KR101703104B1 - Method and system for measuring acoustic wave velocity and acoustic attenuation for sediment sample - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 퇴적물의 음파측정 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 퇴적물의 시료에 대해 음파전달속도와 음파감쇠를 동시에 측정하고, 효율적으로 데이터를 관리할 수 있는 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for measuring sound waves of sediments, and more particularly, to a sound wave measurement method and system for measuring a sound wave propagation velocity and an acoustic wave attenuation simultaneously with a sediment sample, To a sound wave measurement method and system for measuring sound wave attenuation.
일반적으로, 해양 퇴적물을 채취하여 이를 분석함으로써 해양 퇴적물의 물성을 파악하고 이러한 내용을 지질자원 연구의 기초 자료로서 활용하는 것은 지질자원 연구에 있어서 매우 중요한 부분 중 하나이다.In general, the identification of marine sediments by analyzing marine sediments and using them as a basis for studying geological resources is an important part of geological resource research.
그러나 이러한 해양 퇴적물의 물성을 파악하기 위해 해당 해역의 해저까지 직접 내려가서 퇴적물의 분석을 행하는 것은 여러 가지로 어려운 문제가 있다.However, in order to understand the physical properties of these marine sediments, it is difficult to go down to the seabed and analyze the sediments.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위해, 종래, 일반적으로, 해양 퇴적물의 시료를 채취하고 실험실로 운반한 후 해양 퇴적물 시료에 대한 측정을 행하여 해당 지역에 대한 퇴적물의 특성을 분석하는 방법이 많이 이용되고 있다.Therefore, in order to solve such a problem, conventionally, a method of analyzing the characteristics of sediments in a relevant area has been widely used, in general, by taking samples of marine sediments and carrying them to a laboratory, and then measuring the samples of marine sediments.
여기서, 해저에 위치한 퇴적층의 시료를 채취할 때에는, 시료의 채취뿐만 아니라, 채취된 시료를 실험실까지 최대한 원래 상태 그대로 운반할 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다.Here, it is very important to take samples from sediments located in the sea floor, as well as to collect the samples so that they can be transported to the laboratory as much as possible.
또한, 상기한 바와 같이 하여 채취된 해양 퇴적물 시료에 대한 분석방법으로서, 최근에는, 음파를 이용한 측정장비에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지면서 이러한 음향장비를 이용하여 해양 퇴적물의 물성을 음향학적으로 측정 및 분석하는 방법이 많이 이용되고 있다. In addition, as a method for analyzing the samples of marine sediments collected as described above, recently, research and development of measurement equipment using sound waves have been actively conducted, and the physical properties of marine sediments are acoustically Measurement and analysis methods are widely used.
상세하게는, 음파를 이용하여 해저에 위치한 퇴적층의 두께를 측정하기 위해서는, 각 층별로 서로 다른 음파전달속도를 알아내는 작업이 먼저 이루어져야 한다. In detail, in order to measure the thickness of a sediment layer located on the seabed using sound waves, it is necessary to first find the different sound wave propagation speeds for each floor.
즉, 해양 퇴적물의 음파전달속도는, 속성작용과의 연관성이나 다른 물리적 성질의 해석 등에도 필요하지만, 그 자체로도 중요한 것으로 인정되고 있으며, 여기서, 개략적인 속도 구조라면 탄성파 자료분석을 통하여 계산해 낼 수 있으나, 종래의 측정장치 및 방법들은 실제 측정치와 오차가 크게 발생하는 경우가 많았다.In other words, the speed of sound wave propagation in marine sediments is also considered to be important in itself, although it is also necessary to relate to the property action and interpretation of other physical properties. Here, if it is a rough velocity structure, it can be calculated through seismic data analysis However, the conventional measuring apparatuses and methods often have a large error in actual measurement values.
특히, 정확한 반사면 위치 및 반사계수와 직접적인 관계가 있는 음향 임피던스를 계산하기 위해서는 해양 퇴적물에 대한 정확한 음파전달속도의 측정이 필요하며, 이를 위해서는, 해양 퇴적물로부터 얻어진 해양 퇴적물 코어시료에서 각 깊이에 따른 음파전달속도 측정을 수행할 수 있도록 선택적인 코어시료에 대한 샘플링이 선행되어야 하고, 그 후, 이와 같이 하여 얻어진 시료를 통하여 정확한 측정이 이루어져야 한다.In particular, to calculate the acoustic impedance that is directly related to the exact reflection surface location and reflection coefficient, it is necessary to measure the accurate sound wave propagation velocity for marine sediments. For this purpose, Sampling for an optional core sample must precede the sonic transfer rate measurement, and then accurate measurements must be made through the sample thus obtained.
