음향 렌즈를 이용한 선박용 기적소리 탐지장치
Sound reception system for a ship by an acoustic lens
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초록
메타 렌즈의 일종인 음향 룬버그 렌즈를 이용하여, 기존의 복수의 마이크로폰의 위상을 서로 비교하여 방향을 찾는 방식과 원리가 전혀 다른, 새로운 선박의 기적소리 측정 장치의 원리를 보였다. 이 렌즈는 음원의 반대 방향 가장자리에 초점을 맺으므로 음원의 방향을 복잡한 계산 없이 바로 알려준다. 이 장치는 선박의 기적소리의 방향뿐만 아니라, 선박이 멀어지는지 가까워지는지, 멀어진다면 어떻게 멀어지고 가까워진다면 어떻게 가까워지는지를 시각 신호를 통하여 확인할 수 있으므로 음향 레이더의 역할도 할 수 있다. 아크릴로 직경이 1.8 m인 2차원 원통형 모형을 제작하여 실내측정을 통하여 초점의 형성을 확인하였다. 모형의 실외 측정은 실습선의 기적 음원으로부터 1.4 km 떨어진 지점에 음향룬버그 렌즈를 두고 가장자리에 마이크로폰을 설치한 후, 증폭된 신호를 오실로스코프로 측정한 결과 구분 가능한 초점이 형성되어 이 장치의 실용화가 가능함을 보였다.
Abstract
A sound reception system for a ship is suggested using an acoustic Luneburg lens, which is entirely different from the conventional method, where phase differences between whistle signals are compared. The Luneburg lens focuses the incoming sound wave on the opposite side of the lens. It then predicts the direction of the sound source directly without calculations. This new system can detect whether a ship is approaching or retreating, which is then indicated by a visual signal. This system could also be used for acoustic radar. A cylindrical two-dimensional sample acoustic lens of diameter 1.8 m was manufactured, and its focusing ability in both the laboratory and in the filed was proven. In the field, the lens was positioned 1.4 km away from the sound source of the training ship, and microphones were installed around the edges of the lens. This procedure demonstrated that it could be used as a sound reception system.
참고문헌 (18)
- "REGULATION 19, Carriage requirements for ship borne navigational systems and equipment"[URL]
- IMO resolution MSC.86(70), "Adoption of new and amended performance standards for navigational equipment", ~ (1998)
- "ISO 14859:2012 - Ships and Marine Technology - Sound Reception Systems"[URL]
- J. W. Choi, "A new sound reception system using a symmetrical microphone array and its numerical simulation", Journal of Ship & Ocean Technology, 8(3), pp.18~25 (2004)
- C. S. Roh, "Study on location estimation of nearby ships from whistle blast (1)", Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, 4(1), pp.32~38 (2011)
- 김형종, "선박용 디지털 음향수신장치 연구", 한국마린엔지니어링학회지, 38(9), pp.1125~1130 (2014), 한국마린엔지니어링학회[DOI]
- 권혁진, "기적신호의 스펙트럼 분석을 통한 음향수신장치의 방향탐지 알고리즘 설계 및 분석", 한국마린엔지니어링학회지, 41(1), pp.83~90 (2017), 한국마린엔지니어링학회[DOI]
- IMO resolution MSC.86(70), "Adoption of New and Amended Performance Standards for Navigational Equipment", ~
- R. K. Luneburg, "Mathematical Theory of Optics" (1944)
- A. S. Gutman, "Modified Luneburg lens", Journal of Appled Physics, 25(7), pp.855~859 (1954)[DOI]
- S. P. Morgan, "General solution of the Luneburg lens problem", Journal of Applied Physics, 29(9), pp.1358~1368 (1958)[DOI]
- A. D. Falco, "Luneburg lens in silicon photonics", Optics Express, 19(6), pp.5156~5162 (2011)[DOI]
- "COMSOL Multiphysics 5.1"[URL]
- 조기대, "함정 마스트 장착 레이더용 회전 중형 안테나의 외부 형상 설계", 대한기계학회논문집 A, 36(8), pp.843~850 (2012), 대한기계학회[DOI]
- C. A. Boyles, "Wave theory of an acoustic luneburg lens. II. The theory of variable density lenses", The Journal of Acoustic Society America, 45(2), pp.356~364 (1969)[DOI]
- C. A. Boyles, "Wave theory of an acoustic luneburg lens. II. The theory of variable density lenses", The Journal of Acoustic Society America, 45(2), pp.356~364 (1969)[DOI]
- 최조천, "음향렌즈를 이용한 차세대 소나개발", 한국통신학회논문지C, 39(12), pp.1318~1322 (2014), 한국통신학회
- S. H. Kim, "Cylindrical acoustic Luneburg lens", 8th International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics (METAMATERIALS), pp.364~366 (2014)