KR101441673B1

KR101441673B1 - 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판

Info

Publication number: KR101441673B1
Application number: KR1020130112878A
Authority: KR
Inventors: 박철수; 설한신; 김건도; 박영하
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2014-09-23

Abstract

본 발명은, 수중청음기를 끼워 고정할 수 있는 고정케이싱을 구비하는 고정부; 흡음재를 소재로 하는 흡음판으로 이루어지며, 상기 고정부의 상부에 상기 고정부와 일정 거리만큼 이격하여 설치된 상태에서 높이조절부의 작용에 따라 상하로 이동하며, 상기 흡음판의 작용에 따라 수중에서 전해지는 입사파를 흡수하여 반사파의 생성을 억제하는 한편, 상기 수중청음기의 주위를 둘러싸 상기 수중청음기가 흔들리지 않도록 고정하는 상하이동부 및; 상기 고정부와 상기 상하이동부 사이에 설치되어 상기 고정부와 상기 상하이동부를 구조적으로 연결함과 동시에 자체 팽창 또는 수축하는 작용을 통해 상기 고정부와 상기 상하이동부 간의 거리를 조절함으로써 상기 수중청음기와 상기 상하이동부 간의 스탠드오프 거리를 조절하는 높이조절부;를 포함하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판을 제공한다. 본 발명에 따르면, 스탠드오프 거리를 조절하여 계측불가 영역을 회피하고, 반사파의 생성을 억제하여 신호 손실이 발생하는 것을 방지하며, 수중청음기가 흔들리지 않도록 견고하게 고정하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판{Signal Conditioning Plate for Underwater Hydrophone}

본 발명은 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 신호조절판에 의한 반사파를 억제하여 수중청음기가 계측하는 신호크기의 저감을 방지할 수 있고, 이와 동시에 계측하고자 하는 주파수 대역에 적합하게 스탠드오프 거리를 조절하여 계측불가 영역을 회피할 수 있으며, 이와 더불어 수중청음기를 견고하게 고정할 수 있는 신호조절판에 관한 것이다.

수중에서 소음은 수중청음기(Underwater Hydrophone)(40)를 이용하여 계측하며, 계측의 정도를 높이기 위해 다수의 수중청음기(40)를 배열로 구성하여 사용한다(도 1). 이 때 다수의 수중청음기(40) 배열을 위해 수중청음기(40)를 고정하는 판을 신호조절판(Signal Conditioning Plate)(50)이라 한다. 신호조절판(50)의 용도는 개별 수중청음기(40)를 특정 위치에 고정하며, 신호의 크기를 제어하는 데 있다.

이 때 신호조절판(50)으로 신호의 크기를 제어하는 원리는 다음과 같다. 도 2에서 보는 것과 같이 신호조절판(50)에 의해 고정된 수중청음기(40)에는 수중에서 수중청음기(40)로 곧바로 전해지는 입사파(Pi)와 신호조절판(50)에 의한 반사파(Pr)가 동시에 계측된다. 이 때 반사파(Pr)의 반사각(θr)은 신호조절판(50)이 평판인 경우 입사파(Pi)의 입사각(θi)과 동일하다. 수중청음기(40)에 의해 계측된 신호를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

P=Pi+Pr=(1+Re^2ikdcos ^(θr))Pi [수식 1]

수식 1에서, R은 반사계수이며 일반적으로 신호조절판(50)이 철판인 경우 물과의 음향임피던스 차이가 커서 1에 근접한다. k는 파수(Wave Number)이고 d는 수중청음기(40) 상부 끝단과 신호조절판(50) 표면 사이의 거리인 스탠드오프 거리(Standoff Distance)이다. 이 때 입사파와 반사파 사이에는 2kdcos(θr)의 위상차가 존재하는데, 이러한 위상차에 의해 입사파와 반사파 사이의 간섭이 발생하며, 이에 따라 신호의 크기가 결정된다.