공개특허 특2003-0074980호는 미 고결 퇴적코아의 탄성파 속도 측정 시스템에 관한 것으로, 순간음원발생기, 고 전압발생기 및 프리엠프로 구성된 음원발생부와, 신호를 감지하여 CRT상에 나타내는 오실로스코프와, 시료의 형상을 유지하기 위한 시료장착기 및 압전체가 내장된 송수신기로 구성된 송수신부 및 피씨와 연결된 디스플레이부로 구성되어 퇴적물의 탄성파 속도를 측정할 수 있는 기술이 개시되고 있다.Open No. 2003-0074980 relates to a system for measuring the elastic wave velocity of an unconditioned deposited core, which comprises a sound source generating unit composed of an instantaneous sound generator, a high voltage generator and a preamplifier, an oscilloscope for detecting a signal and displaying on the CRT, A transducer composed of a transducer having a built-in piezoelectric body, and a display unit connected to the PC, so as to measure the acoustic wave velocity of the sediment.
그러나, 상기와 같은 종래기술은 각각의 기능을 수행하는 구성요소가 개별적으로 이루어져서, 예를 들어, 음원을 발생하는 음원발생부와 신호를 측정하는 오실로스코프 등이 기기들이 개별적으로 구성되어 있어 측정 시스템의 휴대가 용이하지 못하다는 단점이 있다.However, in the above-described conventional art, the components for performing the respective functions are individually provided. For example, the sound source generating unit for generating a sound source and the oscilloscope for measuring a signal are individually configured. It is not easy to carry.
또한, 종래의 기술을 통해 퇴적물의 음파를 측정하는 경우, 시료에 대한 전달속도를 측정한 후에 음파감쇠를 측정하도록 하고 있기 때문에 측정 시 시간이 오래 걸리고, 측정된 음파를 저장할 수 없어 시료의 파형을 재분석하는데 어려움이 있다.Further, in the case of measuring sound waves of sediments through conventional techniques, it takes a long time to measure the sound waves because the sound velocity is measured after the measurement of the propagation speed to the sample, and the measured sound waves can not be stored. It is difficult to reanalyze.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 퇴적물에 대한 물리적 특성인 음파전달속도와 음파감쇠를 동시에 측정하여 측정시간을 단축하고, 측정된 파형 정보를 저장하여 시료의 파형에 대해 재분석을 가능하게 할 수 있는 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 방법 및 시스템의 제공을 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to shorten measurement time by simultaneously measuring sound wave propagation velocity and sound wave attenuation, which are physical characteristics of sediments, And to provide a sound wave measurement method and system for measuring sound wave propagation velocity and sound wave attenuation of a sediment sample that can enable reanalysis.
또한, 본 발명은 음파를 발생한 후 수신하는 음파송수신부와 수신한 신호로부터 음파전달속도와 음파감쇠를 측정하는 음파측정부를 일체화함으로써 휴대를 용이하게 할 수 있는 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 방법 및 시스템의 제공을 목적으로 한다.In addition, the present invention relates to a sound wave transmission speed and sound attenuation of a sediment sample which can be easily carried by integrating a sound wave transmitting / receiving unit for receiving a sound wave and a sound wave measuring unit for measuring a sound wave transmission rate and a sound wave attenuation from the received signal, And to provide a method and system for measuring a sound wave.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 방법은, 퇴적물 시료를 압전체(piezoelectric transducers)를 포함하는 시료 장착부에 장착하는 단계와, 상기 퇴적물 시료에 음파신호 발생모듈을 통해 발생된 음파신호를 송신하는 단계와, 상기 퇴적물 시료로부터 음파신호를 수신하는 단계와, 수신한 음파신호로부터 상기 퇴적물 시료에 대한 물리적 특성정보를 측정하는 단계 및 측정정보 출력모듈을 통해 측정된 물리적 특성정보를 출력하고, 측정정보 저장모듈에 저장하는 단계를 포함하고, 상기 물리적 특성정보는 음파전달속도 및 음파감쇠 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, there is provided a method of measuring a sound wave transmission rate and an acoustic wave attenuation of a sediment sample according to an embodiment of the present invention includes the steps of mounting a sediment sample on a sample mounting portion including a piezoelectric transducers, Measuring the physical property information of the sediment sample from the received sound signal, and measuring the physical property information of the sediment sample from the received sound signal, and transmitting the sound signal to the sediment sample, And outputting physical characteristic information measured by the measurement information output module and storing the measured physical characteristic information in a measurement information storage module, wherein the physical characteristic information includes a sound wave transmission speed and sound attenuation information.
