력조절부 외부케이스 등 각각 3등분으로 분리되게 수중 스피커를 설rP제작하였다. 이는 제작시나 작동시 고장이 있을 경우 잘못된 부분만 교환하도록 하고 제작비 절감 등을 고려한 것이다.
- 설계 제작된 수중 스피커를 수압탱크에서 안전성 평가와 최저 사용주파수 범위를 결정하는 전기임피던스 특성실험을 하였다. 그리고 실음장인 해양에서 재생주파수 대역의 출력특성, 방성한 신호의 음압레벨 지향특성, 거리에 대한 실험을 하였다.
- 설계 제작된 수중 스피커를 수압탱크에서 안전성 평가와 최저 사용주파수 범위를 결정하는 전기임피던스 특성실험을 하였다. 그리고 실음장인 해양에서 재생주파수 대역의 출력특성, 방성한 신호의 음압레벨 지향특성, 거리에 대한 실험을 하였다.
- 두 척의 배를 이용하여 수중 스피커를 수심 10m에 설치하고 측정거리를 5m, 500m, 1km 거리에서 방성된 음을 수음하는 동시에 헤드폰으로 신호음을 확인하였다. 신호음으로 대중가요 양희은의 「작은배」를 선택하였으며 이는 음성신호의 에너지 분포가 5kHz이내의 주파수 대역에 집중되어 있으며 전파거리가 멀어짐에 따라 주위 수중소음과 구별하기 위함이다.
- 설계 제작된 수중 스피커는 해상실험에 앞서 가압 압력이 약 10기압 정도의 비압축성 수압챔버를 만들어 수중 스피커가 구동할 때의 안정성, 수밀성 등에 관하여 조사하였다. 수압챔버 내의 실험은 수중 스피커를 설치하고 전면의 약 50cm 거리에 하이드로폰을 설치하여 압력변화에 따라 진동판이 구동할 때 파손여부에 대한 안정성 평가와 전기임피던스 변화에 대하여 조사하였다. 그 결과 진동판이 구동할 때 진동판의 안정적으로 진동하고 전기단자 및 진동판 후부에 설치한 수압조절용 고무벨로즈 등의 수밀성도 양호하였다.
- Cai, maj 의 첨자 i와 j는 공동과 관의 번호이다. 본 연구에서는 수중 스피커의 구조에 대한 각각의 음향계 요소를 헬름홀쯔 공명기에 대한 수식 (4)를 적용하였다.
- Cai, maj 의 첨자 i와 j는 공동과 관의 번호이다. 본 연구에서는 수중 스피커의 구조에 대한 각각의 음향계 요소를 헬름홀쯔 공명기에 대한 수식 (4)를 적용하였다.
- 본 연구에서는 어류 유 집과 구 집요 수중 스피커의 개 발에 있어서 먼저 어류가 음향 신호에 반응하는 주파수 대역과 음압레벨을 문헌 조사하였다.
- 본 연구에서는 어류 유집과 구집용 수중 스피커의 개발에 있어서 먼저 어류가 음향 신호에 반응하는 주파수 대역과 음압레벨을 문헌 조사하였다.
- 본 연구의 개발대상 해상용 수중 스피커는 어류를 대상으로 하고 있으며 수심 40m 층에서 장시간 구동되고 고출력 (허용 전기입력 100W)으로 주파수 대역 150Hz~3kHz 범위, 음압레벨은 130~150dB로 설정하고 등가회로에 의해 구조를 결정하였으며 구동원은 동전형 방식을 채택하였다[3]. 본 연구의 최종 모델의 수중 스피커는 일반오디오용 동전형 직접 방사형 스피커를 개량하여 주파수 사용대역과 음압레벨을 충족할 수 있는 사양에 의거하여 등가회로 해석법에 의해 수중 스피커의 규격과 형상을 결정하였다.
