KR102476263B1 - 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치 및 그의 충전방법 - Google Patents

공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치 및 그의 충전방법 Download PDF

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Abstract

공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치 및 그의 충전방법에 관한 것으로, 외형을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 설치되고 감지하고자 하는 정보를 감지하는 수중 센서, 외부의 소나로부터 수신되는 수신신호에 공진해서 발전하고 발전한 전원을 상기 수중 센서로 인가하는 충전부 및 상기 소나와 통신을 수행하는 수중 음향 수발신기를 포함하는 구성을 마련하여, 외부 전원 공급 없이 독립운영 중인 수중 센서에서 소나의 수중 음향 신호를 수신해서 수중 센서의 구동에 필요한 전원을 발생하고, 발생한 전원을 이용해서 수중 센서 구동시켜 감지된 정보를 소나로 송신할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치 및 그의 충전방법{SUBSEA SENSING APPARATUS WITH RESONANT TYPE CHARGER AND CHARGING METHOD THEREOF}
본 발명은 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치 및 그의 충전방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중 장비들에 적용되는 수중 센서에 외부 소나에서 수중 음향 신호를 송신해서 충전 및 통신하는 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치 및 그의 충전방법에 관한 것이다.
해양에서 운용되는 수중 장비들에는 각 장비의 상태를 확인하거나 해양의 물리, 화학적 성질을 측정하기 위해 다양한 수중 센서들이 부착된다.
상기 수중 센서는 수중 장치의 내부 및 외부, 수중 장비들을 연결하는 장거리 수중 배관 등에 설치되어 해수의 온도, 압력, 수중 장비 및 배관의 온도와 압력, 각 장비 및 배관의 상태를 엑스선이나 감마선 등을 이용해서 촬영하는 등 다양한 방식으로 측정된 정보를 선박이나 타 장비로 전송하는 기능을 수행한다.
즉, 수중 센서는 측정된 측정치를 전류로 변환해서 먼 거리로 신호를 송신하는 트랜스듀서(transducer)의 기능을 한다.
예를 들어, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등에는 수중 센서 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1에는 상면 상에 수중센서가 안착되는 복수의 수중센서 안착부를 구비한 하우징 본체, 수중센서 안착부 각각에 안착되는 수중센서, 하우징 본체의 상면 위로 수중센서를 덮으며 설치되고, 각 수중센서의 해수접촉부분 각각에 대응하여 복수 개로 형성되고 방오용 소재로 형성된 방오용 그물이 설치된 그물구멍을 갖는 방오판 및 방오판의 덮은 상태로 상기 하우징 본체와 결합되며 그물 구멍 각각에 대응하여 형성된 해수유입구멍 및 각 해수유입구멍을 개별적으로 개폐 가능한 구멍덮개를 구비한 캡을 포함하며, 구멍덮개의 선택적 개방에 따라 수중센서를 선택적으로 사용 가능한 수중센서 하우징 및 이에 사용 가능한 방오형 수중센서 구성이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 음파를 전기적 신호로 변환시키는 수중청음기, 수중청음기를 수용하며 일 방향으로 연장되도록 형성되고 상기 일 방향을 따라 배열되는 인장 패키지들 및 인장 패키지들의 서로 마주보는 단부의 사이에 배치되고, 상기 일 방향에 각각 수직하며 서로 교차하도록 이루어지는 제1 축 및 제2 축을 중심으로 상기 인장 패키지들을 회전 가능하게 연결하는 관절부를 포함하는 수중 음향센서 구성이 기재되어 있다.
대한민국 특허 공고번호 제10-1299678호(2013년 8월 27일 공고) 대한민국 특허 공고번호 제10-1146561호(2012년 5월 25일 공고)
한편, 종래기술에 따른 수중 센서는 하우징 본체 내부에 수중센서에서 감지된 신호를 처리하기 위한 신호처리회로, 제어 및 통신회로, 배터리가 내장된다.
즉, 수중 센서는 구동을 위해서 전력이 필수적으로 인가되어야 한다. 이를 위하여, 종래기술에 따른 수중 센서는 센서 내부에 배터리가 내장되거나 또는 센서 외부에서 전력선을 통해 전원을 인가받기도 한다.
그러나 센서 내부에 배터리를 내장되는 경우에는 배터리의 수명이 다 되기 전에 수중 센서를 회수하고 새로운 센서들로 교체하는 작업을 수행해야 하고, 외부에서 전력선을 통해 전원을 인가하는 경우에는 전력선을 설치하는 작업이 필요함에 따라, 교체 작업이나 설치 작업에 소요되는 인적, 경제적, 시간적 비용이 상승하는 문제점이 있었다.