수중청음기(40) 상부 끝단과 신호조절판(50) 표면 사이의 거리가 0인 경우, 즉 스탠드오프 거리가 0인 경우에는 입사파와 반사파 사이의 위상차가 없으므로 전 주파수 대역에서 입사파와 반사파의 보강간섭이 발생한다. 따라서 도 3에서 보는 것과 같이 스탠드오프 거리가 0인 경우 신호조절판(50)에 의하면 약 6dB의 신호이득(SR)을 얻을 수 있다. 이 때 신호이득은 다음의 수식 2와 같이 정의된다.

SR=20log10[│(Pi+Pr)/Pi│](dB) [수식 2]

하지만, 상기한 바와 같이 스탠드오프 거리가 0인 경우는 실제 구현하기가 매우 어려우며 상용으로 출시되고 있는 대부분의 수중청음기(40)는 그 형태 및 설치구조상 도 2에서 보는 것과 같이 수중청음기(40) 상부 끝단이 신호조절판(50) 표면 위로 돌출되는 형태로 고정되어야 한다. 따라서 스탠드오프 거리(d)는 0이 될 수 없으며 각 수중청음기(40)에 따라 스탠드오프 거리가 달라질 수밖에 없다.

이처럼 스탠드오프 거리가 0이 아닌 경우에는 스탠드오프 거리에 따라 입사파와 반사파 간의 위상차가 존재하며 주파수에 따른 특성을 보인다. 도 4는 두께 1cm의 철판으로 이루어진 기존의 신호조절판(50)에서 스탠드오프 거리가 1cm인 수중청음기(40)에서의 입사각에 따른 신호이득을 계산한 결과이다. 도 4에서 신호이득이 (+)인 주파수 영역은 보강간섭이 발생한 영역이고 신호이득이 (-)인 주파수 영역은 상쇄간섭이 발생한 영역이다. 상쇄간섭은 스탠드오프 거리에 의한 위상차에 의해 불가피하게 발생하는 현상이다.

하지만, 이처럼 스탠드오프 거리에 의한 위상차에 따라 상쇄간섭이 발생하면 심한 경우 특정 주파수 대역(도 4에서 40kHz, 45kHz, 75kHz 부근)에서 강력한 신호 손실이 발생하여 상기 주파수 대역에서의 신호는 활용할 수가 없게 되고 전반적으로 계측결과의 신뢰도가 떨어지게 되는 문제가 있다. 통상 신호이득이 -6dB 이하가 되는 주파수 대역을 계측불가 영역이라고 하는데, 이러한 계측불가 영역은 스탠드오프 거리에 따라 달라진다.

한편, 수중청음기(40)의 경우에는 스탠드오프 거리에 의한 위상차 외에도 계측결과의 신뢰도를 떨어뜨리는 중요 요인이 또 있는데 이는 바로 소음 계측 시 수중청음기(40)가 수중환경에 그대로 노출된 상태에 있다는 점이다. 수중에는 파도나 해류와 같은 물의 흐름이 항상 존재하며 수중청음기(40)는 이에 따른 외력을 받게 된다. 이 경우 수중청음기(40)에 가해지는 외력이 특정 크기를 넘어서게 되면 이로 인하여 수중청음기(40)가 흔들리거나 기울어지거나 심한 경우 신호조절판(50)에서 빠져버릴 수도 있다. 그렇게 되면 수중청음기(40)가 계측하는 신호의 크기가 일정하지 못하고 무질서하게 변화하거나 심한 경우 신호 계측이 불가능하게 되어 전반적으로 계측결과의 신뢰도가 떨어지게 된다. 따라서 이상과 같은 문제들을 해결할 필요가 있다.