- 본 연구의 개발대상 해상용 수중 스피커는 어류를 대상으로 하고 있으며 수심 40m 층에서 장시간 구동되고 고출력 (허용 전기입력 100W)으로 주파수 대역 150Hz~3kHz 범위, 음압레벨은 130~150dB로 설정하고 등가회로에 의해 구조를 결정하였으며 구동원은 동전형 방식을 채택하였다[3]. 본 연구의 최종 모델의 수중 스피커는 일반오디오용 동전형 직접 방사형 스피커를 개량하여 주파수 사용대역과 음압레벨을 충족할 수 있는 사양에 의거하여 등가회로 해석법에 의해 수중 스피커의 규격과 형상을 결정하였다.
- 150dB로 설정하고 등가회로에 의해 구조를 결정하였으며 구동원은 동전형 방식을 채택하였다[3]. 본 연구의 최종 모델의 수중 스피커는 일반오디오용 동전형 직접 방사형 스피커를 개량하여 주파수 사용대역과 음압레벨을 충족할 수 있는 사양에 의거하여 등가회로 해석법에 의해 수중 스피커의 규격과 형상을 결정하였다. 설계 제작된 수중 스피커를 수압탱크에서 안전성 평가와 최저 사용주파수 범위를 결정하는 전기임피던스 특성실험을 하였다.
- 150dB로 설정하고 등가회로에 의해 구조를 결정하였으며 구동원은 동전형 방식을 채택하였다[3]. 본 연구의 최종 모델의 수중 스피커는 일반오디오용 동전형 직접 방사형 스피커를 개량하여 주파수 사용대역과 음압레벨을 충족할 수 있는 사양에 의거하여 등가회로 해석법에 의해 수중 스피커의 규격과 형상을 결정하였다. 설계 제작된 수중 스피커를 수압탱크에서 안전성 평가와 최저 사용주파수 범위를 결정하는 전기임피던스 특성실험을 하였다.
- 설계 제작된 수중 스피커는 해상실험에 앞서 가압 압력이 약 10기압 정도의 비압축성 수압챔버를 만들어 수중 스피커가 구동할 때의 안정성, 수밀성 등에 관하여 조사하였다. 수압챔버 내의 실험은 수중 스피커를 설치하고 전면의 약 50cm 거리에 하이드로폰을 설치하여 압력변화에 따라 진동판이 구동할 때 파손여부에 대한 안정성 평가와 전기임피던스 변화에 대하여 조사하였다.
- 설계 제작된 수중 스피커는 해상실험에 앞서 가압 압력이 약 10기압 정도의 비압축성 수압챔버를 만들어 수중 스피커가 구동할 때의 안정성, 수밀성 등에 관하여 조사하였다. 수압챔버 내의 실험은 수중 스피커를 설치하고 전면의 약 50cm 거리에 하이드로폰을 설치하여 압력변화에 따라 진동판이 구동할 때 파손여부에 대한 안정성 평가와 전기임피던스 변화에 대하여 조사하였다.
- 본 연구의 최종 모델의 수중 스피커는 일반오디오용 동전형 직접 방사형 스피커를 개량하여 주파수 사용대역과 음압레벨을 충족할 수 있는 사양에 의거하여 등가회로 해석법에 의해 수중 스피커의 규격과 형상을 결정하였다. 설계 제작된 수중 스피커를 수압탱크에서 안전성 평가와 최저 사용주파수 범위를 결정하는 전기임피던스 특성실험을 하였다. 그리고 실음장인 해양에서 재생주파수 대역의 출력특성, 방성한 신호의 음압레벨 지향특성, 거리에 대한 실험을 하였다.
- 본 연구의 최종 모델의 수중 스피커는 일반오디오용 동전형 직접 방사형 스피커를 개량하여 주파수 사용대역과 음압레벨을 충족할 수 있는 사양에 의거하여 등가회로 해석법에 의해 수중 스피커의 규격과 형상을 결정하였다. 설계 제작된 수중 스피커를 수압탱크에서 안전성 평가와 최저 사용주파수 범위를 결정하는 전기임피던스 특성실험을 하였다. 그리고 실음장인 해양에서 재생주파수 대역의 출력특성, 방성한 신호의 음압레벨 지향특성, 거리에 대한 실험을 하였다.
