KR200366607Y1 - 호흡소리의 fft분석에 의한 생명체 탐지기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 생명체 탐지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기중으로 전파되는 생명체의 호흡소리를 감지할 수 있는 파라볼릭마이크로폰(Parabolic microphone)을 통해 감지된 아날로그 신호를 에이디컨버터(A/D Converter: Analog-to-Digital Converter)를 통해 디지탈 신호로 변환하고 디지털신호처리기를 이용하여 각각의 주파수에 대한 신호성분의 세기를 분석하고, 상기 신호성분 분석결과를 바탕으로 생명체의 유,무를 판별하는 호흡소리의 FFT분석에 의한 생명체 탐지기에 관한 것이다.

본 고안에 의하면, 원거리에 존재하는 생명체를 탐지할 수 있어 의식을 잃은 사람이나 동물을 구조하는데 사용될 수 있으며, 전시에는 적의 존재를 파악하기 위한 탐지장치로도 사용될 수 있다.

Description

호흡소리의 FFT분석에 의한 생명체 탐지기{Life Detector with respiratory sound FFT analysis}

본 고안은 생명체 탐지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기중으로 전파되는 생명체의 호흡소리를 감지할 수 있는 파라볼릭마이크로폰(Parabolic microphone)을 통해 감지된 아날로그 신호를 에이디컨버터(A/D Converter: Analog-to-Digital Converter)를 통해 디지탈 신호로 변환하고 디지털신호처리기를 이용하여 각각의 주파수에 대한 신호성분의 세기를 분석하고, 상기 신호성분의 세기분석결과를 바탕으로 생명체의 유,무를 판별하는 호흡소리의 FFT분석에 의한 생명체 탐지기에 관한 것이다.

일반적으로 건물등의 붕괴 현장에서 지하에 매몰된 생존자를 찾기 위하여 생존자 탐지기(Life Detector)가 사용되는데, 이 시스템은 건물붕괴등의 현장에서 마이크로폰, 진동감지기 등의 센서를 붕괴지역에 삽입하는 방식으로 생존자가 파이프등의 물체를 치거나 구조 신호를 보낼때 이 신호가 파이프등을 타고 전파 된다.그러면 이러한 신호를 감지하여 스피커로 듣고 구조자의 판단에 따라 생존자의 유무를 판단하고 있다.또한, 병원에서는 환자의 심장소리나 호흡소리를 감지하여 환자의 상태를 원격으로 관리하는데 사용하고 있다.

그러나 기존의 생존자 탐지기는 산악지역에서 의식을 잃은 조난자의 탐색, 동물 탐색 등 원거리에 있는 생명체 탐색에는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로 공기중으로 전파되는 호흡소리를 감지하여 이 신호의 푸리에변환으로 디지털신호처리기에서 원거리에 있는 생명체의 존재 유무를 감지해 내는 호흡소리의 FFT분석에 의한 생명체 탐지기를 제공하고자 한다.

도 1은 호흡소리의 FFT분석에 의한 생명체 탐지기의 전체 구성도

도 2(a)는 호흡소리의 시간축에 대한 파형을 나타낸 그래프.

도 2(b)는 도 2(a)를 FFT분석한 파형을 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 파라볼릭마이크로폰 2: 밴드패스필터

3: 증폭기 4: 자동레벨조정기(ALC)

5: 에이디컨버터(A/D Converter) 6: 디지털신호처리기(DSP)