또한, 본 발명에 따른 음파측정 방법은, 상기 물리적 특성정보를 측정하는 단계 이후, 상기 음파감쇠 정보와 표준시료로부터 측정한 감쇠 기준치를 비교하여 상기 퇴적물 시료의 음파감쇠 계수를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The sound wave measuring method according to the present invention further includes a step of calculating a sound wave attenuation coefficient of the sediment sample by comparing the sound attenuation information and the attenuation reference value measured from the standard sample after the measurement of the physical property information .
또한, 본 발명에 따른 음파측정 방법은, 상기 표준시료로부터 측정된 감쇠 기준치가, 상기 표준시료를 상기 시료 장착부에 장착하는 공정과, 상기 표준시료에 음파신호를 송신하고, 상기 표준시료로부터 음파신호를 수신하는 공정 및 수신한 음파신호로부터 상기 표준시료에 대한 음파감쇠 정보를 측정하고, 측정된 상기 표준시료의 음파감쇠 정보를 감쇠 기준치로 설정하는 공정을 통해 측정되는 것을 특징으로 한다.In the sound wave measuring method according to the present invention, the attenuation reference value measured from the reference sample may include the steps of mounting the reference sample to the sample mounting section, transmitting an acoustic signal to the reference sample, And measuring a sound attenuation information of the standard sample from the received sound signal and setting the sound attenuation information of the standard sample to the attenuation reference value.
또한, 본 발명에 따른 음파측정 방법은, 상기 표준시료가 정방형 아크릴 홀더의 내부에 투입된 증류수로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Further, the sound wave measuring method according to the present invention is characterized in that the standard sample is made of distilled water injected into a square acrylic holder.
본 발명에 따른 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 시스템은, 압전체(piezoelectric transducers)를 포함하는 시료 홀더로 이루어지고, 퇴적물 시료가 장착되어 음파신호를 제공하는 시료 장착부와, 상기 음파신호를 발생하고, 상기 시료 장착부에 발생되는 음파신호를 송신하며, 상기 퇴적물 시료를 통해 전달되는 음파신호를 수신하는 음파 발생부와, 상기 퇴적물 시료를 통해 나오는 음파신호를 일정한 크기로 증폭하여 상기 음파 발생부에 제공하는 신호 증폭부 및 상기 음파 발생부에 수신된 음파신호를 제공받아, 상기 수신된 음파신호로부터 상기 퇴적물 시료에 대한 물리적 특성정보를 분석하는 음파 분석부를 포함하고, 상기 물리적 특성정보는 상기 퇴적물 시료에 대한 음파전달속도 및 음파감쇠 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.A sound wave measuring system for measuring a sound wave transmission rate and an acoustic wave attenuation of a sediment sample according to the present invention includes a sample mounting unit including a sample holder including piezoelectric transducers and provided with a sample of sediment to provide an acoustic signal, A sound wave generator for generating a sound wave signal, transmitting a sound wave signal generated in the sample receiver, and receiving a sound wave signal transmitted through the sediment sample; and a controller for amplifying the sound wave signal, And a sound wave analyzing unit for receiving a sound wave signal received by the sound wave generating unit and analyzing physical property information of the sediment sample from the received sound wave signal, Comprises a sound wave propagation velocity and sound attenuation information for the sediment sample .
또한, 본 발명에 따른 음파측정 시스템은, 음파신호를 발생하는 음파신호 발생모듈과, 발생된 음파신호를 상기 퇴적물 시료가 장착되는 시료 장착부에 송신하는 음파신호 송신모듈과, 상기 퇴적물 시료를 통해 전달되는 음파신호를 수신하는 음파신호 송수신모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a sound wave measuring system comprising: a sound wave signal generating module for generating a sound wave signal; a sound wave signal transmitting module for transmitting the generated sound wave signal to a sample mounting portion on which the sediment sample is mounted; And a sound wave signal transmission / reception module for receiving the sound wave signal.