- 두 척의 배를 이용하여 수중 스피커를 수심 10m에 설치하고 측정거리를 5m, 500m, 1km 거리에서 방성된 음을 수음하는 동시에 헤드폰으로 신호음을 확인하였다. 신호음으로 대중가요 양희은의 「작은배」를 선택하였으며 이는 음성신호의 에너지 분포가 5kHz이내의 주파수 대역에 집중되어 있으며 전파거리가 멀어짐에 따라 주위 수중소음과 구별하기 위함이다.
- 수심변화에 따른 해양음장과 유사한 환경을 재현하기 위해 수압챔버를 설게제작하였으며 챔버내에 대상 수중 스피커를 설치하고 압력을 증가시켜 임피던스의 변화와 반공진주파수 그리고 반공진시 임피던스값을 측정하고 특성을 평가하였다U0]. 수압챔버의 내부구조는 그림 5와 같으며 최대 10기압까지 가능하다.
- 수심변화에 따른 해양음장과 유사한 환경을 재현하기 위해 수압챔버를 설게제작하였으며 챔버내에 대상 수중 스피커를 설치하고 압력을 증가시켜 임피던스의 변화와 반공진주파수 그리고 반공진시 임피던스값을 측정하고 특성을 평가하였다U0]. 수압챔버의 내부구조는 그림 5와 같으며 최대 10기압까지 가능하다.
- 설계 제작된 수중 스피커는 해상실험에 앞서 가압 압력이 약 10기압 정도의 비압축성 수압챔버를 만들어 수중 스피커가 구동할 때의 안정성, 수밀성 등에 관하여 조사하였다. 수압챔버 내의 실험은 수중 스피커를 설치하고 전면의 약 50cm 거리에 하이드로폰을 설치하여 압력변화에 따라 진동판이 구동할 때 파손여부에 대한 안정성 평가와 전기임피던스 변화에 대하여 조사하였다. 그 결과 진동판이 구동할 때 진동판의 안정적으로 진동하고 전기단자 및 진동판 후부에 설치한 수압조절용 고무벨로즈 등의 수밀성도 양호하였다.
- 수중 스피커의 임피던스 측정장비는 HP4129A (LF Impedance Analyzer)를 사용하였고 수압 환경하에서 주파수에 따른 임피던스 변화 및 반공진주파수에서 최대 임피던스 크기 등을 자동측정이 가능하도록 GP-IB 인터페이스 장치를 이용하여 퍼스널 컴퓨터에서 측정 데이터의 자동저장 및 제어 등을 하도록 하였다. 측정실험은 공기중과 수중에서 각각 수행하였으며 수중 측정시 물만 채운상태에서 1기압씩 가압시켜 최대 4기압까지 실험하였다.
- 수중 스피커의 임피던스 측정장비는 HP4129A (LF Impedance Analyzer)를 사용하였고 수압 환경하에서 주파수에 따른 임피던스 변화 및 반공진주파수에서 최대 임피던스 크기 등을 자동측정이 가능하도록 GP-IB 인터페이스 장치를 이용하여 퍼스널 컴퓨터에서 측정 데이터의 자동저장 및 제어 등을 하도록 하였다. 측정실험은 공기중과 수중에서 각각 수행하였으며 수중 측정시 물만 채운상태에서 1기압씩 가압시켜 최대 4기압까지 실험하였다.
- 수중 스피커의 지향특성은 주파수에 대응하여 음파를 방사하는 상황을 판단하는데 중요한 요소로서 수중 스피커의 경우는 전방향에 음을 방사하는 무지향성을 원한다. 실험방법은 두 척의 배를 이용하여 한 척의 배에 수중 스피커를 고정시키고 다른 한 척의 배로 수중 스피커의 정면 축상을 기준으로 각 45° 방향에 하이드로폰을 이동시켜 방성음을 수음하였다 수중 스피커는 250Hz, 500Hz, 1kHz, 2kHz의 정현파를 측정신호음으로 사용하고 측정수심과의 거리는 각각 5m로 하였다. 그림 11은 측정결과로 250Hz 신호음의 경우 스피커의 정면을 기준으로 하여 후면을 제외한 전방향으로 최고 약 4dB의 차가 있으며 후면의 경우 약 8dB의 차를 보였다.
