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단위 트랜스듀서 간 성능편차를 갖는 타일형 프로젝터의 음향방사 특성
Acoustic radiation characteristics of a tile projector with performance variations among unit transducers 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.35 no.6, 2016년, pp.436 - 444  

천원종 (연세대학교 기계공학부) ,  노응휘 (연세대학교 기계공학부) ,  엄원석 (연세대학교 기계공학부) ,  서영수 (국방과학연구소)

초록
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능동 반향음 제어용 타일형 프로젝터의 안정적 음향 성능을 보장하기 위해서는 단위 트랜스듀서 간 성능의 균일성이 요구된다. 그러나 재료 물성 편차 및 공정상 오차 등 현실적인 제약으로 인해 단위 트랜스듀서 간 성능편차가 발생하게 되며, 이는 타일형 프로젝터의 방사 특성(송신전압감도 및 지향성)은 물론 반향음 제어 성능에도 부정적 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 타일형 프로젝터 제작 시 단위 트랜스듀서의 적절한 배치를 통하여 트랜스듀서 간 성능 편차에 의한 영향을 최소화할 수 있는 방안을 제시한다. 이를 위하여 6 dB의 송신전압감도 편차를 갖는 36개의 단위 트랜스듀서를 상정하고 이들의 배치 방식에 따른 타일형 프로젝터의 방사 특성을 일련의 음향-압전 연성 모사실험을 통하여 비교 분석한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Uniformity in transducer performance is a must-have to ensure the reliable acoustic performance of a tile projector, used for active echo reduction. However, practical limitations imposed by variations in material properties and fabrication errors lead to performance variations among unit transducer...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 타일형 프로젝터 제작 시 단위 트랜스듀서의 적절한 배치를 통하여 트랜스듀서 간 성능편차에 기인한 부정적 영향을 최소화할 수 있는 방법을 다루었다. 타일형 프로젝터의 방사 특성을 대변하는 성능지표로서 방사 임피던스, 송신전압감도(Transmitting Voltage Response, TVR) 및 지향성을 선택하고, 이들 성능지표들의 향상을 위한 단위 트랜스듀서 배치 방안을 일련의 전산모사실험을 통하여 도출하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
음향 스텔스는 어떤 것을 결정짓는 주요 기술인가? 음향 스텔스는 잠수함의 생존성 및 작전 수행능력을 결정짓는 주요 기술로서 크게 자함의 방사소음 억제와 적함 능동 소나 신호의 반향음 감소를 통해 구현된다. 지난 수십 년 간 세계 주요 해군은 소나 반향음 감소를 위하여 잠수함 선체 표면에 부착하여 입사파를 흡수하는 무반향 타일을 사용하여 왔다.
음향 스텔스는 무엇을 통해 구현되는가? 음향 스텔스는 잠수함의 생존성 및 작전 수행능력을 결정짓는 주요 기술로서 크게 자함의 방사소음 억제와 적함 능동 소나 신호의 반향음 감소를 통해 구현된다. 지난 수십 년 간 세계 주요 해군은 소나 반향음 감소를 위하여 잠수함 선체 표면에 부착하여 입사파를 흡수하는 무반향 타일을 사용하여 왔다.
중앙 가중형이 둘레 가중형에 비해 부엽 억제 측면에서 우수함을 알 수 있는 이유는? 8은 중심주파수에서의 지향성을 비교하고 있다. 중앙 가중형은 0°에서의 값을 기준으로 첫 번째 부엽(side lobe)의 레벨이 –13.46 dB, 두 번째 부엽이 –20.67 dB인데 반해, 둘레 가중형은 첫 번째 부엽이 –11.53 dB, 두 번째 부엽이 –16.34 dB인 빔패턴을 보인다. 따라서 중앙 가중형이 둘레 가중형에 비해 부엽 억제 측면에서 우수함을 알 수 있다.
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참고문헌 (11)

  1. S. Zimmerman, Submarine Technology for the 21st Century (Trafford Publishing, Victoria, B. C., 2000), 103-109. 

  2. L. D. Lafleur, F. D. Shields, and J. E. Hendrix, "Acoustically active surfaces using piezorubber," J. Acoust. Soc. Am. 90, 1230-1237 (1991). 

  3. T. R. Howarth, V. K. Varadan, X. Q. Bao, and V. V. Varadan, "Piezocomposite coating for active underwater sound reduction," J. Acoust. Soc. Am. 91, 823-831 (1992). 

  4. M. B. Braga, B. Honein, P. E. Barbone, and G. Herrmann, "Suppression of sound reflected from a piezoelectric plate," J. Intell. Mater. Syst. Struct. 3, 209-223 (1992). 

  5. F. D. Shields, "Piezoelectric panel speaker," US Patent US005196755, 1993. 

  6. C. L. Scandrett, Y. S. Shin, K. C. Hung, M. S. Khan, and C. C. Lilian, "Cancellation techniques in underwater scattering of acoustic signals," J. Sound Vib. 272, 513-537 (2004). 

  7. W. Chang, D. Kwon, J. Park, and B. Jeon, "An active underwater acoustic reflection control system," in Proc. IEEE MFI 2008, 583-587 (2008). 

  8. W. Chang and D. Gweon, "Study on sound reflection control using an active sound absorber (in Korean)," J. Acoust. Soc. Kr. 28, 806-814 (2009). 

  9. J. Lee, S. Woo, H. Jang, K. Lee, W. Kim, H. Kang, W. Ohm, Y. Park, S. Yoon, and Y. Seo, "Low-Frequency active echo reduction using a tile projector (in Korean)," J. Acoust. Soc. Kr. 33, 366-374 (2014). 

  10. D. T. Blackstock, Fundamentals of Physical Acoustics (Wiley-Interscience, New York, 2000), pp. 440-464. 

  11. C. H. Sherman and J. L. Butler, Transducers and Arrays for Underwater Sound (Springer, New York, 2007), pp. 213-252. 

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