따라서 외부에서 빔포밍(beam foaming)된 소나 신호를 이용해서 전력이 인가되지 않는 수중 센서를 충전하고 수중 센서와 통신할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수중 환경에서 운용되는 수중 센서를 음향 신호를 이용해서 충전할 수 있는 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치 및 그의 충전방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외부에서 수중 센서에 무선 충전 방식으로 전원을 공급해서 수중 센서를 구동하고, 외부 장치와의 통신을 통해 수중 센서에서 감지된 정보를 송신할 수 있는 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치는 외형을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 설치되고 감지하고자 하는 정보를 감지하는 수중 센서, 외부의 소나로부터 수신되는 수신신호에 공진해서 발전하고 발전한 전원을 상기 수중 센서로 인가하는 충전부 및 상기 소나와 통신을 수행하는 수중 음향 수발신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 소나는 상기 수중 감지장치에 전원을 발생해서 충전하도록, 수중 음향 신호를 송신하고, 상기 수중 감지장치로부터 상기 수중 센서의 감지 정보를 포함하는 감지신호를 수신하며, 상기 수중 음향 신호는 상기 수중 감지장치에 전원을 공급해서 충전하기 위한 반송파와 상기 반송파를 변조하는 신호파를 합성한 합성파로 구성되고, 상기 수중 감지장치가 설치된 지역에 에너지를 집중하도록 빔포밍되어 지향성 신호로 송신되는 것을 특징으로 한다.
상기 충전부는 상기 수중 음향 신호에 의한 공진을 이용해서 전원을 발생하는 공진형 충전기, 상기 하우징의 상단과 공진형 충전기의 상단 사이에 설치되는 제1 탄성부재와 댐퍼부재 및 상기 하우징의 하단과 공진형 충전기의 하단 사이에 설치되는 제2 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전부의 공진 주기는 상기 수중 음향 신호에 대응되도록, 상기 제1 및 제2 탄성부재로 마련된 각 스프링의 스프링 상수와 상기 댐퍼부재의 감쇠 계수 및 상기 공진형 충전기의 질량을 이용해서 조절되는 것을 특징으로 한다.
상기 충전부에서 발전한 전원을 충전하고 충전된 전원을 상기 수중센서에 인가하는 축전지, 상기 수중 센서에서 감지된 정보를 저장하는 저장부 및 상기 수중 감지장치에 마련된 각 장치의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 축전지에 충전된 전력량과 미리 설정된 기준 전력량을 비교하고, 비교결과에 기초해서 상기 감지센서에서 감지된 정보를 상기 저장부에 저장하거나, 상기 소나에 실시간으로 송신하도록 상기 수중 음향 수발신기의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치의 충전방법은 (a) 충전부에서 수중 음향 수발신기를 통해 외부의 소나로부터 수신되는 신호에 공진해서 발전하는 단계, (b) 수중 센서에서 전원을 공급받아 감지하고자 하는 정보를 감지하는 단계 및 (c) 상기 수중 음향 수발신기를 이용해서 상기 수중 센서에서 감지된 정보를 상기 소나로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 (d) 상기 (a)단계에서 발전한 전원을 축전지에 충전하고 충전된 전원을 상기 수중 센서로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 (e) 제어부에서 상기 축전지에 충전된 전력량과 미리 설정된 기준 전력량을 비교하는 단계, (f) 상기 (e)단계의 비교 결과 충전된 전력량이 상기 기준 전력량 미만이면, 상기 수중센서에 감지된 정보를 저장부에 저장하는 단계 및 (g) 상기 (e)단계의 비교결과 충전된 전력량이 상기 기준 전력량 이상이면, 상기 수중센서에서 감지된 정보와 상기 저장부에 저장된 정보를 상기 소나로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a)단계에서 소나에서 상기 수중 감지장치로 송신되는 수중 음향 신호는 상기 수중 감지장치에 전원을 공급해서 충전하기 위한 반송파와 상기 반송파를 변조하는 신호파를 합성한 합성파로 구성되고, 상기 수중 감지장치가 설치된 지역에 에너지를 집중하도록 빔포밍되어 지향성 신호로 송신되는 것을 특징으로 한다.