미세 유체유동센서 및 이를 이용한 수중청음기(특허출원 제10-2009-0000651호)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 신호조절판에 의한 반사파를 억제하여 수중청음기가 계측하는 신호크기의 저감을 방지할 수 있고, 이와 동시에 계측하고자 하는 주파수 대역에 적합하게 스탠드오프 거리를 조절하여 계측불가 영역을 회피할 수 있으며, 이와 더불어 수중청음기를 견고하게 고정할 수 있는 신호조절판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수중청음기를 끼워 고정할 수 있는 고정케이싱을 구비하는 고정부; 흡음재를 소재로 하는 흡음판으로 이루어지며, 상기 고정부의 상부에 상기 고정부와 일정 거리만큼 이격하여 설치된 상태에서 높이조절부의 작용에 따라 상하로 이동하며, 상기 흡음판의 작용에 따라 수중에서 전해지는 입사파를 흡수하여 반사파의 생성을 억제하는 한편, 상기 수중청음기의 주위를 둘러싸 상기 수중청음기가 흔들리지 않도록 고정하는 상하이동부 및; 상기 고정부와 상기 상하이동부 사이에 설치되어 상기 고정부와 상기 상하이동부를 구조적으로 연결함과 동시에 자체 팽창 또는 수축하는 작용을 통해 상기 고정부와 상기 상하이동부 간의 거리를 조절함으로써 상기 수중청음기와 상기 상하이동부 간의 스탠드오프 거리를 조절하는 높이조절부;를 포함하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 고정부는 상기 수중청음기를 다수 개 배열할 수 있도록 상기 고정케이싱을 다수 개 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 고정케이싱은 어댑터의 역할도 동시에 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 고정부는 상기 수중청음기가 상기 고정부에 대하여 직립한 상태로 고정될 수 있도록 표면이 울퉁불퉁하지 아니한 평판 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 고정부는 상기 수중청음기의 견고한 고정을 위해 강성을 가지는 철판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 상하이동부는 상기 수중청음기가 관통할 수 있는 청음기홀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 상하이동부는 난반사가 이루어지지 않도록 평판 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 상하이동부는 상기 흡음판과 상기 흡음판의 하면에 부착되는 하부평판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 하부평판은 강성을 가지는 철판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 상하이동부는 상기 하부평판의 가장자리에 설치되며 동시에 상기 흡음판의 가장자리와도 접하도록 설치되어 상기 흡음판을 상기 하부평판에 고정시키는 고정외판을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 고정외판은 강성을 가지는 철판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 높이조절부는 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 수중 소음 계측 시 신호조절판에 의한 반사파를 억제하여 수중청음기가 계측하는 신호크기의 저감을 방지할 수 있으며, 이와 동시에 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역에 적합하게 스탠드오프 거리를 조절함으로써 수중청음기의 계측불가 영역을 회피할 수 있을 뿐만 아니라, 신호조절판에 수중청음기를 견고하게 고정하여 수중청음기가 수중환경에 노출되어 외력을 받더라도 고정상태가 해체되지 않는다. 따라서 수중 소음 계측 시 특정 주파수 대역에서 발생한 강력한 신호 손실 또는 계측불가 영역에 의해 신호의 활용이 불가능해진다거나 계측결과의 신뢰도가 떨어지는 문제가 발생하지 않는다.

도 1은 수중청음기 및 수중청음기 배열을 위한 기존의 신호조절판 예시.
도 2는 신호조절판으로 신호의 크기를 제어하는 원리 설명도.
도 3은 스탠드오프 거리가 0인 경우 신호조절판의 신호이득 계산결과.
도 4는 스탠드오프 거리가 1cm인 경우 신호조절판의 신호이득 계산결과.
도 5는 본 발명의 전체적인 구성.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상하이동부의 보강구조.
도 7은 본 발명의 작동원리.
도 8은 본 발명에 따른 흡음재의 성능계측 결과.
도 9는 반사파가 있는 경우 두 개의 스탠드오프 거리를 활용한 본 발명의 신호이득 비교.
도 10은 반사파가 없는 경우 두 개의 스탠드오프 거리를 활용한 본 발명의 신호이득 비교.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 전체적인 구성을 보여준다. 그리고 도 7은 본 발명의 작동원리를 보여준다.