또한, 본 발명에 따른 음파측정 시스템은, 상기 음파 분석부가 상기 음파 발생부, 신호 증폭부 및 음파 분석부의 동작을 제어하는 제어모듈과, 상기 수신한 음파신호로부터 상기 퇴적물 시료의 음파전달속도 정보를 측정하는 음파전달속도 측정모듈과, 상기 수신한 음파신호로부터 상기 퇴적물 시료의 음파감쇠 정보를 측정하는 음파감쇠 측정모듈과, 측정된 음파전달속도 및 음파감쇠 정보를 표시하는 측정정보 출력모듈 및 측정된 음파전달속도 및 음파감쇠 정보를 저장하는 측정정보 저장모듈을 포함하고, 상기 제어모듈은 수신한 음파신호로부터 음파전달속도 및 음파감쇠 정보가 동시에 측정되도록 상기 음파전달속도 측정모듈과 음파감쇠 측정모듈의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a sound wave measuring system comprising: a control module for controlling operations of the sound wave generating unit, the signal amplifying unit, and the sound wave analyzing unit; An acoustic wave attenuation measurement module for measuring acoustic wave attenuation information of the sediment sample from the received acoustic wave signal, a measurement information output module for displaying the measured acoustic wave propagation velocity and acoustic wave attenuation information, And a measurement information storage module for storing the sound wave propagation velocity and the sound attenuation information, wherein the control module controls the sound wave propagation velocity measurement module and the sound wave attenuation measurement module so that the sound wave propagation velocity and the sound attenuation information are simultaneously measured from the received sound wave signal. And controls the operation.
아울러, 본 발명에 따른 음파측정 시스템은, 상기 제어모듈이 측정된 음파감쇠 정보와 정방형 아크릴 홀더의 내부에 투입된 증류수로 이루어지는 표준시료로부터 측정한 감쇠 기준치를 비교하여 상기 퇴적물 시료의 음파감쇠 계수를 산출하는 것을 특징으로 한다.The sound wave measuring system according to the present invention may further comprise a sound wave measuring unit for calculating a sound wave attenuation coefficient of the sediment sample by comparing the measured sound attenuation information with the attenuation reference value measured from a standard sample comprising distilled water injected into the square acrylic holder, .
본 발명의 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 방법(및 시스템)에 따르면, 해양 퇴적물에 대한 물리적 특성인 음파전달속도와 음파감쇠를 측정시 병렬화하여 동시에 측정함으로써 측정시간을 단축시킬 수 있고, 특히, 측정된 파형 정보를 저장함으로써 시료의 파형에 대해 재분석을 가능하게 할 수 있는 이점이 있다.According to the sound wave measurement method (and system) for measuring the sound wave propagation speed and sound wave attenuation of the sediment sample of the present invention, the sound propagation speed and sound attenuation, which are physical characteristics of marine sediments, There is an advantage in that re-analysis can be enabled for the waveform of the sample by storing the measured waveform information, in particular.
또한, 본 발명에 따르면, 음파를 발생한 후 퇴적물 시료로부터 신호를 수신하는 음파송수신부와 수신한 신호로부터 음파전달속도와 음파감쇠를 측정하는 음파측정부의 구성을 일체화함으로써 시스템의 규모를 축소할 수 있고, 이를 통해 휴대를 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, the size of a system can be reduced by integrating a sound wave transmitting / receiving unit that receives a signal from a sediment sample after generating a sound wave and a sound wave measuring unit that measures a sound wave transmission rate and a sound wave attenuation from the received signal So that there is an advantage that it can be carried easily.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 표준시료로부터 감쇠 기준치를 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 음파측정 시스템을 통해 측정된 음파전달속도를 예시적으로 나타내는 예시도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 음파측정 시스템을 통해 측정된 음파감쇠를 예시적으로 나타내는 예시도이다.1 is a flow chart illustrating a sound wave measurement method for measuring a sound wave transmission rate and sound wave attenuation of a sediment sample according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing a method for measuring the attenuation reference value from a standard sample according to the present invention.
3 is a block diagram schematically showing the configuration of a sound wave measuring system for measuring a sound wave transmission rate and sound wave attenuation of a sediment sample according to the present invention.
FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a sound wave propagation velocity measured through a sound wave measurement system according to the present invention. FIG.