- 실험방법은 두 척의 배를 이용하여 한 척의 배에 수중 스피커를 고정시키고 다른 한 척의 배로 수중 스피커의 정면 축상을 기준으로 각 45° 방향에 하이드로폰을 이동시켜 방성음을 수음하였다 수중 스피커는 250Hz, 500Hz, 1kHz, 2kHz의 정현파를 측정신호음으로 사용하고 측정수심과의 거리는 각각 5m로 하였다.
- 어류를 대상으로 한 음파를 발생하는 수중 스피커의 설계에 있어서 출력 특성은 어류가 발생하는 포식음, 마찰음, 유영음 그리고 수중에서 음파를 인공적으로 방성 했을 때 어류가 반응하는 주却수 대역과 음압레벨을 연구 발표된 문헌들에서 조사하였다[4T0].
- 어류를 대상으로 한 음파를 발생하는 수중 스피커의 설계에 있어서 출력특성은 어류가 발생하는 포식음, 마찰음, 유영음 그리고 수중에서 음파를 인공적으로 방성했을 때 어류가 반응하는 주파수 대역과 음압레벨을 연구 발표된 문헌들에서 조사하였다[4-10].
- 그리고. 제작시 사용된 유니트 내부의 소용적 공실과 혼을 제거하고 돔형 진동체가 직접 수중에 음을 방사하도록 제작하였다. 일반 혼 스피커의 구동원과 진동판을 수중 스피커에 사용하는 것은 진동판 구조가 간단하고 진동체가 돔형으로 되어 있어 외력의 분산작용을 하며 전기 허용입력이 크기 때문이다.
- 그리고. 제작시 사용된 유니트 내부의 소용적 공실과 혼을 제거하고 돔형 진동체가 직접 수중에 음을 방사하도록 제작하였다. 일반 혼 스피커의 구동원과 진동판을 수중 스피커에 사용하는 것은 진동판 구조가 간단하고 진동체가 돔형으로 되어 있어 외력의 분산작용을 하며 전기 허용입력이 크기 때문이다.
- 주요 파라메타의 회로정수는 re:5.2Ω, Le:2.384x104H, rd:0.0425Nsec/m, rs:5.2Ω, mm:4.19x10-3kg, cm:2.65m/N 등으로 회로 시뮬레이터인 Pspice로 주파수에 따른 전기임피던스 특성을 수치해석 하였다.
- 그 결과 주파수 대역은 150Hz ~ 3kHz, 음압레벨은 H0dB~130dB의 범위에서 어류가 음향신호에 반응이 나타난 것으로 조사되었다. 주파수 사용대역과 음압레벨을 충족할 수 있는 사양에 의거하여 수중 스피커의 임피던스와 음향출력의 주파수 특성에 대해 등가회로 계산법을 기술하였다. 공기중에서 수치해석한 수중 스피커의 전기임피던스 특성은 629Hz 부근에서는 반공진이 발생하며 임피던스의 크기는 78Ω이다.
- 그 결과 주파수 대역은 150Hz ~ 3kHz, 음압레벨은 H0dB~130dB의 범위에서 어류가 음향신호에 반응이 나타난 것으로 조사되었다. 주파수 사용대역과 음압레벨을 충족할 수 있는 사양에 의거하여 수중 스피커의 임피던스와 음향출력의 주파수 특성에 대해 등가회로 계산법을 기술하였다. 공기중에서 수치해석한 수중 스피커의 전기임피던스 특성은 629Hz 부근에서는 반공진이 발생하며 임피던스의 크기는 78Ω이다.
- 진동판과 수중 스피커의 내부공간은 각각 기계계와 음향계의 소자들로 구성되어지며 이들을 등가화한 등가회로와 회로정수를 구하였다. 주요 파라메타의 회로정수는 re:5.
- 진동판과 수중 스피커의 내부공간은 각각 기계계와 음향계의 소자들로 구성되어지며 이들을 등가화한 등가회로와 회로정수를 구하였다. 주요 파라메타의 회로정수는 re:5.