본 발명은 신호조절판에 의한 반사파를 억제하여 수중청음기(40)가 계측하는 신호크기의 저감을 방지할 수 있고, 이와 동시에 계측하고자 하는 주파수 대역에 적합하게 스탠드오프 거리를 조절하여 계측불가 영역을 회피할 수 있으며, 이와 더불어 수중청음기(40)를 견고하게 고정할 수 있는 신호조절판을 제공하는 것을 목적으로 하는바, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고정부(10), 상하이동부(20) 및 높이조절부(30)를 포함하여 이루어진다. 이 때 상하이동부(20)는 흡음재를 소재로 하는 흡음판(1)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다(도 6).

고정부(10)는 도 5에서 보는 것과 같이 본 발명에 따른 신호조절판의 하부구조를 이루는 것으로, 수중청음기(40)를 끼워 고정할 수 있는 고정케이싱(11)을 구비한다(도 7). 따라서 수중 소음 계측 시 고정케이싱(11)에 수중청음기(40)를 끼우면 수중청음기(40)가 고정부(10)에 고정된 상태가 된다.

이 경우 계측의 정도를 높이기 위해 다수의 수중청음기(40)를 배열로 구성하여 사용하는 것이 일반적이므로 고정부(10) 또한 다수의 고정케이싱(11)을 구비하는 것이 바람직하다. 이 때 고정케이싱(11)은 어댑터의 역할도 동시에 하는 것이므로 고정케이싱(11)에 신호선(12)을 연결하면 수중청음기(40)가 계측한 신호를 받을 수 있다(도 7).

한편, 고정부(10)는 수중청음기(40)가 고정부(10)에 대하여 직립한 상태로 고정될 수 있도록 표면이 울퉁불퉁하지 아니한 평판 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며 수중청음기(40)의 견고한 고정을 위해 강성을 가지는 철판으로 이루어지는 것이 바람직한바, 이 경우 고정부(10)는 각각의 수중청음기(40)가 설계된 위치에 정확하게 견고히 부착되도록 하는 기초 구조재의 역할을 하게 된다.

상하이동부(20)는 도 5 및 도 7에서 보는 것과 같이 고정부(10)의 상부에 고정부(10)와 일정 거리만큼 이격하여 설치된다. 그리고 상하이동부(20)와 고정부(10) 사이에는 높이조절부(30)가 설치된다. 따라서 본 발명에 따른 신호조절판은 고정부(10)와 상하이동부(20), 그리고 높이조절부(30)가 상호 결합하여 일체를 이루게 된다.

한편, 상하이동부(20)는 수중청음기(40)가 관통할 수 있는 청음기홀(21)을 구비하는바(도 5), 이 경우 청음기홀(21)은 상하이동부(20)를 상하로 관통하는 형태로 형성된다(도 7). 이 때 수중청음기(40)의 크기에 맞도록 그리고 각각의 수중청음기(40)가 설계된 위치에 정확하게 대응하는 개수만큼 청음기홀(21)을 미리 상하이동부(20)에 형성해 놓으면(도 5) 수중 소음 계측을 위한 수중청음기(40) 및 본 발명에 따른 신호조절판의 설치작업이 훨씬 신속하고 용이하게 이루어질 수 있다.

높이조절부(30)는 상하이동부(20)와 고정부(10)를 구조적으로 연결함과 동시에 자체 팽창 또는 수축하는 작용을 통해 상하이동부(20)와 고정부(10) 간의 거리를 조절하는 역할을 한다. 이 경우 높이조절부(30)는 상하이동부(20)를 지지할 수 있을 정도의 강성을 가지면서 이와 동시에 자체 팽창 또는 수축하는 작용을 할 수 있는 수단이라면 어떤 형태이건 적용이 가능한데 대표적으로는 유압 등에 의하여 작동하는 액추에이터(Actuator)가 이에 해당할 수 있다.