5 is an exemplary diagram illustrating sound attenuation measured through a sound wave measurement system in accordance with the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 2는 표준시료로부터 감쇠 기준치를 측정하는 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 3은 본 발명에 따른 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.FIG. 1 is a flowchart showing a sound wave measurement method for measuring sound wave propagation velocity and sound wave attenuation of a sediment sample according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a method of measuring a damping reference value from a standard sample, FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a sound wave measurement system for measuring sound wave propagation velocity and sound wave attenuation of a sediment sample according to the present invention; FIG.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정할 수 있는 음파측정 시스템(10)은 시료 장착부(100), 음파 발생부(200), 신호 증폭부(300) 및 음파 분석부(400)를 포함할 수 있다.1 to 3, a sound
시료 장착부(100)는 퇴적물(예를 들어, 해양 퇴적물)을 장착하고 장착된 퇴적물에 음파신호를 제공할 수 있도록 압전체(piezoelectric transducers)를 포함하는 시료 홀더로 이루어질 수 있다.The
음파 발생부(200)는 음파신호를 퇴적물 시료에 발생하고, 퇴적물 시료를 통해 전달된 음파신호를 송신할 수 있고, 신호 증폭부(300)에서는 퇴적물 시료를 통해 나오는 음파신호를 일정한 크기로 증폭하여 음파 발생부(200)에 제공할 수 있다. The
음파 분석부(400)는 음파 발생부(200)를 통해 수신된 음파신호를 제공받아, 수신된 음파신호로부터 퇴적물 시료에 대한 물리적 특성정보, 예를 들어, 음파전달속 및 음파감쇠 정보를 측정하여 분석할 수 있다.The
이러한, 음파 발생부(200)는 음파신호를 발생하는 음파신호 발생모듈(210)과, 이 음파신호 발생모듈(210)을 통해 발생된 음파신호를 퇴적물 시료가 장착되는 시료 장착부(100)에 송신하는 음파신호 송신모듈(220)과, 퇴적물 시료를 통해 전달되어 나오는 음파신호를 수신하는 음파신호 수신모듈(230)을 포함할 수 있다.The
또한, 음파 분석부(400)는 음파측정 시스템(10)을 이루는 각 구성요소, 예를 들어, 음파 발생부(200), 신호 증폭부(300) 및 음파 분석부(400)의 동작을 제어하는 제어모듈(410)과, 수신한 음파신호로부터 퇴적물 시료의 음파전달속도 정보를 측정하는 음파전달속도 측정모듈(420)과 수신한 음파신호로부터 퇴적물 시료의 음파감쇠 정보를 측정하는 음파감쇠 측정모듈(430)을 포함할 수 있다.The sound
또한, 음파 분석부(400)는 측정된 음파전달속도 및 음파감쇠 정보를 표시하도록 디스플레이 패널을 포함하는 측정정보 출력모듈(440) 및 측정된 음파전달속도 및 음파감쇠 정보를 저장하도록 메모리 소자 등으로 이루어지는 측정정보 저장모듈(450)을 포함하여 구성될 수 있다.The sound
특히, 제어모듈(410)은 수신한 음파신호로부터 음파전달속도 및 음파감쇠 정보가 동시에 측정되도록 음파전달속도 측정모듈(420)과 음파감쇠 측정모듈(430)의 동작을 제어할 수 있다.In particular, the
또한, 제어모듈(410)에는 측정된 음파감쇠 정보와 표준시료로부터 측정한 감쇠 기준치를 비교하여 퇴적물 시료에 대한 음파감쇠 계수를 산출할 수 있다.In addition, the
이때, 표준시료는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 예를 들어, 내부 길이가 1인치(inch)이고, 3㎜의 두께를 가지는 정방형 아크릴 홀더의 내부에 투입된 약 20℃의 증류수로 이루어질 수 있다.At this time, although the standard sample is not specifically shown, it may be made of, for example, distilled water at about 20 ° C which is injected into a square acrylic holder having an inner length of 1 inch and a thickness of 3 mm.
증류수는 음파전달속도가 약 1480 m/s로 해양 퇴적물과 비슷한 음파전달속도를 가지며 감쇠는 매우 적고, 기존의 알루미늄을 표준시료로 사용하는 경우와는 다르게 압전체와 표준시료의 접촉 시 사이에 미세한 틈이 존재하지 않아 표준시료로 사용하기에 매우 용이한 특징이 있다.Distilled water has a sound wave transmission rate of about 1480 m / s and has a sound wave propagation speed similar to that of marine sediments. The attenuation is very small. Unlike the case of using conventional aluminum as a standard sample, a minute gap There is a characteristic that it is very easy to use as a standard sample.
증류수의 음파속도가 1500 m/s로 빠르다 하더라도 신호가 처음 도달하는 시간과 교란되어 들어오는 신호의 시간 차이는 약 7μsec 이므로 FFT 분석 시 일곱 파장을 사용할 수 있다.Even if the sonic velocity of the distilled water is as fast as 1500 m / s, the time difference between the first arriving signal and the disturbing signal is about 7 μsec, so seven waves can be used in the FFT analysis.
해양 퇴적물의 경우는 음파전달속도 범위가 대략 1450 m/s ~ 1800 m/s 이며 그 중 퇴적물의 속도가 1800 m/s로 빠르더라도 신호교란이 이루어지기 직전까지의 시간차이는 약 5.8μsec 이므로 FFT 처리 시 최대 다섯 파장 반을 사용할 수 있으므로 알루미늄을 표준시료로 사용하는 경우보다 비교적 신뢰성 높은 분석이 가능하다는 특징이 있다.In the case of marine sediments, the sound transmission speed range is approximately 1450 m / s to 1800 m / s, and the sediment speed is as high as 1800 m / s. However, since the time difference until the signal disturbance occurs is about 5.8 μsec, Because it can use up to five wavelengths in the treatment, it is characterized by relatively reliable analysis compared to using aluminum as a standard sample.