- 수중 스피커의 임피던스 측정장비는 HP4129A (LF Impedance Analyzer)를 사용하였고 수압 환경하에서 주파수에 따른 임피던스 변화 및 반공진주파수에서 최대 임피던스 크기 등을 자동측정이 가능하도록 GP-IB 인터페이스 장치를 이용하여 퍼스널 컴퓨터에서 측정 데이터의 자동저장 및 제어 등을 하도록 하였다. 측정실험은 공기중과 수중에서 각각 수행하였으며 수중 측정시 물만 채운상태에서 1기압씩 가압시켜 최대 4기압까지 실험하였다. 그림 6은 공기 중과 물만 채운상태에서 측정한 결과로 반공진주파수와 임피던스는 600Hz, Q1Ω, 99Hz, 22Ω으로 나타났다.
- 수중 스피커의 임피던스 측정장비는 HP4129A (LF Impedance Analyzer)를 사용하였고 수압 환경하에서 주파수에 따른 임피던스 변화 및 반공진주파수에서 최대 임피던스 크기 등을 자동측정이 가능하도록 GP-IB 인터페이스 장치를 이용하여 퍼스널 컴퓨터에서 측정 데이터의 자동저장 및 제어 등을 하도록 하였다. 측정실험은 공기중과 수중에서 각각 수행하였으며 수중 측정시 물만 채운상태에서 1기압씩 가압시켜 최대 4기압까지 실험하였다. 그림 6은 공기 중과 물만 채운상태에서 측정한 결과로 반공진주파수와 임피던스는 600Hz, Q1Ω, 99Hz, 22Ω으로 나타났다.
대상 데이터
- 수중 스피커의 설계사양 등가회로에 의한 전기임피던스 곡선과 반공진주파수를 등가회로법으로 구하여 설계 제작한 수중 스피커의 구조는 그림 4와 같다. 구동원리는 직접 방사형의 동전형이며 일반 혼 스피커의 구동 유니트를 사용하였다. 그리고.
- 그리고 수중 스피커에 대한 주파수 특성을 향상시키기 위해 16밴드 이퀼라이저를 보완하여 사용하였다. 수음측은 B&K사의 수중 청음기 8101과 8106으로 수음하였으며 수음된 신호는 디지털 오디오 테이프 레코드 (SONNY 57ES DAT)에 녹음하였다. 디지털 오디오 테이프 레코드에 수록된 데이터는 주파수 분석기에 의해 최대값을 0dB로 기준하여 상대적 데시벨 값을 표시하였다.
- 수음측은 B&K사의 수중 청음기 8101과 8106으로 수음하였으며 수음된 신호는 디지털 오디오 테이프 레코드 (SONNY 57ES DAT)에 녹음하였다.
- 508)이다 실험빙법은 그림 8과 같으며 수심 10m층에서 수중 스피커와 하이드로폰의 거리를 5m로 하여 재생 주파수대역의 주파수 특성과 방성한 신호의 음압레벨 등을 평가하였다. 실험에서 음원으로 사용한 신호는 80Hz~5kHz인 스위프 신호 등을 방성신호로 하였다. 구동신호는 HP 8904로 발생하였다.
- 508)이다 실험빙법은 그림 8과 같으며 수심 10m층에서 수중 스피커와 하이드로폰의 거리를 5m로 하여 재생 주파수대역의 주파수 특성과 방성한 신호의 음압레벨 등을 평가하였다. 실험에서 음원으로 사용한 신호는 80Hz~5kHz인 스위프 신호 등을 방성신호로 하였다. 구동신호는 HP 8904로 발생하였다.
- 수중 스피커의 설계사양 등가회로에 의한 전기임피던스 곡선과 반공진주파수를 등가회로법으로 구하여 설계 제작한 수중 스피커의 구조는 그림 4와 같다. 구동원리는 직접 방사형의 동전형이며 일반 혼 스피커의 구동 유니트를 사용하였다. 그리고.
