수중음향센서
세계 최고의 품질을 만드는 기업! ㈜렉터슨이 만들어 갑니다.
- Hydrophone의 개요
- Hydrophone의 선택방법
- Hydrophone 시스템 연결방법
- Hydrophone 적용분야
▶ Hydrophone 선택방법
Hydrophone은 수중음파 신호의 계측에 있어 핵심이 되는 센서입니다. . 최근 상업적, 군사적 목적으로 많은 수요가 생기고 있습니다. 해양탐사, 수중위치추적, 수중소음진동 계측 등 응용분야도 다양합니다. 개별조건에 따라 해당 Hydrophone의 사용방식이 다르기 때문에 Hydrophone의 원리 와, 기본 구조를 고려하여 올바른 제품을 선정하는 것이 중요 합니다.
1. 원리와 기본 구조
▶ 원리
Hydrophone의 경우 대부분 PZT(압전소자)가 사용되고 있습니다.
PZT 등의 압전 재료는 힘을 가하면 전하를 발생시키는 특성을 가지고 있습니다. 금속 등 표면을 통해 전파된 수중음파가 Hydrophone 내부의 PZT에 전달되고, PZT의 변형에 의해 전기 신호로 변환됩니다.
▶ 구조
>> Hydrophone 센서의 기본 구조
Hydrophone는 검출 소자(PZT)의 기계적 진동을 이용해서 전하를 얻습니다. Hydrophone의 압전소자를 통해 내부로 유입된 전하의 세기에 따라 신호의 크기가 결정됩니다.
▶ 응용
Hydrophone은 그 기본 구조가 압전소자의 영향으로 진동을 전기신호로 바꿀 뿐 아니라 전기에너지를 진동으로 바꾸는 역할도 합니다. 이와 같은 역할을 할 때 Hydrophone은 projector역할을 한다고 합니다. 모든 Hydrophone에서 Projector가 되는 것은 아니며 앰프 비 내장형(앰프외장형)일 경우 가능합니다. Projector용으로 사용시 앰프는 사용하지 않아도 됩니다.
발신 역할만 하는 수중 Transducer와 비교할 때 측정 수심과 응용방법에서 차이가 납니다. 필요에 맞게 검토 후 선택하셔야 합니다.
2. Hydrophone 선택 시의 주의 사항
▶ 지향성 Hydrophone
>>지향성 Transducer의 수신 감도
일반적인 실린더 형태의 Hydrophone은 수신감도가 전 방향에서 균일한편이다. 일부 지향성 Hydrophone/transducer는 정해진 방향에서 수신감도를 강화 시켰다.
▶ 장거리 케이블 사용
>>임피던스 조절이 가능한 자사취급 앰프(CCA1000)
장거리 케이블을 사용시에는 되도록 Hydrophone과 케이블을 합한 임피던스를앰프에 맞추어 고주파 측정 영역의 Roll back off현상을 최소화 할 수 있다.
앰프와 센서가 일체형인 경우에는 임피던스가 맞추어 설계되었으므로 앰프와의 임피던스 문제는 없습니다.
▶ Hydrophone의 Arrays
다수의 Hydrophone으로 일정한 배열을 하면 빔 형태(Beamforming)의 음파발신 또는 수신효과를 얻게 됩니다. 빔 형태의 발신은 높은 방향성과 뛰어난 수, 발신감도에서 높은 이득(gain)을 얻게 된다. 높은 방향성은 음파의 수, 발신 시 발생하는 간섭에 강합니다. 이런 특징으로 특히 해저표면의 관측 시 뛰어난 효과가 나타납니다.
Reson사의 Hydrobat, Seabat은 Hydrophone array 형태를 상용화시킨 Multi-beam Sonar Solution입니다. 일반 Hydrophone보다 높은 정밀성과 감도로 시간과 비용을 절약 할 수 있습니다.
Hydrophone arrays
SEABAT8125