도면을 참조하여 퇴적물 시료의 음파전달속도 및 음파감쇠를 측정하는 음파측정 방법을 설명하면 다음과 같다.A sound wave measuring method for measuring sound wave propagation velocity and sound wave attenuation of a sediment sample will be described with reference to the drawings.
먼저, 해양퇴적물 등의 퇴적물 시료를 압전체(piezoelectric transducers)를 포함하는 시료 홀더로 이루어지는 시료 장착부(100)에 장착한다(S101).First, a sediment sample such as a marine sediment is mounted on a
이후, 음파 발생부(200)의 음파신호 발생모듈(210)을 통해 음파신호를 발생하면 음파 송신모듈(220)을 통해 시료 장착부(100)에 장착된 퇴적물 시료에 음파신호를 송신 즉, 전달하고(S102), 퇴적물 시료를 통해 전달되어 나오는 음파신호는 음파신호 수신모듈(220)에서 수신된다(S103).When a sound wave signal is generated through the sound wave
이때, 신호 증폭부(300)에서는 수신되는 음파신호를 일정한 크기로 증폭하여 음파 발생부(200)에 제공할 수 있다.At this time, the
음파 분석부(400)의 음파전달속도 측정모듈(420) 및 음파감쇠 측정모듈(430)에서는 수신한 음파신호로부터 퇴적물 시료에 대한 물리적 특성정보, 예를 들어, 음파전달속도 정보 및 음파감쇠 정보를 각각 측정할 수 있다(S104).The sound wave propagation
이 경우, 제어모듈(410)에서는 음파전달속도 측정모듈(420)과 음파감쇠 측정모듈(430)의 동작을 제어하여 수신한 음파신호로부터 음파전달속도 및 음파감쇠 정보가 동시에 측정하도록 할 수 있다.In this case, the
따라서, 측정시간을 단축할 수 있다는 특징이 있다.Therefore, the measurement time can be shortened.
이후, 제어모듈(410)에서는 음파감쇠 측정모듈(430)을 통해 측정된 음파감쇠 정보와 감쇠 기준치를 비교하여 퇴적물 시료에 대한 음파감쇠 계수를 산출한다(S105).Thereafter, the
퇴적물 시료의 음파감쇠 계수를 산출하기 위해 필요한 감쇠 기준치는, 정방형 아크릴 홀더의 내부에 투입된 증류수로 이루어지는 표준시료로부터 아래와 같이 측정될 수 있다.The attenuation reference value required to calculate the acoustic attenuation coefficient of the sediment sample can be measured from a standard sample consisting of distilled water injected into the square acrylic holder as follows.
도 3을 참조하면, 표준시료를 시료 장착부(100)에 장착하고(S301), 음파 발생부(200)에서 발생된 음파신호를 표준시료에 송신한 후(S302), 표준시료로부터 음파신호를 수신한다(S303).3, the reference sample is mounted on the sample mounting part 100 (S301), the sound wave signal generated in the sound
이후, 음파 분석부(400)의 음파감쇠 측정모듈(430)을 통해 표준시료에 대한 음파감쇠 정보를 측정하면(S304), 제어모듈(410)에서는 음파감쇠 측정모듈(430)을 통해 측정된 음파감쇠 정보를 감쇠 기준치로 설정할 수 있다.Thereafter, the sound attenuation information for the standard sample is measured through the sound
상기와 같이, 퇴적물 시료에 대한 음파감쇠 정보와 감쇠 기준치를 참조하여 퇴적물 시료에 대한 음파감쇠 계수를 산출할 수 있다.As described above, the sound attenuation coefficient for the sediment sample can be calculated with reference to the sound attenuation information and the attenuation reference value for the sediment sample.