높이조절부(30)는 상하이동부(20)와 고정부(10) 간의 거리를 조절함으로써 궁극적으로는 수중청음기(40) 상부 끝단과 상하이동부(20) 표면 사이의 거리인 스탠드오프 거리(d)를 조절하는 역할을 한다(도 7). 이하, 이와 관련한 상하이동부(20) 및 높이조절부(30)의 작용효과에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서 상하이동부(20)는 흡음재를 소재로 하는 흡음판(1)으로 이루어져 있으나(이와 관련한 상세한 내용은 후술한다), 우선 설명의 편의상 상하이동부(20)가 흡음판(1)으로 이루어져 있지 않은 경우를 전제로 설명을 하자면, 수중 소음 계측 시 수중청음기(40)에는 도 2에서 보는 것과 같이 수중에서 수중청음기(40)로 곧바로 전해지는 입사파와 상하이동부(20)에 의한 반사파가 동시에 계측되며, 수중청음기(40)에 전해지는 반사파의 반사각은 상하이동부(20)가 평판인 경우 입사파의 입사각과 동일하다.

이 때 입사파와 반사파 사이에는 위상차가 존재하는데, 이러한 위상차에 의해 입사파와 반사파 사이의 간섭이 발생하며, 이에 따라 신호의 크기가 결정된다. 한편, 수중청음기(40)는 그 형태 및 설치구조상 도 7에서 보는 것과 같이 수중청음기(40) 상부 끝단이 상하이동부(20) 표면 위로 돌출되는 형태로 고정된다. 따라서 수중청음기(40)와 상하이동부(20) 간의 스탠드오프 거리(d)는 0이 될 수 없으며 각 수중청음기(40)에 따라 스탠드오프 거리가 달라질 수밖에 없다. 그런데, 이처럼 스탠드오프 거리에 의한 위상차에 따라 상쇄간섭이 발생하면 심한 경우 특정 주파수 대역에서 강력한 신호 손실이 발생하여 상기 주파수 대역에서의 신호는 활용할 수가 없게 되고 전반적으로 계측결과의 신뢰도가 떨어지게 되는 문제가 있다. 통상 신호이득이 -6dB 이하가 되는 주파수 대역을 계측불가 영역이라고 하는데, 이러한 계측불가 영역은 스탠드오프 거리에 따라 달라진다.

본 발명은 상술한 것처럼 스탠드오프 거리에 따라 계측불가 영역이 달라진다는 점을 역으로 이용한 것으로, 오히려 스탠드오프 거리를 적극적으로 조절함으로써 계측불가 영역이 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역을 벗어나도록 하였다. 따라서 본 발명에 의하면 비록 계측불가 영역이 여전히 나타난다 할지라도 그것이 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역에서 나타나는 것은 아니므로 수중청음기(40)는 계측불가 영역과는 무관하게 목적하는 소음을 정상적으로 계측할 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용효과를 도 7 및 도 9를 연계하여 보다 상세하게 설명한다. 도 7의 실시 예에는 높이조절부(30)의 작동에 따라 스탠드오프 거리(d)가 5㎜가 된 경우와 10㎜가 된 경우가 나타나 있다. 그리고 도 9의 실시 예에는 스탠드오프 거리가 5㎜인 경우의 신호이득(실선)과 10㎜인 경우의 신호이득(점선)이 나타나 있다. 도 9에서 스탠드오프 거리가 5㎜인 경우의 계측불가 영역은 65~90kHz이고 10㎜인 경우의 계측불가 영역은 35~45kHz 정도가 된다.