- 측정실험의 위치는 경남 남해군 삼동면 동천리, 창선면 진동리 지족해협의 천해 (북위 34° .49' .573, 동경 128° .03 .508)이다 실험빙법은 그림 8과 같으며 수심 10m층에서 수중 스피커와 하이드로폰의 거리를 5m로 하여 재생 주파수대역의 주파수 특성과 방성한 신호의 음압레벨 등을 평가하였다.
- 본 실험은 구동음에 대한 수중 스피커의 응답주파수 특성을 구하는 것으로써 수중 스피커의 재생주파수 대역과 음압레벨, 대역내 진폭특성의 평탄화 및 음질경향 등을 조사하였다. 측정실험의 위치는 경남 남해군 삼동면 동천리, 창선면 진동리 지족해협의 천해 (북위 34° .49' .573, 동경 128° .03 .508)이다 실험빙법은 그림 8과 같으며 수심 10m층에서 수중 스피커와 하이드로폰의 거리를 5m로 하여 재생 주파수대역의 주파수 특성과 방성한 신호의 음압레벨 등을 평가하였다. 실험에서 음원으로 사용한 신호는 80Hz~5kHz인 스위프 신호 등을 방성신호로 하였다.
이론/모형
- 는 관의 길이이다. 전기계와 등가화 된 기계계가 결합한 등가회로는 동전형 변환기의 구동력이 전류에 비례하고 있으므로 힘을 전류, 속도를 전압에 대응시키는 힘-전류법을 이용하였다. 그림 2는 전기계로 변환된 등가회로를 나타내었다.
- 는 관의 길이이다. 전기계와 등가화 된 기계계가 결합한 등가회로는 동전형 변환기의 구동력이 전류에 비례하고 있으므로 힘을 전류, 속도를 전압에 대응시키는 힘-전류법을 이용하였다. 그림 2는 전기계로 변환된 등가회로를 나타내었다.
성능/효과
- 수음된 신호의 주파수에 대한 파워스펙트럼은 그림 12로 나타내었다. 5m 거리의 신호분석 데이터에서 원음인 입력신호와 방성된 음을 수음한 출력신호의 주파수 특성을 비교해 보면 거의 일치하며 측정거리 1km의 경우 전파거리가 멀어짐에 따라 음파의 감쇠, 경계층에서의 반사와 간섭, 수중 소음의 영향 등으로 상당한 차가 나타났으나 수신음을 헤드폰으로 직접 청취한 결과 노래가사를 정확히 판별할 수 있을 정도로 음이 방성됨을 확인할 수 있었다.
- 수음된 신호의 주파수에 대한 파워스펙트럼은 그림 12로 나타내었다. 5m 거리의 신호분석 데이터에서 원음인 입력신호와 방성된 음을 수음한 출력신호의 주파수 특성을 비교해 보면 거의 일치하며 측정거리 1km의 경우 전파거리가 멀어짐에 따라 음파의 감쇠, 경계층에서의 반사와 간섭, 수중 소음의 영향 등으로 상당한 차가 나타났으나 수신음을 헤드폰으로 직접 청취한 결과 노래가사를 정확히 판별할 수 있을 정도로 음이 방성됨을 확인할 수 있었다.
- 내부 압력상태를 대기압에서 4기압까지 양수펌프로 수압을 증가시켜 각 압력에 따른 임피던스의 변화를 그림 7로 나타내었다. 결과에서 내부압력이 증가함에 따라 반공진주파수도 증가되었으며 반공진시의 임피던스값은 감소한다. 이것은 진동판 전면의 압력증가로 인하여 강성이 증가되었음을 나타낸다.
- 내부 압력상태를 대기압에서 4기압까지 양수펌프로 수압을 증가시켜 각 압력에 따른 임피던스의 변화를 그림 7로 나타내었다. 결과에서 내부압력이 증가함에 따라 반공진주파수도 증가되었으며 반공진시의 임피던스값은 감소한다. 이것은 진동판 전면의 압력증가로 인하여 강성이 증가되었음을 나타낸다.
- 결론적으로 수중 스피커의 개발에 있어서 주파수 대역은 대략 150Hz ~3kHz, 음압 레벨은 11(广 130dB의 범위에서 어류가 음향신호에 반응 이 나타난 것으로 조사되었다.
