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곡면 배열 트랜스듀서의 최적 설계
Optimal Design of Conformal Array Transducers 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.31 no.1, 2012년, pp.51 - 61  

김회용 (경북대학교 기계공학과) ,  노용래 (경북대학교 기계공학과)

초록
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본 연구에서는 등각, 등간격 및 측지선 돔 (geodesic dome)형태로 배열된 곡면 배열 트랜스듀서에 대해서, 음원 간격, 음원 개수 등과 같은 배열 구조 변수들에 따른 방사패턴의 변화 경향성을 분석하였다. 또한 그 결과를 바탕으로 통계적 기법인 다중 회귀 분석을 이용하여 부엽의 크기 및 빔 폭을 설계 변수들의 함수로 도출하였다. 나아가 최적화 기법인 GA (genetic algorithm)법을 이용하여 각 방향에 대한 빔폭이 주어진 조건을 만족하며 가장 작은 부엽의 크기를 가지도록 설계 변수들의 최적화를 수행하였다. 최적화 결과를 바탕으로 세 가지 곡면 배열 구조 가운데 곡면 배열 트랜스듀서의 최적 배열 구조로 등간격 배열구조를 선정하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this research, we have analyzed the trend of radiation pattern variation in relation to the change of design variables such as source interval and source number for conformal array transducers arranged in equi-angle, equi-interval, and geodesic dome forms. Through statistical multiple regression ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 전개된 방사 패턴 수식을 바탕으로 각 배열 방식에 따라 음향 방사 특성을 분석하였다. 나아가 분석 결과를 바탕으로 주엽 (main lobe)의 빔폭 (BW: beam width)이 주어진 조건을 모두 만족하며, 부엽의 크기 (SLL: side lobe level)가 가장 작은 값을 가지는 곡면 배열 트랜스듀서의 최적 구조를 설정하고자 하였다. 또한 향후 다양한 조건을 만족시키는 곡면 배열 트랜스듀서를 설계함에 있어 유용한 자료를 제공하고자 한다.
  • 나아가 분석 결과를 바탕으로 주엽 (main lobe)의 빔폭 (BW: beam width)이 주어진 조건을 모두 만족하며, 부엽의 크기 (SLL: side lobe level)가 가장 작은 값을 가지는 곡면 배열 트랜스듀서의 최적 구조를 설정하고자 하였다. 또한 향후 다양한 조건을 만족시키는 곡면 배열 트랜스듀서를 설계함에 있어 유용한 자료를 제공하고자 한다. 이에 따라 2절에서는 계산하고자 하는 곡면 배열 트랜스듀서의 구조 설명과 각 배열 방식에 따른 방사 패턴 수식을 나타내었다.
  • 본 연구의 목적은 잠수함이나 어뢰 등에 사용되는 수중 통신용 음향 배열 트랜스듀서의 특성을 파악하고, 배열 방식에 따라 설계 변수들의 변화에 따른 빔폭 및 부엽의 영향을 분석하여 트랜스듀서의 최적구조를 설정하는데 있다. 본 연구와 연관된 사전 연구[1]에서는 계산하고자 하는 곡면 배열 트랜스듀서의 구조를 설정하였으며, 구조에 적용 가능한 배열로 등각, 등간격 그리고 측지선 돔 배열을 선정하여 각 배열 방식에 대한 장단점을 비교하였다.
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참고문헌 (9)

  1. 김회용, 노용래, "곡면 배열 트랜스듀서의 방사 특성 해석," 한국음향학회지, 29권, 7호, 431-438쪽, 2010. 

  2. Z. Y. He and Y. L. Ma, "Optimization of transmitting beam patterns of a conformal transducer array," Journal of the Acoustical Society of America, vol. 123, no. 5, pp. 2563-2569, 2008. 

  3. G. H. Du, Z. M. Zhu, and X. F. Gong, Fundamentals of Acoustics, Nanjing University Press, Nanjing, 2001. 

  4. L. E. Kinsler, A. R. Frey, A. B. Coppens, and J. V. Sanders, Fundamentals of Acoustics, John Wiley & Sons, New York, 2000. 

  5. C. H. Sherman and J. L. Butler, Transducers and Arrays for Underwater Sound, Springer, New York, 2007. 

  6. L. J. Ziomek, Fundamentals of Acoustic Field Theory and Space-Time Signal Processing, CRC Press, Boca Raton, 2000. 

  7. L. L. Beranek, Acoustics, McGraw-Hill Book Company, New York, 1954. 

  8. R. O. Kuehl, Design of experiments: Statistical principles of research design and analysis, Duxbury Press, Pacific Grove, 2000. 

  9. R. J. Freund and W. J. Wilson, Regression analysis: Statistical modeling of a response variable, Academic Press, San Diego, 1998. 

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