따라서 본 발명의 경우 만약 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역이 35~45kHz 부근에 집중되어 있다면 높이조절부(30)를 이용하여 스탠드오프 거리를 5㎜로 조절하고(물론 이는 도 9에 나타난 결과에 국한하여 설명한 것으로, 스탠드오프 거리가 10㎜가 되는 것은 피하여야 함을 언급한 것이며, 계측불가 영역이 35~45kHz 부근에서 나타나지 않게 할 수만 있다면 스탠드오프 거리를 5㎜ 이외의 다른 길이로 조절하는 것도 가능하다), 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역이 65~90kHz 부근에 집중되어 있다면 높이조절부(30)를 이용하여 스탠드오프 거리를 10㎜로 조절함으로써, 계측불가 영역과는 무관하게 정상적으로 소음을 계측할 수 있게 된다.

그러나 여기에는 약간의 문제가 있을 수 있는데, 이는 바로 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역이 아주 넓은 경우에는 스탠드오프 거리를 조절한다 할지라도 그 계측불가 영역이 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역에 여전히 포함될 여지가 있다는 점이다. 이 경우에는 역시 계측불가 영역의 신호를 활용할 수 없는 문제가 발생하며 이러한 문제를 해결하기 위하여 스탠드오프 거리를 조절하는 시도를 여러 번 반복적으로 시도하는 데에 상당한 시간적 비용이 소모된다. 또한 수중청음기(40)의 길이 또는 형태적 특성상 스탠드오프 거리의 조절범주에 한계가 있어 해당 조절범주에서는 스탠드오프 거리를 어떻게 조절한다 할지라도 계측불가 영역이 여전히 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역에 포함되는 경우가 발생할 수 있는데 이 경우에는 애초에 스탠드오프 거리를 조절하는 시도 자체가 무용지물이 될 수 있다.

따라서 이러한 상황에 대비하여 문제를 해결할 필요가 있는데, 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명이 도출해 낸 아이디어가 바로 상하이동부(20)를 흡음재를 소재로 하는 흡음판(1)으로 구성하는 것이다(도 6). 이하, 이와 관련하여 상세하게 설명한다.

상하이동부(20)가 흡음판(1)으로 구성되는 경우 상하이동부(20)는 수중에서 전해지는 입사파를 흡수하여 반사파의 생성을 억제하는 역할을 하게 된다. 따라서 이 경우 수중청음기(40)에는 도 7에서 보는 것과 같이 수중에서 수중청음기(40)로 곧바로 전해지는 입사파만 계측되며 반사파는 계측되지 않거나 설사 계측되더라도 그 계측되는 정도가 매우 미약해진다. 이 때 반사파가 미약하게나마 계측되는 경우를 대비하여 난반사가 이루어지지 않도록 흡음판(1), 즉 상하이동부(20)는 도 7에서 보는 것과 같이 평판 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명의 경우 (비록 스탠드오프 거리가 0이 아닌 경우라 할지라도) 스탠드오프 거리에 따른 입사파와 반사파 간의 위상차가 존재하지 않으며 그 결과 계측결과에 심각한 영향을 줄 정도의 상쇄간섭 또한 발생하지 않게 된다. 즉, 본 발명에 따르면 흡음판(1)인 상하이동부(20)의 작용으로 특정 주파수 대역에서 강력한 신호 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.

이와 관련하여, 도 8은 본 발명에 따른 흡음재의 성능계측 결과를, 도 9는 반사파가 있는 경우 두 개의 스탠드오프 거리를 활용한 본 발명의 신호이득 비교 결과를, 도 10은 반사파가 없는 경우 두 개의 스탠드오프 거리를 활용한 본 발명의 신호이득 비교 결과를 보여준다.

도 8에서 본 발명에 따른 흡음재는 전 주파수대역에서 평균 5dB 이상의 흡음성능(SPL)을 가짐을 알 수 있다. 그리고 도 9에서 반사파가 있는 경우(상하이동부(20)가 흡음판(1)으로 구성되지 않은 경우) 두 개의 스탠드오프 거리를 활용하면 35~45kHz와 65~90kHz 부근에서 계측불가 영역이 나타나는 반면, 도 10에서 반사파가 없는 경우(상하이동부(20)가 흡음판(1)으로 구성된 경우) 두 개의 스탠드오프 거리를 활용하면 도 9의 계측불가 영역에서 신호 손실이 상당히 약화되어 전체적으로 볼 때 계측불가 영역이 사라지고 없음을 알 수 있다.

