The Journal of the Acoustical Society of Korea (한국음향학회지)

The Acoustical Society of Korea (한국음향학회)
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Analysis of acoustic scattering characteristics of an aluminum spherical shell with different internal fluids and classification using pseudo Wigner-Ville distribution

구형 알루미늄 쉘 내부의 충전 유체에 따른 수중 음향 산란 특성 분석 및 유사 위그너-빌 분포를 이용한 식별 기법 연구

  • 추연성 (과학기술연합대학원대학교) ;
  • 변성훈 (한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소) ;
  • 김시문 (한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소) ;
  • 이근화 (세종대학교 국방시스템공학과)
  • Received : 2019.06.11
  • Accepted : 2019.07.23
  • Published : 2019.09.30
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Abstract

The acoustical scattering characteristics of a target are influenced by the material properties and structural characteristics of the target, which are critical information for acoustic detection and identification of underwater target. In particular, for thin elastic target, unique scattered signals are generated around the target by the Lamb wave. In this paper, the results of scattered signal measurement of aluminum spherical shell in the water tank using the stepped frequency sweep sine signal are presented. In particular, the scattering of the water-filled aluminum spherical shell is compared with that of the air-filled one both theoretically and experimentally. The difference of the scattered signals are analyzed using the pseudo Wigner-Ville distribution in terms of average frequency, frequency distribution, and energy of the scattered signal. The result shows that all observed parameters increased when the aluminum sphere was water-filled, and it is well matched to the theoretical expectation.

표적의 음향 산란 특성은 표적의 재료 특성과 구조적 특성에 영향을 받으며, 이는 음향을 이용하여 수중에서 표적을 탐지, 식별하고자 할 때 매우 중요한 정보가 된다. 특히, 얇은 탄성체의 경우 램파(Lamb wave)에 의해 표적 주변 유체에 산란파가 생성된다. 본 논문에서는 계단 주파수 스윕 사인 파형을 이용하여 수조에서 알루미늄 구의 산란 신호를 측정한 결과를 제시한다. 특히 알루미늄 구의 내부에 물이 채워져 있는 경우와 공기가 채워져 있는 경우에 대하여 산란 신호의 차이를 측정하고 이론 모델과 비교하였다. 또, 내부 물질에 따른 표적 산란 신호 차이를 유사 위그널-빌 분포를 이용하여 분석하고, 유도파의 평균 주파수, 주파수 분포, 에너지의 차이를 비교하였다. 분석 결과, 구의 내부에 물이 채워진 경우가 공기가 채워진 경우에 비해 유도파의 평균 주파수, 주파수 분포, 에너지가 증가하는 것을 확인하였으며 이는 이론적인 예상과 부합한다.

Keywords

References

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