원통형 배열 산란체의 양상태 음향산란

Abstract

본 논문은 등간격으로 배열한 무한길이의 강체 원통에 의한 표적강도(Target Strength)의 변동성을 파악하고자 다중 주파수 (0.6 < ka <2.7)에 대한 양상태 음향산란을 계산하고 실험을 통하여 검증하였다. 원통 배열의 산란각 (scattering angle)/ka에 따른 이론적인 표적강도는 Stanton (1988)의 무한길이 단일 원통 산란이론을 기반으로 각 원통의 산란지향성 및 원통과 수신기 사이의 거리 변화로 발생하는 위상차를 고려하여 산란체 군집에 의한 산란음장의 간섭효과를 포함한 식으로 제안하였다. 실험에서 획득한 원통 배열의 산란신호는 Integral Intensity 방법을 이용하여 표적강도로 계산하여 이론과 비교하였다. 본 논문에서 제안한 식은 일반적인 인코히어런트 합 (Incoherent summation)을 이용한 방법보다 측정된 표적강도의 변동성을 정확히 예측하였으며 또한 산란각과 ka 변화에 따른 표적강도의 브래그 (Bragg)산란특성을 재현하였다. 특히 측방산란에서 브래그산란에 의한 표적강도의 규칙적인 변동은 원통의 배열 간격의 규칙성과 상관성이 매우 크게 나타나 이를 이용한 수신신호로부터의 산란체 분포를 역추정 할 수 있는 가능성을 제시한다; Acoustic scattering by an array regularly spaced cylinders in water tank has been investigated both theoretically and experimentally. A new scattering model for a group of cylinder is proposed based upon the infinite cylinder scattering model (Stanton, 1988) which uses scattering directivity and phase difference. It includes interference of scattered field between cylinders. The Target Strength (TS) is calculated by Integral Intensity Method. Our proposed model is capable of describing fluctuations of TS in scattering angles that the usual incoherent summation never produces such fluctuations. Also, the scattering patterns corresponding to various scattering angles and frequencies reflect the Bragg scattering. In particular, the fact that regular patterns appeared in side-scattering is very much correlated with scatterer spacing suggest that an inverse estimation of scatter spacing may be possible by measuring the bistatic scattered field.