상기 충전부는 상기 수중 음향 신호에 대응되도록, 공진형 충전기의 질량, 상기 공진형 충전기를 하우징 내부 공간에 일정 위치에 배치되도록 지지하고 탄성력을 제공하는 스프링의 스프링 상수 및 댐퍼부재의 감쇠 계수를 이용해서 공진 주기가 조절되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치 및 그의 충전방법에 의하면, 외부 전원 공급 없이 독립운영 중인 수중 센서에서 소나의 수중 음향 신호를 수신해서 수중 센서의 구동에 필요한 전원을 발생하고, 발생한 전원을 이용해서 수중 센서 구동시켜 감지된 정보를 소나로 송신할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 수중 센서의 구동 전원을 인가하기 위해 전력선을 설치하거나, 내장된 배터리를 교체할 필요가 없기 때문에, 수중 센서 설치 및 유지보수 작업에 소요되는 인적, 경제적, 시간적 비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 전력선 설치 및 1차 전지를 사용하지 않아 교체가 필요 없고, 센서 외부에서 수중 음향 신호로 에너지를 인가하여 필요할 때만 센서가 작동될 수 있는 수중 센서의 설계를 가능하게 할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치의 구성도,
도 2 내지 도 4는 각각 수중 음향 신호의 반송파와 신호파 및 합성파를 예시한 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치의 충전방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치 및 그의 충전방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 외형을 형성하는 하우징(11), 하우징(11)의 내부에 설치되고 감지하고자 하는 정보를 감지하는 수중 센서(12), 외부의 소나(20)로부터 수신되는 수신신호를 이용해서 발전하고 발전한 전원을 수중 센서(12)로 인가하는 충전부(13) 및 소나(12)와 통신을 수행하는 수중 음향 수발신기(14)를 포함한다.
이와 함께, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치(10)는 충전부(13)에서 발전한 전원을 충전하는 축전지(15), 수중 센서(12)에서 감지된 정보를 저장하는 저장부(16) 및 수중 감지장치(10)에 마련된 각 장치의 동작을 제어하는 제어부(17)를 더 포함할 수 있다.
소나(20)는 수중 감지장치(10)에 수중 음향 신호를 송신하여 수중 감지장치(10)에 전원을 공급해서 충전시키고, 수중 감지장치(10)에서 감지된 정보를 포함하는 감지신호를 수신할 수 있다.
이를 위해, 소나(20)는 반송파(carrier wave)와 신호파(signal wave)를 합성한 합성파를 구성해서 수중 감지장치(10)로 송신할 수 있다.
예를 들어, 도 2 내지 도 4는 각각 수중 음향 신호의 반송파와 신호파 및 합성파를 예시한 도면이다.
즉, 소나(20)는 수중 감지장치(10)에 전원을 공급해서 충전하기 위한 반송파(도 2 참조)와 상기 반송파를 변조하는 신호파(도 3 참조)를 합성해서 도 4에 도시된 합성파를 수중 음향 신호로 구성하고, 수중 음향 신호를 수중 감지장치(10)로 송신할 수 있다.
그리고 소나(20)는 수중 감지장치(10)가 설치된 지역에 에너지를 집중시킬 수 있도록, 수중 음향 신호를 빔포밍(beam foaming)하여 지향성 신호를 수중 감지장치(10)로 송신할 수 있다.
그래서 수중 감지장치(10)는 수신된 수중 음향 신호의 신호파에 반응해서 수중 음향 신호를 수신하고, 반송파를 이용해서 전력을 생산할 수 있다.
상세하게 설명하면, 다시 도 1에서, 하우징(11)은 수중 감지장치(10)의 외형을 형성하고, 하우징(11) 외부에는 수중 음향 수발신기(14)가 마련되며, 하우징(11) 내부에는 수중 센서(12), 충전부(13), 축전지(1), 저장부 및 제어부가 마련될 수 있다.
본 실시 예에서는 설명의 편의를 위해, 수중 음향 센서를 이용해서 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수중에서 운용되는 장비의 상태, 예컨대 수중에서 검사 및 청소 등의 작업을 수행하는 로봇의 동작 상태, 로봇에 마련된 각 부품의 온도 및 압력 또는 배관의 온도 및 압력을 감지하거나 엑스선이나 감마선 등을 이용해서 각 장치나 배관의 상태를 촬영하는 등 다양한 기능을 수행하는 수중 센서에 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.
충전부(13)는 소나(20)로부터 수신된 수중 음향 신호에 의한 공진을 이용해서 전원을 발생하는 공진형 충전기(31), 하우징(11)의 상단과 공진형 충전기(31)의 상단 사이에 설치되는 제1 탄성부재(32)와 댐퍼부재(33) 및 하우징(11)의 하단과 공진형 충전기(31)의 하단 사이에 설치되는 제2 탄성부재(34)를 포함할 수 있다.
