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문제 정의
- 본 논문에서는 수조 환경에서 입자 매질 (세 종류의 유리구슬과 모래)에 대해 평면파 반사 계수 측정 실험, 음속 및 감쇠계수 측정 실험을 수행했다.
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본 논문은 고주파에서 입자 매질의 세 가지 음향학적
물성 (평면파 반사 계수, 음속, 감쇠계수)을 일관성 있게
Biot 이론으로 설명할 수 있음을 보였다. 본 논문의 결과
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본 논문은 고주파에서 입자 매질의 세 가지 음향학적
물성 (평면파 반사 계수, 음속, 감쇠계수)을 일관성 있게
Biot 이론으로 설명할 수 있음을 보였다. 본 논문의 결과
제안 방법
- 2. 시료 상자를 넣지 않은 상태로 음파 측정 실험을 실시한다 이 실험 결과는 물의 음속 측정과 송수신기간의 초기 간격 추정을 위해 사용했다.
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갖는 모래를 사용했다. 3종류의 유리 구슬은 입자 크기
에 따른 음향학적 물성의 변화를 보기 위해 선택했고 모
래 매질은 유리 구슬과의 비교를 위해 선택했다.
- 4. 시료 상자의 폭보다 길이가 긴 평행한 플라스틱 막대기를 이용해 시료의 표면을 평평하게 다듬고 수조 안이 안정될 때까지 장시간 놓아둔다.
- 5. 컴퓨터 자동 제어 시스템을 이용해 거리 간격을 넓혀가며 평면파 반사 계수 측정 실험을 실시하고 위의 1에서 5까지의 과정을 1회 반복해 반복 실험을 실시한다.
- 5.1 절에서 추정한 다공율 침투율 및 표 3의 Biot 인자 를 입력 값으로 사용해 Biot 이론에 의한 이론적인 반사 계수 예측 값을 계산하고 실제 측정값과 비교해 보았다.
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Agilent 33250A의 신호 발생기로 발생시켰으며 파장을 九라 할 때 0
- 본 실험에서는 송수신기간의 초기 거리를 약 18.8cm 로 두고 각 단계마다 1cm씩 간격을 늘려가며 28번 측정을 했다.
- 본 절에서는 Biot 이론을 이용해 표 2의 음속과 감쇠 계수로부터 각 시료의 다공율 (”)과 침투율 (知을 추정했다.
- 불순물을 제거한 시료는 물로 여러 번 씻어 깨끗한 상태의 시료를 만들었다.
- 송수신기 간격을 1cm씩 늘려가며 총 13번 음파를 계측해 그 결과를 분석하고 반복 실험을 1회 수행했다.
- 시료를 깨끗하게 한 후에 시료의 기본적인 물성을 계측하였다.
- 시료의 음속 (phase speed)은 직접파의 도달 시간과 송수신기 간의 거리의 비례 관계를 이용해 계산했다.
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음속 및 감쇠 계수를 측정했다. 우선 Biot이론을 이용해
음속 및 감쇠계수 측정값으로부터 다공율과 침투율을 추
정하고, 추정된 값으로부터 각 매질에 대해 이론적인 평
면파 반사 계수를 계산했다 [13-14], 그리고 계산된 반
사 계수 결과를 실험에서 측정된 평면파 반사 계수와 비
교했다. 입자 매질로는 2. -
음속 및 감쇠 계수를 측정했다. 우선 Biot이론을 이용해
음속 및 감쇠계수 측정값으로부터 다공율과 침투율을 추
정하고, 추정된 값으로부터 각 매질에 대해 이론적인 평
면파 반사 계수를 계산했다 [13-14], 그리고 계산된 반
사 계수 결과를 실험에서 측정된 평면파 반사 계수와 비
교했다. 입자 매질로는 2. - 음속 및 감쇠계수 측정 실험을 통해 각 시료에 대한 음속과 감쇠 계수를 결정하고, Biot 이론을 이용해 Biot 인자 중 민감도가 높은 다공율과 침투율을 추정했다.
- 음파는 각 단계마다 반복적으로 6번 발사되어 그 값의 평균을 취해서 측정값으로 삼았다.