이후, 음파전달속도 측정모듈(420)을 통해 측정된 음파전달속도 정보는 도 4에 나타낸 바와 같이, 측정정보 출력모듈(440)을 통해 파형 정보로 출력하고, 음파감쇠 측정모듈(430)을 측정된 음파감쇠 정보는 도 5에 나타낸 바와 같이, 파형 정보로 출력될 수 있다(S107).Then, the sound wave propagation velocity information measured through the sound wave propagation
또한, 출력되는 음파전달속도 정보 및 음파감쇠 정보는 메모리 소자 등으로 이루어지는 측정정보 저장모듈(450)에 파형 정보로 저장될 수 있다.In addition, the outputted sound wave propagation velocity information and sound wave attenuation information may be stored as waveform information in a measurement
따라서, 이미 분석된 시료에 대해서는, 시료의 변형으로 인하여 종래에는 재분석이 어렵다는 단점이 있는 반면, 본 발명에서는 저장된 파형 정보를 이용하여 시료의 파형에 대해 재분석이 가능하다는 특징이 있다. Therefore, for the samples already analyzed, there is a disadvantage that the re-analysis is difficult in the past due to the deformation of the sample, whereas the present invention is characterized in that the waveform of the sample can be reanalyzed using the stored waveform information.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10 : 음파측정 시스템
100 : 시료 장착부 200 : 음파 발생부
210 : 음파신호 발생모듈 220 : 음파신호 송신모듈
230 : 음파신호 수신모듈
300 : 신호 증폭부 400 : 음파 분석부
410 : 제어모듈 420 : 음파전달속도 측정모듈
430 : 음파감쇠 측정모듈 440 : 측정정보 출력모듈
450 : 측정정보 저장모듈10: Sound wave measurement system
100: sample mounting part 200: sound wave generating part
210: sound wave signal generation module 220: sound wave signal transmission module
230: Sound wave signal receiving module
300: Signal amplification unit 400:
410: control module 420: sound wave propagation velocity measurement module
430: sound attenuation measurement module 440: measurement information output module
450: Measurement information storage module
Claims (9)
상기 퇴적물 시료에 음파신호 발생모듈을 통해 발생된 음파신호를 송신하는 단계;
상기 퇴적물 시료로부터 음파신호를 수신하는 단계;
수신한 음파신호로부터 상기 퇴적물 시료에 대한 물리적 특성정보로서 음파전달속도 정보 및 음파감쇠 정보를 동시에 측정하는 단계;
상기 음파감쇠 정보와 정방형 아크릴 홀더의 내부에 투입된 증류수로 이루어지는 표준시료로부터 측정한 감쇠 기준치를 서로 비교하여 상기 퇴적물 시료의 음파감쇠 계수를 산출하는 단계; 및
측정된 물리적 특성정보를 측정정보 출력모듈을 통해 파형 정보로 출력하고, 측정정보 저장모듈에 저장하는 단계;를 포함하고,
상기 표준시료로부터 측정된 감쇠 기준치는,
상기 표준시료를 상기 시료 장착부에 장착하는 공정과,
상기 표준시료에 음파신호를 송신하고, 상기 표준시료로부터 음파신호를 수신하는 공정 및
수신한 음파신호로부터 상기 표준시료에 대한 음파감쇠 정보를 측정하고, 측정된 상기 표준시료의 음파감쇠 정보를 감쇠 기준치로 설정하는 공정을 통해 측정되며,
상기 음파전달속도 정보 및 음파감쇠 정보는,
제어모듈의 동작 제어에 의해 동시에 측정되어 측정시간을 단축시킬 수 있고,
상기 측정정보 저장모듈에 파형 정보로 저장되어 상기 퇴적물 시료의 파형에 대해 재분석이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 음파측정 방법.
Mounting a sample of sediment on a sample mount including piezoelectric transducers;
Transmitting a sound wave signal generated through the sound wave signal generation module to the sediment sample;
Receiving an acoustic signal from the sediment sample;
Measuring sound wave propagation velocity information and sound wave attenuation information simultaneously as physical property information for the sediment sample from the received sound wave signal;
Calculating a sound attenuation coefficient of the sediment sample by comparing the sound attenuation information and the attenuation reference value measured from the standard sample made of the distilled water injected into the square acrylic holder with each other; And
And outputting the measured physical characteristic information as waveform information through a measurement information output module and storing the measured waveform information in a measurement information storage module,
The attenuation reference value, measured from the standard sample,
Mounting the standard sample on the sample mounting portion,
Transmitting a sound wave signal to the standard sample and receiving a sound wave signal from the standard sample, and
Measuring sound attenuation information of the standard sample from the received sound signal and setting the sound attenuation information of the standard sample to the attenuation reference value,
The sound wave propagation velocity information and the sound wave attenuation information,
The measurement time can be shortened by simultaneous measurement by the operation control of the control module,
Wherein the waveform information is stored in the measurement information storage module so that the waveform of the sediment sample can be reanalyzed.