충전부(13)는 제1 및 제2 탄성부재(32,34)와 댐퍼부재(33) 및 공진형 충전기(31)의 특성에 따라 2차 기계 진동 시스템으로 동작할 수 있다.
여기서, 충전부(13)의 공진 주기는 제1 및 제2 탄성부재(32,34)로 마련된 각 스프링의 스프링 상수와 댐퍼부재(33)의 감쇠 계수 및 공진형 충전기(31)의 질량에 따라 조절될 수 있다.
그래서 제1 및 제2 탄성부재(32,34)는 각각 공진형 충전기(31)가 수중 음향 신호의 반송파에 의해 공진하도록, 공진형 충전기(11)를 하우징(11) 내부 공간의 미리 설정된 위치에 배치해서 지지하고 고유의 탄성력을 제공할 수 있다.
댐퍼부재(33)는 공진형 충전기(31)가 수중 음향 신호에 의해 과도하게 공진하는 경우, 이를 완충하는 기능을 할 수 있다.
이와 같이, 충전부(13)는 공진형 충전기(31)를 이용해서 수중 음향 신호를 전기 에너지로 변환하는 트랜스듀서의 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 공진형 충전기(31)는 수중 음향 신호에 의해 공진해서 전기 에너지를 발생하는 압전소자를 포함할 수 있다.
물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 압전소자뿐만 아니라 자기 공진(또는 공명)을 이용해서 다양한 방식으로 발전하도록 변경될 수 있다.
한편, 제어부(17)는 수중 감지장치(10) 내부에 마련된 각 장치의 구동을 제어하고, 수중 센서(12)에서 감지된 정보를 소나(20)로 송신하도록 수중 음향 수발신기(14)의 동작을 제어할 수 있다.
그리고 제어부(17)는 충전부(13)에서 발전한 전원을 수중 센서(12)로 공급하고, 축전지(16)에 충전하도록 제어할 수 있다.
특히, 제어부(17)는 축전지(16)에 충전된 전력량과 감지신호를 소나(20)로 송신하기 위해 필요한 전력량에 대응되도록 미리 설정된 기준 전력량을 비교한다.
그리고 제어부(17)는 비교결과 충전된 전력량이 상기 기준 전력량 미만이면, 수중 센서(12)에서 감지된 정보를 저장부(15)에 저장하고, 축전지(17)가 충전되어 충전된 전력량이 기준 전력량 이상이면, 저장부(15)에 저장된 감지 정보를 소나(20)로 송신하도록 수중 음향 수발신기(20)의 동작을 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 외부 전원 공급 없이 독립운영 중인 수중 센서에서 소나의 수중 음향 신호를 수신해서 수중 센서의 구동에 필요한 전원을 발생하고, 발생한 전원을 이용해서 수중 센서 구동시켜 감지된 정보를 소나로 송신할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 수중 센서의 구동 전원을 인가하기 위해 전력선을 설치하거나, 내장된 배터리를 교체할 필요가 없기 때문에, 수중 센서 설치 및 유지보수 작업에 소요되는 인적, 경제적, 시간적 비용을 절감할 수 있다.
다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치의 충전방법을 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치의 충전방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
먼저, 수중 감지장치(10)는 수중에서 운용되는 수중 장비의 내부나 외부, 또는 배관에 설치되고, 축전지(15)에 충전된 전력량에 따라 구동 대기 상태이거나, 전원 오프 상태일 수 있다.
도 5의 S10단계에서 소나(20)는 수중 감지장치(10)에서 전원을 발생시켜 충전하도록, 수중 음향 신호를 송신한다.
이때, 수중 음향 신호는 수중 감지장치(10)에 전원을 공급해서 충전하기 위한 반송파와 상기 반송파를 변조하는 신호파를 합성한 합성파로 구성하고, 빔포밍을 통해 수중 감지장치(10)가 설치된 지역을 향한 지향성 신호로 송신된다.
S12단계에서 수중 감지장치(10)의 수중 음향 수발신기(14)는 수중 음향 신호의 신호파에 반응해서 수중 음향 신호를 수신하고, 충전부(13)의 공진형 충전기(31)는 수중 음향 신호의 반송파에 공진해서 전원을 발생한다.