- 또 일본의 수산연구지에 의하면 참돔은 200~3000Hz에서 순치행동을 나타내며 음압레벨은 110~150dB이며 넙치에 관해서는 93~110dB로 나타났다. 결론적으로 수중 스피커의 개발에 있어서 주파수 대역은 대략 150Hz~3kHz, 음압레벨은 11~130dB의 범위에서 어류가 음향신호에 반응이 나타난 것으로 조사되었다. 따라서 설계·제작되는 수중 스피커의 성능 구비조건은 주파수 대역은 150Hz~3kHz, 음압레벨은 11~130dB이상이 요구되며 이런 조건이 만족될 때 어류를 대상으로 한 음의 반응실험 및 순치실험에 충분히 사용할 수 있다.
- 그림 9는 1/3과 1/9 옥타브밴드 중심주파수의 정현파 신호를 방성했을 때 수음된 신호를 1m 거리로 환산하여 나타낸 SPL (Sound Pressure Level)이다. 규정된 4지점의 주파수를 선정하여 각각 음압레벨의 산술평균을 취한 결과 약 140dB로 계산되었다. 그림 10은 스위프 신호에 대한 주파수 특성을 분석한 것으로 원음 신호와 수중 청음기로 수음한 신호를 주파수 분석하여 동시에 나타내었다.
- 그림 9는 1/3과 1/9 옥타브밴드 중심주파수의 정현파 신호를 방성했을 때 수음된 신호를 1m 거리로 환산하여 나타낸 SPL (Sound Pressure Level)이다. 규정된 4지점의 주파수를 선정하여 각각 음압레벨의 산술평균을 취한 결과 약 140dB로 계산되었다. 그림 10은 스위프 신호에 대한 주파수 특성을 분석한 것으로 원음 신호와 수중 청음기로 수음한 신호를 주파수 분석하여 동시에 나타내었다.
- 그 결과 1.6kHz 부근을 제외한 80Hz 이상의 전체 대역에서 약 ±1dB 이하의 편차를 가지는 아주 우수한 재생특성을 나타내었다.
- 그 결과 1.6kHz 부근을 제외한 80Hz 이상의 전체 대역에서 약 ±ldB 이하의 편차를 가지는 아주 우수한 재 생 특성을 나타내었다.
- 본 연구에서는 어류 유집과 구집용 수중 스피커의 개발에 있어서 먼저 어류가 음향 신호에 반응하는 주파수 대역과 음압레벨을 문헌 조사하였다. 그 결과 주파수 대역은 150Hz ~ 3kHz, 음압레벨은 H0dB~130dB의 범위에서 어류가 음향신호에 반응이 나타난 것으로 조사되었다. 주파수 사용대역과 음압레벨을 충족할 수 있는 사양에 의거하여 수중 스피커의 임피던스와 음향출력의 주파수 특성에 대해 등가회로 계산법을 기술하였다.
- 본 연구에서는 어류 유집과 구집용 수중 스피커의 개발에 있어서 먼저 어류가 음향 신호에 반응하는 주파수 대역과 음압레벨을 문헌 조사하였다. 그 결과 주파수 대역은 150Hz ~ 3kHz, 음압레벨은 H0dB~130dB의 범위에서 어류가 음향신호에 반응이 나타난 것으로 조사되었다. 주파수 사용대역과 음압레벨을 충족할 수 있는 사양에 의거하여 수중 스피커의 임피던스와 음향출력의 주파수 특성에 대해 등가회로 계산법을 기술하였다.
- 수압챔버 내의 실험은 수중 스피커를 설치하고 전면의 약 50cm 거리에 하이드로폰을 설치하여 압력변화에 따라 진동판이 구동할 때 파손여부에 대한 안정성 평가와 전기임피던스 변화에 대하여 조사하였다. 그 결과 진동판이 구동할 때 진동판의 안정적으로 진동하고 전기단자 및 진동판 후부에 설치한 수압조절용 고무벨로즈 등의 수밀성도 양호하였다.