상기 음파신호를 발생하고, 상기 시료 장착부에 발생되는 음파신호를 송신하며, 상기 퇴적물 시료를 통해 전달되는 음파신호를 수신하는 음파 발생부;
상기 퇴적물 시료를 통해 나오는 음파신호를 일정한 크기로 증폭하여 상기 음파 발생부에 제공하는 신호 증폭부; 및
상기 음파 발생부에 수신된 음파신호를 제공받아, 상기 수신된 음파신호로부터 상기 퇴적물 시료에 대한 음파전달속도 정보 및 음파감쇠 정보를 포함하는 물리적 특성정보를 분석하는 음파 분석부;를 포함하고,
상기 음파 발생부는,
음파신호를 발생하는 음파신호 발생모듈;
발생된 음파신호를 상기 퇴적물 시료가 장착되는 시료 장착부에 송신하는 음파신호 송신모듈; 및
상기 퇴적물 시료를 통해 전달되는 음파신호를 수신하는 음파신호 송수신모듈;을 포함하며
상기 음파 분석부는,
상기 음파 발생부, 신호 증폭부 및 음파 분석부의 동작을 제어하는 제어모듈;
상기 수신한 음파신호로부터 상기 퇴적물 시료의 음파전달속도 정보를 측정하는 음파전달속도 측정모듈;
상기 수신한 음파신호로부터 상기 퇴적물 시료의 음파감쇠 정보를 측정하는 음파감쇠 측정모듈;
측정된 음파전달속도 정보 및 음파감쇠 정보를 파형 정보로 표시하는 측정정보 출력모듈; 및
측정된 음파전달속도 정보 및 음파감쇠 정보를 저장하는 측정정보 저장모듈;을 포함하고,
상기 제어모듈은,
수신한 음파신호로부터 음파전달속도 정보 및 음파감쇠 정보가 동시에 측정되도록 상기 음파전달속도 측정모듈과 음파감쇠 측정모듈의 동작을 제어하여 측정시간을 단축시킬 수 있고,
측정된 음파감쇠 정보와 정방형 아크릴 홀더의 내부에 투입된 증류수로 이루어지는 표준시료로부터 측정한 감쇠 기준치로서 상기 표준시료에 대해 측정되는 음파감쇠 정보를 비교하여 상기 퇴적물 시료의 음파감쇠 계수를 산출하며,
상기 측정정보 저장모듈은,
상기 음파전달속도 정보 및 음파감쇠 정보를 파형 정보로 저장하여 상기 퇴적물 시료의 파형에 대해 재분석이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 음파측정 시스템.A sample mounting part composed of a sample holder including piezoelectric transducers and mounted with a sediment sample to provide a sound wave signal;
A sound wave generating unit for generating the sound wave signal, transmitting a sound wave signal generated in the sample mounting unit, and receiving a sound wave signal transmitted through the sediment sample;
A signal amplifier amplifying the sound wave signal output from the sediment sample to a predetermined amplitude and providing the amplified sound wave signal to the sound wave generator; And
And a sound wave analyzing unit for receiving the sound wave signal received by the sound wave generating unit and analyzing physical characteristic information including sound wave propagation velocity information and sound wave attenuation information on the sediment sample from the received sound wave signal,
The sound-
A sound wave signal generation module for generating a sound wave signal;
A sound wave signal transmitting module for transmitting the generated sound wave signal to a sample mounting portion on which the sediment sample is mounted; And
And a sound wave signal transmission / reception module for receiving a sound wave signal transmitted through the sediment sample
The sound wave analyzing unit,
A control module for controlling operations of the sound wave generator, the signal amplifier, and the sound wave analyzer;
A sound wave propagation velocity measurement module for measuring sound wave propagation velocity information of the sediment sample from the received sound wave signal;
An acoustic wave attenuation measurement module for measuring acoustic wave attenuation information of the sediment sample from the received acoustic wave signal;
A measurement information output module for displaying the measured sound wave propagation velocity information and the sound wave attenuation information as waveform information; And
And a measurement information storage module for storing the measured sound wave propagation velocity information and the sound wave attenuation information,
The control module includes:
It is possible to shorten the measurement time by controlling the operation of the sound wave propagation velocity measurement module and the sound wave attenuation measurement module so that the sound wave propagation velocity information and the sound wave attenuation information are simultaneously measured from the received sound wave signal,
Comparing the sound attenuation information measured for the standard sample with the attenuation reference value measured from the standard sample consisting of the measured sound attenuation information and the distilled water injected into the square acrylic holder to calculate the sound attenuation coefficient of the sediment sample,
Wherein the measurement information storage module comprises:
Wherein the sound wave propagation velocity information and the sound wave attenuation information are stored as waveform information so that the waveform of the sediment sample can be reanalyzed.
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|---|---|---|---|
| KR1020150108715A KR101703104B1 (en) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | Method and system for measuring acoustic wave velocity and acoustic attenuation for sediment sample |
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