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Design and fabrication of a multimode ring vector hydrophone
Lim, Youngsub,Joh, Cheeyoung,Seo, Heeseon,Kim, Jinyoung,Roh, Yongrae IOP Publishing 2014 Japanese journal of applied physics Vol.53 No.7
<P>Typical underwater acoustic sensors can measure the magnitude of an incoming sound wave but cannot identify the direction. In this paper, a new simple method for detecting the direction of a sound wave with a piezoelectric ring hydrophone is proposed. This method divides the piezoceramic ring of the hydrophone into eight elements and distinguishes the direction of the sound wave by combining the output voltages of the elements in a particular manner. The validity of the design method was confirmed through the fabrication of an experimental prototype of the ring hydrophone with the proposed structure and a comparison of its performance with the design results. The method allows the ring vector hydrophone to operate over a very wide frequency range without being restricted to its structural resonant frequencies. (C) 2014 The Japan Society of Applied Physics</P>
심장형 빔 패턴을 위한 다중모드 압전 구형 벡터센서 설계
임영섭,이재영,조치영,서희선,노용래,Lim, Youngsub,Lee, Jaeyoung,Joh, Cheeyoung,Seo, Heeseon,Roh, Yongrae 한국음향학회 2013 韓國音響學會誌 Vol.32 No.1
Typical underwater piezoelectric spherical sensors are omni-directional, thus can measure the scalar quantity sound-pressure-magnitude only with the limitation not being able to measure the direction of the incoming wave. This paper proposes a method to simultaneously measure both the magnitude and direction of the sound wave with the spherical sensor. The method divides the piezoceramic sphere of the sensor into eight elements, and distinguishes the magnitude and direction of the sound pressure by combining the output voltage of the elements in a particular manner. Further, through the analysis of the sensitivity variation in relation to the structural parameters like radius and thickness of the piezoceramic sphere, we have suggested the way to improve the sensitivity of the vector sensor. 일반적인 수중 탐지용 압전 구형 센서는 무지향성이어서 스칼라 양인 수신 음압의 크기만 측정할 뿐 전파 방향은 측정 할 수 없는 한계를 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 구형 센서를 이용해 음파의 크기와 방향을 동시에 찾을 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 구형 센서의 압전 세라믹을 8등분하여 배열한 다음, 각 압전 세라믹 출력전압을 특정한 방법으로 조합하여 음압의 크기와 방향을 파악할 수 있도록 하였다. 또한 압전세라믹 구의 반경과 두께와 같은 구조 변수들의 변화에 따른 감도 변화를 분석하여, 벡터 센서의 감도를 향상 시킬 수 있는 방안을 제시하였다.
임영섭,조치영,서희선,노용래,Lim, Youngsub,Joh, Cheeyoung,Seo, Heeseon,Roh, Yongrae 한국음향학회 2013 韓國音響學會誌 Vol.32 No.6
통상의 수중 음향 센서는 단일 센서로는 음압의 크기만 측정할 뿐 외부 음원의 방향은 측정 할 수 없는 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 링 센서를 사용하여 음원의 방향을 찾을 수 있는 구조를 제안하였다. 제안된 구조의 링 센서는 내부 압전 세라믹이 8등분되어 배열되어 있으며, 외부 음압에 대한 각 압전 세라믹 조각의 출력 전압을 적절히 조합하여 외부 음원의 방향을 파악할 수 있는 특성을 가진다. 나아가 링 센서의 반경, 압전 세라믹의 두께, 길이와 같은 구조 변수들의 영향을 분석하여, 벡터 센서의 감도를 향상 시킬 수 있는 방안을 제시하였다. Typical underwater acoustic sensors can measure the scalar quantity of sound-pressure-magnitude with the limitation of being unable to identify the direction of an incoming wave. This paper proposes a method to detect the direction of the sound wave with a ring sensor. The sensor of the proposed structure has a piezoceramic ring divided into eight elements, and distinguishes the direction of the sound wave by properly combining the output voltages of the piezoceramic elements. Further, through the analysis of the effects of the structural parameters like the ring radius and length, and piezoceramic thickness, we have suggested the way to improve the sensitivity of the vector sensor.