[논문]음향윈도우 영향을 고려한 방사임피던스의 계산

김정순; 김무준; 김천덕; 하강열

문제 정의

그러나 최근 광대역 특성을 갖는 수중 소나 시스템의 개발이나 사용주파수에 대한 임피던스정합의 효과를 얻기 위하여 물과 음향임피던스가 상이한 물질을 선택해야 하는 경우가 적지 않으며 이러한 경우에 대한 방사임피던스의 계산이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 음향매질과 상이한 유한 길이의 매질이 진동면과 음향매질사이에 삽입되어 지는 경우에 대하여 배플의 형상을 달리하며 진동면에서 본 방사임피던스의 계산을 수행하고 그 결과를 고찰하였다.
그러나 최근 광대역 특성을 갖는 수중 소나 시스템의 개발이나 사용주파수에 대한 임피던스정합의 효과를 얻기 위하여 물과 음향임피던스가 상이한 물질을 선택해야 하는 경우가 적지 않으며 이러한 경우에 대한 방사임피던스의 계산이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 음향매질과 상이한 유한 길이의 매질이 진동면과 음향매질사이에 삽입되어 지는 경우에 대하여 배플의 형상을 달리하며 진동면에서 본 방사임피던스의 계산을 수행하고 그 결과를 고찰하였다.

이론/모형

수중음향센서의 방사임피던스의 계산에 있어서 음향윈도우의 영향을 고려하기 위하여 방사면과 음향매질 사이에 삽입된 윈도우 재질을 전송선로 형 모델을 이용하였다. 진동면에서 본 자기 방사임피던스의 결과는 평면 배플에 고정된 센서의 경우보다 구 및 원통형 배플에 고정된 센서의 경우가 많은 영향을 받음을 확인하였고 음향윈도우의 두께 따른 변화도 적지 않음을 확인할 수 있었다.
수중음향센서의 방사임피던스의 계산에 있어서 음향윈도우의 영향을 고려하기 위하여 방사면과 음향매질 사이에 삽입된 윈도우 재질을 전송선로 형 모델을 이용하였다. 진동면에서 본 자기 방사임피던스의 결과는 평면 배플에 고정된 센서의 경우보다 구 및 원통형 배플에 고정된 센서의 경우가 많은 영향을 받음을 확인하였고 음향윈도우의 두께 따른 변화도 적지 않음을 확인할 수 있었다.

성능/효과

위의 계산에서, 구형과 원통형의 배플에 고정된 센서의 경우 방사면의 크기는 10도로 고정한 경우의 계산결과는 나타내고 있다.이상의 결과로부터 음향윈도우의 두께가 두꺼워 짐에 따라 방사임피던스의 값에는 비교적 많은 영향을 주고 있음을 확인할 수 있었으며 평면 배플의 경우보다는 원통형 배플 및 구형 배플에 고정된 센서의 경우가 매우 큰 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 특히 방사리엑턴스의 성분이 큰 ka=3부근에서의 영향이 크게 나타나는 것은 위상의 변화에 따라 그 변화가 급격한 영역이기 때문으로 생각된다.
위의 계산에서, 구형과 원통형의 배플에 고정된 센서의 경우 방사면의 크기는 10도로 고정한 경우의 계산결과는 나타내고 있다.이상의 결과로부터 음향윈도우의 두께가 두꺼워 짐에 따라 방사임피던스의 값에는 비교적 많은 영향을 주고 있음을 확인할 수 있었으며 평면 배플의 경우보다는 원통형 배플 및 구형 배플에 고정된 센서의 경우가 매우 큰 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 특히 방사리엑턴스의 성분이 큰 ka=3부근에서의 영향이 크게 나타나는 것은 위상의 변화에 따라 그 변화가 급격한 영역이기 때문으로 생각된다.
수중음향센서의 방사임피던스의 계산에 있어서 음향윈도우의 영향을 고려하기 위하여 방사면과 음향매질 사이에 삽입된 윈도우 재질을 전송선로 형 모델을 이용하였다. 진동면에서 본 자기 방사임피던스의 결과는 평면 배플에 고정된 센서의 경우보다 구 및 원통형 배플에 고정된 센서의 경우가 많은 영향을 받음을 확인하였고 음향윈도우의 두께 따른 변화도 적지 않음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제안된 해석 모델은 금후 수중 소나 시스템의 설계에 유효하게 사용될 것이 기대된다.
수중음향센서의 방사임피던스의 계산에 있어서 음향윈도우의 영향을 고려하기 위하여 방사면과 음향매질 사이에 삽입된 윈도우 재질을 전송선로 형 모델을 이용하였다. 진동면에서 본 자기 방사임피던스의 결과는 평면 배플에 고정된 센서의 경우보다 구 및 원통형 배플에 고정된 센서의 경우가 많은 영향을 받음을 확인하였고 음향윈도우의 두께 따른 변화도 적지 않음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제안된 해석 모델은 금후 수중 소나 시스템의 설계에 유효하게 사용될 것이 기대된다.

후속연구

진동면에서 본 자기 방사임피던스의 결과는 평면 배플에 고정된 센서의 경우보다 구 및 원통형 배플에 고정된 센서의 경우가 많은 영향을 받음을 확인하였고 음향윈도우의 두께 따른 변화도 적지 않음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제안된 해석 모델은 금후 수중 소나 시스템의 설계에 유효하게 사용될 것이 기대된다.
진동면에서 본 자기 방사임피던스의 결과는 평면 배플에 고정된 센서의 경우보다 구 및 원통형 배플에 고정된 센서의 경우가 많은 영향을 받음을 확인하였고 음향윈도우의 두께 따른 변화도 적지 않음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제안된 해석 모델은 금후 수중 소나 시스템의 설계에 유효하게 사용될 것이 기대된다.

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