7: 표시기

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 생명체의 호흡소리를 수신하는 파라볼릭마이크로폰과, 상기 파라볼릭마이크로폰에서 수신된 신호에서 필요없는 신호성분을 잘라내는 밴드패스필터와, 상기 밴드패스필터를 거친 신호를 충분히 증폭해 주는 증폭부와, 상기 증폭부에서 증폭된 신호를 일정레벨로 유지시켜 주는 자동레벨조정기와, 상기 자동레벨조정기에서 조정된 신호를 디지탈 신호로 변화시켜 주는 에이디컨버터와, 상기 에이디컨버터에서 변환된 신호를 푸리에변환하여 주파수 성분에 따른 신호크기를 검출 후 생명체의 존재여부를 판단하는 디지털신호처리기 및 상기 디지털신호처리기에서 판단한 결과를 표시하는 표시기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.이하 첨부된 도면에 의해 본 고안의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.도1에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 호흡소리의 FFT분석에 의한 생명체 탐지기는, 생명체의 호흡소리를 수신하는 파라볼릭마이크로폰(1)과, 상기 파라볼릭마이크로폰(1)에서 수신된 신호에서 필요없는 신호성분을 잘라내는 밴드패스필터(2)와, 상기 밴드패스필터(2)를 거친 신호를 충분히 증폭해 주는 증폭부(3)와, 상기 증폭부(3)에서 증폭된 신호를 일정레벨로 유지시켜 주는 자동레벨조정기(4)와, 상기 자동레벨조정기(4)에서 조정된 신호를 디지탈 신호로 변화시켜 주는 에이디컨버터(5)와, 상기 에이디컨버터(5)에서 변환된 신호를 푸리에변환하여 주파수 성분에 따른 신호크기를 검출 후 생명체의 존재여부를 판단하는 디지털신호처리기(6) 및 상기 디지털신호처리기(6)에서 판단한 결과를 표시하는 표시기(7)를 포함하여 구성된다.상기 파라볼릭마이크로폰(1)은 신호를 한점으로 모아 수신함에 따라 높은 안테나이득을 가지며, 특정방향의 신호크기를 최대로 모을 수 있는 접시형의 마이크로폰이다.상기 밴드패스필터(2)는 일정대역의 주파수만을 통과시키는 장치이다.일반적인 인간의 호흡소리의 대역은 50㎐에서 1200㎐로서 상기 밴드패스필터(2)의 하한치를 50㎐으로, 상한치를 1200㎐로 설정하면 인간의 호흡소리 대역에 해당되는 소리만을 감지할 수 있다.상기 증폭기(3)는 수신된 신호를 처리하기 쉬운 대역대까지 증폭시켜주는 장치이다.상기 자동레벨조정기(4)는 신호대 잡음비를 이용하여 생명체 호흡소리를 감지하도록 증폭된 신호를 일정레벨이상으로 유지시켜주는 장치이다.상기 에이디컨버터(5)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜주는 장치이다.상기 디지털신호처리기(6)는 변환된 디지털 신호를 내부에 구비된 마이크로프로세서로 고속 푸리에변환하고 상기 변환된 신호를 미리 저장되어 있는 생명체의 호흡패턴과 수신된 신호의 패턴을 비교하여 생명체 유무를 판단하는 장치이다.상기 표시부(7)는 상기 디지털신호처리기(6)에서 판단된 결과를 외부로 표시해주는 장치이다.

이와같이 구성된 본 고안의 작동과정을 설명한다.찾고자하는 생명체가 있는 지역에 파라볼릭마이크로폰(1)을 설치하여 주변의 소리를 수집하고, 수집된 여러종류의 소리들은 밴드패스필터(2)에서 설정된 상한치와 하한치에 의하여 걸러지게 된다.상기 밴드패스필터(2)에서 걸러진 신호는 증폭기(3)를 통해 증폭이 되고, 사동레벨조정기(4)를 통해 일정레벨의 신호로 조정된다.상기 과정을 거친 신호는 도2(a)에 도시된 파형과 같은 신호가 된다.

그 후 상기 신호는 에이디컨버터(5)를 거쳐 디지털 신호로 변환되고 최고 주파수의 3배의 주파수로 샘플링된다.상기 샘플링된 신호는 디지털신호처리기(6)를 통하여 FFT(패스트푸리에변환)되어 도면2(b)과 같이 주파수에 따른 신호의 크기로 변화된다.상기 디지털신호처리기(6)는 FFT를 통한 신호와 상기 디지털신호처리기(6)에 미리 저장된 생명체의 호흡패턴을 비교하고, 비슷하다면 찾고자 하는 생명체가 있는 것으로 판단하며, 전혀 다른 신호패턴을 나타내게 되면 찾고자 하는 생명체가 없다고 판단한다.상기 디지털신호처리기(6)의 판단을 표시기(7)에서 육안으로 확인할 수 있도록 외부에 생명체 유,무를 표시하여 주게 된다.본 고안은 상술한 특정의 실시예나 도면에 기재된 내용에 그 기술적 사상이 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것을 물론이고, 그와 같은 변경은 본 고안의 청구범위 내에 있게 된다.

상술한 본 고안에 따르면, 원거리에 존재하는 생명체의 호흡소리만으로도 생명체의 존재를 탐지할 수 있어 의식을 잃은 사람이나 동물을 구조하는데 사용할 수 있으며, 전시에는 적의 존재를 파악하기 위한 탐지장치로도 사용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 생명체의 호흡소리를 수신하는 파라볼릭마이크로폰과, 상기 파라볼릭마이크로폰에서 수신된 신호에서 필요없는 신호성분을 잘라내는 밴드패스필터와, 상기 밴드패스필터를 거친 신호를 충분히 증폭해 주는 증폭부와, 상기 증폭부에서 증폭된 신호를 일정레벨로 유지 시켜 주는 자동레벨조정기와, 상기 자동레벨조정기에서 조정된 아날로그신호를 디지탈 신호로 변화시켜 주는 에이디컨버터와, 상기 에이디컨버터에서 변환된 신호를 푸리에변환하여 주파수 성분에 따른 신호크기를 검출 후 생명체의 존재여부를 판단하는 디지털신호처리기 및 상기 디지털신호처리기에서 판단한 결과를 표시하는 표시기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 호흡소리의 FFT분석에 의한 생명체 탐지기