따라서 상하이동부(20)가 흡음판(1)으로 구성된 경우에는 스탠드오프 거리를 조절하여 계측불가 영역이 달라지게 하면서도 이와 동시에 해당 계측불가 영역에서의 신호 손실을 상당히 약화시킬 수 있으므로, 결국 본 발명에 의하면 1차적으로는 계측불가 영역을 회피하여 계측하고자 하는 소음을 정상적으로 계측할 수 있으며 나아가 2차적으로는 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역이 아주 넓은 경우에도 그 계측불가 영역이 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역에 포함되지 않도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상하이동부(20)는 흡음판(1)만으로 구성될 수도 있으나 이 경우 흡음재 소재의 흡음판(1)만으로는 상하이동부(20)가 충분한 강성을 갖지 못하므로 이를 보강하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상하이동부의 보강구조를 보여준다.

도 6에서, 상하이동부(20)는 기본적으로 흡음판(1)과 흡음판(1)의 하면에 부착되는 하부평판(2)으로 이루어진다. 하부평판(2)은 도 6에서 보는 것과 같이 상하이동부(20)의 하부구조를 이루는 것으로, 강성을 가지는 철판으로 이루어지는 것이 바람직하다. 물론 이 경우에는 흡음판(1)과 하부평판(2)을 동시에 관통하도록 청음기홀(21)이 형성된다.

이 때 접착제를 이용하여 흡음판(1)을 하부평판(2)에 고정시키는 것도 가능하나, 도 6에서 보는 것과 같이 고정외판(3)을 이용하여 흡음판(1)을 고정시키면 상하이동부(20)의 전체적인 강성을 높여 수중청음기(40) 및 흡음판(1)의 고정이 더욱 견고해지도록 할 수 있어 좋다. 고정외판(3)은 하부평판(2)의 가장자리에 설치되며 이와 동시에 흡음판(1)의 가장자리와도 접하도록 설치되므로 이러한 고정외판(3)의 작용으로 흡음판(1)은 하부평판(2)과 완전히 일체를 이룬 상태로 하부평판(2)에 견고하게 고정된다. 이 경우 고정외판(3)은 흡음판(1)의 견고한 고정을 위해 강성을 가지는 철판으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이처럼 상하이동부(20)는 스탠드오프 거리를 조절하여 계측불가 영역을 회피하고 반사파의 생성을 억제하여 신호 손실이 발생하는 것을 방지하는 역할을 하지만, 이와 더불어 수중청음기(40)의 주위를 둘러싸 수중청음기(40)가 흔들리지 않도록 견고하게 고정하는 역할을 또한 한다.