그러면, 제어부(17)는 충전부(13)에서 발생한 전원을 수중 센서(12)로 공급하고, 축전지(15)를 충전시키도록 제어한다.
S14단계에서 수중 센서(12)는 충전부(13)에서 공급되는 구동전원에 의해 구동되고, 감지하고자 하는 정보를 감지한다.
S16단계에서 제어부(17)는 축전지(15)에 충전된 전력량이 수중 센서(12)의 감지 정보를 소나(20)로 송신하기 위해 필요한 전력량에 대응되도록 미리 설정된 기준 전력량 미만인지 여부를 검사한다.
만약, S16단계의 검사결과 충전된 전력량이 상기 기준 전력량 미만이면, 제어부(17)는 수중 센서(12)에서 감지된 정보를 저장부(15)에 저장하고(S18), 축전지(17)가 기준 전력량까지 충전될 때까지 대기한다.
반면, S16단계의 검사결과 축전지(15)에 충전된 전력량이 기준 전력량 이상충전된 상태이면, 제어부(17)는 수중 센서(12)에서 감지된 정보 또는 저장부(15)에 저장된 감지 정보를 소나(20)로 송신하도록 수중 음향 수발신기(20)의 동작을 제어한다(S20).
S22단계에서 제어부(17)는 축전지(15)가 미리 설정된 방전 종지 전압까지 방전되는지를 검사하고, 소나(20)의 수중 음향 신호에 따라 지속적으로 전원을 발생해서 수중 센서(12)를 구동하여 감지 정보를 소나(20)로 전송하기 위해, S10단계 내지 S22단계를 반복 수행하도록 제어한다.
만약, S22단계의 검사결과 축전지(15)가 방전 종지 전압까지 방전되면, 제어부(17)는 수중 감지장치(10)에 마련된 각 장치의 구동을 중지하고 종료한다.
물론, 수중 감지장치(10)의 구동이 중지된 이후에도, 소나(20)는 주기적 또는 비주기적으로 수중 음향 신호를 송신해서 수중 감지장치(10)를 재구동시켜 수중 센서(12)에서 감지된 정보를 수신할 수 있다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 외부 전원 공급 없이 독립운영 중인 수중 센서에서 소나의 수중 음향 신호를 수신해서 수중 센서의 구동에 필요한 전원을 발생하고, 발생한 전원을 이용해서 수중 센서 구동시켜 감지된 정보를 소나로 송신할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
즉, 상기의 실시 예에서는 수중 음향 센서를 이용해서 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수중에서 운용되는 장비의 상태, 예컨대 수중에서 검사 및 청소 등의 작업을 수행하는 로봇의 동작 상태, 로봇에 마련된 각 부품의 온도 및 압력 또는 배관의 온도 및 압력을 감지하거나 엑스선이나 감마선 등을 이용해서 각 장치나 배관의 상태를 촬영하는 등 다양한 기능을 수행하는 수중 센서에 적용되도록 변경될 수 있다.
본 발명은 외부 전원 공급 없이 독립운영 중인 수중 센서에서 소나의 수중 음향 신호를 수신해서 수중 센서의 구동에 필요한 전원을 발생하고, 발생한 전원을 이용해서 수중 센서 구동시켜 감지된 정보를 소나로 송신하는 기술에 적용된다.
10: 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치
11: 하우징 12: 수중 센서
13: 충전부 14: 수중 음향 수발신기
15: 축전지 16: 저장부
17: 제어부 20: 소나
31: 공진형 충전기 32: 제1 탄성부재
33: 댐퍼부재 34: 제2 탄성부재

Claims (11)

  1. 외형을 형성하는 하우징,
    상기 하우징 내부에 설치되고 감지하고자 하는 정보를 감지하는 수중 센서,
    외부의 소나로부터 수신되는 수신신호에 공진해서 발전하고 발전한 전원을 상기 수중 센서로 인가하는 충전부 및
    상기 소나와 통신을 수행하는 수중 음향 수발신기를 포함하되,
    상기 소나는 수중 감지장치에 전원을 발생해서 충전하도록, 반송파와 신호파가 합성된 합성파로 이루어진 수중 음향 신호를 송신하고, 상기 수중 감지장치로부터 상기 수중 센서의 감지 정보를 포함하는 감지신호를 수신하며, 상기 수중 감지장치에 전원을 공급하기 위해 상기 수중 음향 신호를 지향성 신호로 빔포밍하여 상기 수중 감지장치로 송신하며,
    상기 충전부는 상기 수중 음향 신호에 의한 공진을 이용해서 전원을 발생하는 공진형 충전기, 상기 하우징의 상단과 공진형 충전기의 상단 사이에 설치되는 제1 탄성부재와 댐퍼부재 및 상기 하우징의 하단과 공진형 충전기의 하단 사이에 설치되는 제2 탄성부재를 포함하고,
    상기 충전부의 공진 주기는 상기 수중 음향 신호에 대응되도록, 상기 제1 및 제2 탄성부재로 마련된 각 스프링의 스프링 상수와 상기 댐퍼부재의 감쇠 계수 및 상기 공진형 충전기의 질량을 이용해서 조절되는 것을 특징으로 하는 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충전부에서 발전한 전원을 충전하고 충전된 전원을 상기 수중센서에 인가하는 축전지,
    상기 수중 센서에서 감지된 정보를 저장하는 저장부 및
    상기 수중 감지장치에 마련된 각 장치의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 축전지에 충전된 전력량과 미리 설정된 기준 전력량을 비교하고, 비교결과에 기초해서 감지센서에서 감지된 정보를 상기 저장부에 저장하거나, 상기 소나에 실시간으로 송신하도록 상기 수중 음향 수발신기의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치.