- 음향 실험은 크게 평면파 반사계수 측정 실험, 음속 및 감쇠계수 측정 실험으로 나누어 실시되었다.
-
사용해 28~53。의 입사각에 대해 입자 매질의 평면파
반사 계수 측정 실험을 수행하고 동일한 주파수에 대해
음속 및 감쇠 계수를 측정했다. 우선 Biot이론을 이용해
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사용해 28~53。의 입사각에 대해 입자 매질의 평면파
반사 계수 측정 실험을 수행하고 동일한 주파수에 대해
음속 및 감쇠 계수를 측정했다. 우선 Biot이론을 이용해
- 입자 매질에서 음속 및 감쇠계수의 측정 실험.
- 직접 들어오는 직접파 (direct wave) 와입자 매질을 맞고 들어오는 반사파는 송수신기 간격에 상관없이 언제나 시간 영역에서 분리되어 나타나도록 실험 환경을 설계했다.
대상 데이터
- 상자는 km두께의 나무로 만들어진 상부가 뚫린 직사각형 모양의 상자로 내부 크기는 약 0.52mX0.42mX0.09m 이다.
- 송신기와 수신기로는 각각 GRAS사의 10CS 청음기를 사용했다.
- 시료 1의 반사 십험 측정 자료.
- 실험에 사용된 음파는 100kHz의 주파수를 갖는 sine 형상의 펄스이다.
- 실험에 사용된 입자 매질은 세 종류의 유리구슬과 모래를 사용했다.
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교했다. 입자 매질로는 2.5, 1.5, 0.98의 평균 입도(①)
를 갖는 유리 구슬 (glass beads), 1.51의 평균 입도를
갖는 모래를 사용했다. 3종류의 유리 구슬은 입자 크기
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교했다. 입자 매질로는 2.5, 1.5, 0.98의 평균 입도(①)
를 갖는 유리 구슬 (glass beads), 1.51의 평균 입도를
갖는 모래를 사용했다. 3종류의 유리 구슬은 입자 크기
- 평면파 반사계수 측정 실험은 L2mx0.9mx0.7m (길이, 너비, 높이)의 크기를 갖는 음향 수조에서 수행되었다.
데이터처리
- 추정 된 값으로부터 이론적인 반사 계수를 예측하고 실험에서 계측한 반사 계수와 비교했다.
이론/모형
- 그러나 여러 연구자들의 연구에 의하면 높은 주파수 영역에서 강성이 약한 매질의 프레임 변수들은 낮은 민감도를 갖고 있다 [27], 본 논문에서는 Costley와 Bedford가 사용한 값을 그대로 사용했다.
- 반사 계수 예측에는 Biot 이론과 유체 이론이 사용되었다.
- 선형 스테이지를 비롯해 모든 실험 장치는 GPIB 통신 포트를 이용해 컴퓨터로 자동 제어했으며 소프트웨어는 Matlab 을 사용했다.
성능/효과
- 선형 스테이지로 이동한 수평 거리와 직접파를 이용해 실제 계산한 거리는 최대 1mm이내의 오차를 보였다.
- 이와 같은 결과는 적어도 100kHz 근처의 고주파에서는 Biot 이론이 입자 매질의 음향학적 물성을 예측하는데 적합하다는 것을 실험적으로 입증한다.
- 한편, 음속 및 감쇠 계수측정 실험을 하는 도중 수신 신호의 크기가 갑자기 줄어드는 현상을 관찰할 수 있었다.
후속연구
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Biot 이론으로 설명할 수 있음을 보였다. 본 논문의 결과
는 최근의 해저 퇴적물의 분산 관계식에 대한 논란에서
Biot 이론의 정합성을 입증하는 자료 [15T6] 및 실 해
역에서 평면파 반사계수 측정 실험의 벤치마크로도 사용
할 수 있다. 본 논문은 다음과 같이 구성되어 있다. - 본 실험에서는 방위각 오차의 영향은 계량적으로 확인하지 못했다.
- 아쉽게도 반복 실험에서 나타나는 차이는 불확실성의 오차 이내의 변화이기 때문에 차후 보다 정밀한 실험 환경에서 관찰할 필요가 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.