즉, 도 7에서 보는 것과 같이 상하이동부(20)가 고정부(10)의 상부에 설치된 상태에서 수중청음기(40)의 주위를 둘러싸 지지하게 되면 수중청음기(40)가 수중환경에 그대로 노출되는 것을 최대한 막을 수 있으며(상하이동부(20)는 수중청음기(40)나 고정부(10)에 가해지는 외력을 1차적으로 차단해 주는 역할을 한다), 따라서 파도나 해류와 같은 물의 흐름에 따른 외력이 수중청음기(40)에 전부 가해지는 것을 막을 수 있다. 따라서 이 경우 수중청음기(40)가 외력으로 인하여 흔들리거나 기울어지거나 심한 경우 고정부(10)에서 빠져버리는 현상은 발생하지 않는다. 이처럼 수중청음기(40)가 외력에도 불구하고 견고한 고정상태를 계속 유지하면 수중청음기(40)가 계측하는 신호의 크기가 일정하게 유지될 수 있으며, 신호의 크기가 무질서하게 변화하거나 수중청음기(40)가 신호를 계측하지 못하는 문제가 발생하지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 수중 소음 계측 시 계측하고자 하는 소음의 주파수 대역에 적합하게 스탠드오프 거리를 조절함으로써 수중청음기(40)의 계측불가 영역을 회피할 수 있을 뿐만 아니라, 신호조절판에 수중청음기(40)를 견고하게 고정하여 수중청음기(40)가 수중환경에 노출되어 외력을 받더라도 고정상태가 해체되지 않는다. 따라서 수중 소음 계측 시 특정 주파수 대역에서 발생한 계측불가 영역에 의해 신호의 활용이 불가능해진다거나 계측결과의 신뢰도가 떨어지는 문제가 발생하지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 흡음판 2 : 하부평판
3 : 고정외판 10 : 고정부
11 : 고정케이싱 12 : 신호선
20 : 상하이동부 21 : 청음기홀
30 : 높이조절부 40 : 수중청음기
50 : 신호조절판

Claims

수중청음기(40)를 끼워 고정할 수 있는 고정케이싱(11)을 구비하는 고정부(10);
흡음재를 소재로 하는 흡음판(1)으로 이루어지며, 상기 고정부(10)의 상부에 상기 고정부(10)와 일정 거리만큼 이격하여 설치된 상태에서 높이조절부(30)의 작용에 따라 상하로 이동하며, 상기 흡음판(1)의 작용에 따라 수중에서 전해지는 입사파를 흡수하여 반사파의 생성을 억제하는 한편, 상기 수중청음기(40)의 주위를 둘러싸 상기 수중청음기(40)가 흔들리지 않도록 고정하는 상하이동부(20) 및;
상기 고정부(10)와 상기 상하이동부(20) 사이에 설치되어 상기 고정부(10)와 상기 상하이동부(20)를 구조적으로 연결함과 동시에 자체 팽창 또는 수축하는 작용을 통해 상기 고정부(10)와 상기 상하이동부(20) 간의 거리를 조절함으로써 상기 수중청음기(40)와 상기 상하이동부(20) 간의 스탠드오프 거리를 조절하는 높이조절부(30);
를 포함하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 1에 있어서,
상기 고정부(10)는 상기 수중청음기(40)를 다수 개 배열할 수 있도록 상기 고정케이싱(11)을 다수 개 구비하는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 1에 있어서,
상기 고정케이싱(11)은 어댑터의 역할도 동시에 하는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 1에 있어서,
상기 고정부(10)는 상기 수중청음기(40)가 상기 고정부(10)에 대하여 직립한 상태로 고정될 수 있도록 표면이 울퉁불퉁하지 아니한 평판 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 1에 있어서,
상기 고정부(10)는 상기 수중청음기(40)의 견고한 고정을 위해 강성을 가지는 철판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 1에 있어서,
상기 상하이동부(20)는 상기 수중청음기(40)가 관통할 수 있는 청음기홀(21)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 1에 있어서,
상기 상하이동부(20)는 난반사가 이루어지지 않도록 평판 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 1에 있어서,
상기 상하이동부(20)는 상기 흡음판(1)과 상기 흡음판(1)의 하면에 부착되는 하부평판(2)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 8에 있어서,
상기 하부평판(2)은 강성을 가지는 철판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 8에 있어서,
상기 상하이동부(20)는 상기 하부평판(2)의 가장자리에 설치되며 동시에 상기 흡음판(1)의 가장자리와도 접하도록 설치되어 상기 흡음판(1)을 상기 하부평판(2)에 고정시키는 고정외판(3)을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 10에 있어서,
상기 고정외판(3)은 강성을 가지는 철판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.
청구항 1에 있어서,
상기 높이조절부(30)는 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 신호간섭을 억제하고 계측불가 영역을 회피할 수 있는 수중청음기 신호조절판.