  7. (a) 충전부에서 수중 음향 수발신기를 통해 외부의 소나로부터 수신되는 신호에 공진해서 발전하는 단계,
    (b) 수중 센서에서 전원을 공급받아 감지하고자 하는 정보를 감지하는 단계 및
    (c) 상기 수중 음향 수발신기를 이용해서 상기 수중 센서에서 감지된 정보를 상기 소나로 송신하는 단계를 포함하되,
    상기 (a)단계에서 소나는 반송파와 신호파가 합성된 합성파로 이루어진 수중 음향 신호를 지향성 신호로 빔포밍 후, 수중 감지장치에 송신하여 상기 수중 감지장치에 전원이 공급되어 충전될 수 있도록 하며,
    상기 충전부는 상기 수중 음향 신호에 대응되도록, 공진형 충전기의 질량, 상기 공진형 충전기를 하우징 내부 공간에 일정 위치에 배치되도록 지지하고 탄성력을 제공하는 스프링의 스프링 상수 및 댐퍼부재의 감쇠 계수를 이용해서 공진 주기가 조절되는 것을 특징으로 하는 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치의 충전방법.
  8. 제7항에 있어서,
    (d) 상기 (a)단계에서 발전한 전원을 축전지에 충전하고 충전된 전원을 상기 수중 센서로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치의 충전방법.
  9. 제8항에 있어서
    (e) 제어부에서 상기 축전지에 충전된 전력량과 미리 설정된 기준 전력량을 비교하는 단계,
    (f) 상기 (e)단계의 비교 결과 충전된 전력량이 상기 기준 전력량 미만이면, 상기 수중센서에 감지된 정보를 저장부에 저장하는 단계 및
    (g) 상기 (e)단계의 비교결과 충전된 전력량이 상기 기준 전력량 이상이면, 상기 수중센서에서 감지된 정보와 상기 저장부에 저장된 정보를 상기 소나로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공진형 충전기를 구비한 수중 감지장치의 충전방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107883938A (zh) * 2017-12-28 2018-04-06 美钻能源科技(上海)有限公司 一种水下大地基准装置
CN108490385B (zh) * 2018-06-13 2023-10-17 杭州仁牧科技有限公司 多通道海洋水声采集器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101356605B1 (ko) * 2012-08-21 2014-02-04 강릉원주대학교산학협력단 수중 탐사 시스템
KR101469070B1 (ko) * 2013-12-12 2014-12-04 한국건설기술연구원 유동 유체용 하이브리드 센서 및 이를 이용한 유동 유체 모니터링 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110122956A (ko) * 2010-05-06 2011-11-14 삼성중공업 주식회사 발전장치를 갖는 선박
KR101146561B1 (ko) 2010-07-02 2012-05-25 국방과학연구소 수중 음향센서 및 이를 구비하는 선배열 음향센서 시스템
KR101299678B1 (ko) 2011-12-01 2013-08-27 한국과학기술연구원 수중센서 하우징 및 이에 사용되는 방오형 수중센서

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101356605B1 (ko) * 2012-08-21 2014-02-04 강릉원주대학교산학협력단 수중 탐사 시스템
KR101469070B1 (ko) * 2013-12-12 2014-12-04 한국건설기술연구원 유동 유체용 하이브리드 센서 및 이를 이용한 유동 유체 모니터링 시스템

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