- 수압챔버 내의 실험은 수중 스피커를 설치하고 전면의 약 50cm 거리에 하이드로폰을 설치하여 압력변화에 따라 진동판이 구동할 때 파손여부에 대한 안정성 평가와 전기임피던스 변화에 대하여 조사하였다. 그 결과 진동판이 구동할 때 진동판의 안정적으로 진동하고 전기단자 및 진동판 후부에 설치한 수압조절용 고무벨로즈 등의 수밀성도 양호하였다.
- 그림 11은 측정결과로 250Hz 신호음의 경우 스피커의 정면을 기준으로 하여 후면을 제외한 전방향으로 최고 약 4dB의 차가 있으며 후면의 경우 약 8dB의 차를 보였다. 다른 신호음도 비슷한 결과를 나타내고 있으며 500Hz의 신호음은 최고 약 3dB, 1kHz, 2kHz는 약 4dB의 차이를 나타내는 결과를 보여 전체적으로 무지향성을 나타냄을 알 수 있다.
- 등가회로 해석법에 의해 전기임피던스 곡선중 음을 발생하기 시작하는 반공진주파수를 100Hz 근방에 생기도록 수중 스피커의 진동판 후부의 공동과 수압평형기인 고무벨로즈 용적 등을 최적의 치수가 되도록 설계사양의 결과를 얻었다.
- 등가회로 해석법에 의해 전기임피던스 곡선중 음을 발생하기 시작하는 반공진주파수를 100Hz 근방에 생기도록 수중 스피커의 진동판 후부의 공동과 수압평형기인 고무벨로즈 용적 등을 최적의 치수가 되도록 설계사양의 결과를 얻었다.
- 수중 스피커를 실음장인 해상에서 실험하여 그 제반특성을 분석하였으며 그 결과 재생 주파수 대역 80~4.8kHz에서 ±10dB 범위에 주파수 특성을 나타내었고 음향출력은 약 130~150dB이며 거리에 따른 평가에 의해 수평적 전파거리를 조사하여 1km의 거리에서도 음이 전파됨을 확인하였다. 또한 지향특성 평가에서 무지향 특성을 나타내어 본 연구에서 목적으로 하는 어류가 반응하는 주파수 대역과 음향출력을 만족하는 특성을 얻었다.
- 수중 스피커를 실음장인 해상에서 실험하여 그 제반특성을 분석하였으며 그 결과 재생 주파수 대역 80~4.8kHz에서 ±10dB 범위에 주파수 특성을 나타내었고 음향출력은 약 130~150dB이며 거리에 따른 평가에 의해 수평적 전파거리를 조사하여 1km의 거리에서도 음이 전파됨을 확인하였다.
- 수중의 경우는 공기 중에 비해 반공 진주파 수는 저 역으로 천이하고 반공 진시 임피던스 크기는 감쇠 되어 159Hz, 22 Q으로 나타났다.
- 수중의 경우는 공기중에 비해 반공진주파수는 저역으로 천이하고 반공진시 임피던스 크기는 감쇠되어 159Hz, 22Ω으로 나타났다.
- 제작되는 수중 스피커의 성능 구비조건은 주파수 대역은 150Hz~ 3kHz, 음압레벨은 11(广 130dB 이상이 요구되며 이런 조건이 만족될 때 어류를 대상으로 한 음의 반응실험 및 순치실험에 충분히 사용할 수 있다.
후속연구
- 또한 지향특성 평가에서 무지향 특성을 나타내어 본 연구에서 목적으로 하는 어류가 반응하는 주파수 대역과 음향출력을 만족하는 특성을 얻었다. 따라서 향후 바다 목장화 사업, 그리고 음에 반응하는 주요 어종의 유집 및 구집에 사용할 수 있다고 사료되어 널리 활용할 것을 기대한다.
- 또한 지향특성 평가에서 무지향 특성을 나타내어 본 연구에서 목적으로 하는 어류가 반응하는 주파수 대역과 음향출력을 만족하는 특성을 얻었다. 따라서 향후 바다 목장화 사업, 그리고 음에 반응하는 주요 어종의 유집 및 구집에 사용할 수 있다고 사료되어 널리 활용할 것을 기대한다.
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