Time delay estimation via Hilbert-transform and envelope

Time delay estimation of an acoustical signal in an ocean environment is a challenging problem because of the phase distortion of the received signal due to reflection or transmission by the sea surface and seabed. In this thesis, the conventional time delay estimation methods based on the cross-correlation and Hilbert transform are reviewed, and an improved algorithm to enhance the accuracy of time delay is presented. The presented algorithm is based on the Hilbert transform of the envelope of the received signal. The advantage of this technique is demonstrated by the mathematical formulation and consequently, the numerical simulations are performed for the cases of various SNR(signal-to-noise ratio) conditions. The simulation results are compared with those of existing techniques such as cross-correlation, zero crossing of Hilbert transform.1. 서 론 1 1.1 연구목적 1 1.2 연구 동향 및 논문구성 1 2. 배경이론 3 2.1 상관관계 3 2.2 힐베르트 변환 4 3. 시간 지연 추정 문제와 방법 6 3.1 시간 지연 추정 문제 6 3.2 시간 지연 추정 방법 7 3.2.1 상호 상관을 통한 시간 지연 추정 방법 7 3.2.2 힐베르트 변환을 이용한 시간 지연 추정 방법 9 3.3 위상 변화된 신호의 시간 지연 추정 11 3.3.1 상호 상관과 힐베르트를 이용한 시간 지연 추정 11 3.3.2 포락선을 이용한 시간 지연 추정 14 4. 시뮬레이션 및 결과 분석 19 4.1 신호 대 잡음비에 따른 시뮬레이션 19 4.2 위상 변화된 신호에 대한 시뮬레이션 25 5. 결론 35 6. 참고문헌 37Maste

Fentone 酸化를 利用한 김포埋立地 浸出水內 難分解性 有機物質 除去에 關한 硏究

학위논문(석사)--서울대학교 보건대학원 :환경보건학과 환경보건전공,2000.Maste

기하학적 설계 변수에 따른 터보펌프 터빈블레이드 내의 유동특성에 대한 수치해석적 연구

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :기계항공공학부,2006.Maste

Experimental Investigation of Parametric Array for Low Frequency Measurement System of Acoustic Materials

수중 음향에서 장비 또는 물체의 성능을 평가하기 위해서는 음향 재료의 음향 특성을 정확하게 예측하고 측정하는 것이 중요하다. 음향 재료의 음향 특성은 주파수에 따라 다르기 때문에 넓은 범위의 주파수에 대한 재료의 음향 특성을 측정이 필요하며, 일반적으로 음향 특성을 측정하기 위해서는 수조에서 반사 실험과 투과 실험이 이루어진다. 하지만 제한된 크기의 수조에서의 패널 테스트를 통한 음향 특성 측정의 경우, 회절 신호와 벽 반사 신호 등의 간섭 신호 문제로 실험 범위가 제한된다. 특히 저주파의 경우 음원의 크기가 커져야 하는 물리적 한계와 운용의 어려움이 발생한다. 파라메트릭 어레이를 사용하면 저주파 특성 측정을 수행할 수 있으며, 높은 지향성을 가지기 때문에 패널의 가장자리로부터의 회절 신호와 벽 반사 신호와 같은 간섭 신호의 문제를 줄일 수 있다. 파라메트릭 어레이는 고주파의 비선형 상호작용을 이용하여 저주파를 생성하며 고주파의 음원을 사용하기 때문에 음원의 크기가 작으며, 비선형 상호작용에 의한 가상의 2차 음원은 종단 어레이(end-fire array)와 유사하여 좁은 빔 폭을 가진다. 파라메트릭 어레이를 음향 측정 시스템의 음원으로 사용하기 위해서는 근거리에 대한 파라메트릭 어레이의 특성 파악이 필요하다. 파라메트릭 어레이에 관한 연구는 다양하게 이루어졌지만, 근거리에 대한 파라메트릭 어레이의 특성과 실험적 연구 사례는 찾기 힘들다. 본 논문에서는 파라메트릭 어레이를 음원으로, 200kHz의 1차 파를 사용하여 4~7kHz 대역의 음향 재료의 음향 특성 측정 시스템을 구성하기 위해 고려해야 할 파라메트릭 어레이의 특성을 연구하였다. (1) 파라메트릭 어레이의 음원 구동 방식에 대해 실험적 비교를 수행하였으며, (2) 근거리에서 파라메트릭 어레이의 신호를 측정할 때 의도하지 않은 비선형 효과로 인해 발생하여 2차 파와 구별이 어려운 문제인 pseudo sound의 영향과 감소 방법에 대한 실험적 연구를 수행하였다. (3) 또한 파라메트릭 어레이를 사용하여 음향 특성 측정 시스템의 최적의 저주파 신호를 생성하기 위한 상호작용 거리에 대해 실험적 연구와 (4) 상호작용이 종료된 2차 파의 전달 손실 추정을 위한 실험을 수행하였다. 광대역 파라메트릭 어레이와 dual-frequency 파라메트릭 어레이의 실험적 비교를 통해 2차 파의 세기 및 식별성 등을 고려하여 광대역 파라메트릭 어레이를 음향 특성 측정 시스템의 구성에 적합한 음원으로 결정하였다. 육상 수조와 대형 수조에서의 실험 결과를 통해 pseudo sound의 영향은 1차 파의 세기에 기인하는 것을 확인하였으며, truncator를 사용한 pseudo sound의 영향 감소 방법의 유효성을 확인하였다. 또한 기존의 파라메트릭 어레이의 근사해를 실험 환경에 대해 수정한 해석적 결과와 상호작용 거리에 따른 2차 파의 세기 측정 결과를 비교하여 실험 결과의 유효성을 검증하고 시스템 구성을 위한 최적 상호작용 거리는 4m이상으로 확인하였다. 파라메트릭 어레이를 사용하여 음향 재료의 저주파 음향 특성을 측정하는 시스템을 구성하기 위해 파라메트릭 구동방식, pseudo sound의 영향, truncator의 최적 위치와 같이 고려되는 수많은 요소가 실험 결과와 함께 설명된다. 따라서, 이 실험 절차와 결과는 저주파 음향 특성을 측정하는 시스템 설계에 활용될 수 있다.제 1 장 Introduction 1 1.1 연구 필요성 및 목적 1 1.2 연구 배경 3 1.3 논문의 구성 6 제 2 장 Fundamental principles of the PA 8 2.1 Theoretical model of the PA 11 2.2 Approximate solution of parametric array 16 2.2.1 Dual-frequency parametric array 17 2.2.2 Broadband parametric array 21 제 3 장 Experimental setup 25 3.1 실험 장비 25 3.2 실험환경 30 3.2.1 Signal for parametric array 30 3.2.2 Truncator 32 3.2.3 수신 증폭기 & 수신필터 33 제 4 장 Comparison of parametric array’s source driving method 40 4.1 실험 구성 40 4.2 실험 결과 42 4.3 실험 결과 비교 52 제 5 장 Parametric array characteristics for system configuration 54 5.1 실험 목적 및 구성 55 5.1.1 육상 정밀 수조 실험 구성 56 5.1.2 대형 수조 실험 구성 58 5.2 실험 결과 61 5.2.1 육상 정밀 수조 실험 61 5.2.2 대형 수조 실험 75 제 6 장 Discussion 87 6.1 Validation of experimental results 87 6.2 Pseudo sound 91 6.3 Effective length 95 6.4 차주파수 신호의 전달손실 98 제 7 장 Conclusions 100 제 8 장 참고문헌 104 Appendix 110Docto