A study on the method of improving the acoustic performance of active structural-acoustic control systems

Onyu Jeon 광주과학기술원 대학원 2022 국내박사

In a mechanical system having a power source, such as a home appliance or a vehicle, sound is inevitably generated. The sound generated by a mechanical system is as important as the main performance of the product for its intended use. Therefore, engineers consider acoustic performance when designing mechanical systems. Passive methods have been widely used in industrial sites due to their low manufacturing cost. However, as miniaturization and weight reduction of products are recently required, the use of existing passive methods that occupy a lot of space and cause an increase in weight tends to be limited. In addition, the noise problem of a product is often additionally dealt with after designing it to satisfy other important performance of the product. In this case, the physical tuning of the product is limited, so it is difficult to improve the acoustic performance through a passive method. Therefore, in this paper, a study was conducted to improve the acoustic performance without physical tuning of the product through an active method. The study for the improvement of the acoustic performance of the active structural-acoustic control system was conducted in three stages according to the complexity of the structural-acoustic system. First, the design of an active structural-acoustic control system to improve the flatness of sound pressures in acoustically uncoupled panels, which is the simplest structural-acoustic system, was performed. Next, the design of the virtual impedance-based active structural-acoustic control system was performed to improve the noise reduction performance of the enclosure corresponding to the acoustically coupled system. Finally, the design of the radiation mode-based active structural-acoustic control system was performed to improve the noise reduction performance of the enclosure with holes, where the structural noise by the panel and the acoustic noise by the holes are considered together. In Section 2, an optimal actuator arrangement to improve the flatness of sound pressures of distributed mode loudspeakers was performed. For optimal actuator arrangement, a new formula predicting consistent vibration localization for panels of different materials and geometries was proposed. In Section 3, an optimal weight design of a virtual impedance-based active structural-acoustic control system to reduce the radiated sound power of the enclosure panel was performed. To this end, a weight design procedure was proposed considering the robustness of the active structural-acoustic control system and the steady-state error. In Section 4, a new radiation modebased active structural-acoustic control system to reduce the radiated sound power of the enclosure panel with vent holes was proposed. Considering the application and implementation of various products, the modeling of structural-acoustic system was done through system identification based on input-output data rather than a theoretical model. 가전 제품이나 탈것 등 동력원을 가지는 기계 시스템에서는 필연적으로 소리가 발생한다. 기계 시스템에서 발생하는 소리는 제품의 사용 목적에 따른 주요 성능만큼이나 중요시된다. 예를 들어, 소비자들은 에어컨을 고를 때 냉방 성능뿐 아니라 작동 소음 또한 고려한다. 그러므로 공학자들은 기계 시스템을 설계하는 과정에서 음향 성능을 고려하게 된다. 기계 시스템의 음향 성능을 개선하는 방법은 크게 수동적 방법과 능동적 방법으로 나뉜다. 수동적 방법은 기계 시스템을 물리적으로 튜닝 함으로써 이루어진다. 예를 들어, 세탁기의 소음을 저감하기 위한 수동적 방법들은 크게 캐비닛 및 터브의 재설계 혹은 동흡진기 및 흡음재 부착 등이 있다. 이러한 수동적 방법들은 제작 단가가 싼 점으로 인해 산업 현장에서 널리 사용되었다. 그렇지만, 최근 제품의 소형화 및 경량화가 요구되면서 많은 공간을 차지하고 무게 증가를 야기하는 기존의 수동적 방법들은 사용이 제한되는 추세이다. 또한, 제품의 소음 문제는 우선 제품의 중요한 다른 성능을 만족하도록 설계가 진행된 이후에 부가적으로 다뤄지는 경우가 많다. 이런 경우, 제품의 물리적 튜닝이 제한되어 수동적 방법을 통한 음향 성능 개선이 어렵다. 따라서, 본 논문에서는 능동적 방법을 통해 제품의 물리적 튜닝 없이 음향 성능을 개선하는 연구가 수행되었다. 능동 구조-음향 제어 시스템의 음향 성능 개선을 위한 연구는 구조-음향 시스템의 복잡도에 따라 크게 세 가지 단계로 진행되었다. 먼저, 가장 간단한 구조-음향 시스템인 음향 비 연성 패널에서 음압 평탄성의 향상을 위한 능동 구조-음향 제어 시스템의 설계가 수행되었다. 다음으로, 음향 연성 시스템에 해당하는 인클로저의 소음 저감 성능 개선을 위해 가상 임피던스-기반 능동 구조-음향 제어 시스템의 설계가 수행되었다. 마지막으로, 패널에 의한 구조 소음과 구멍에 의한 음향 소음이 함께 고려되는 가장 복잡한 시스템인 구멍이 있는 인클로저에서 소음 저감 성능 개선을 위해 방사 모드-기반 능동 구조-음향 제어 시스템의 설계가 수행되었다. 2 장에서, 분산 모드 스피커의 음압 평탄성 개선을 위한 최적 액추에이터 배치가 수행되었다. 최적 액추에이터 배치를 위해, 다른 재질 및 형상의 패널에 대해 일관된 진동 국소화를 예측하는 새로운 공식이 제안되었다. 3 장에서, 인클로저 패널에서 방사되는 음향 파워를 저감하기 위해 가상 임피던스-기반 능동 구조-음향 제어 시스템의 가중치 설계가 수행되었다. 이를 위해, 능동 구조-음향 제어 시스템의 강건성과 정상-상태 오차를 고려한 가중치 설계 절차가 제안되었다. 4 장에서, 통풍구에서 방사되는 음향 파워를 저감하기 위해 새로운 방사 모드-기반 능동 구조- 음향 제어 시스템이 제안되었다. 다양한 제품에 적용 및 구현을 고려하여, 구조-음향 시스템의 설계는 이론적 모델이 아닌 입력-출력 데이터에 기반한 시스템 식별을 통해 이뤄졌다.

High temperature solid oxide cell with exceptional thermo-mechanical stability operated in few seconds

Soomin Choi 광주과학기술원 대학원 2023 국내석사

High-resolution Laser Speckle Microscope with Common Axial Illumination

Jeongmyo Im 광주과학기술원 대학원 2023 국내석사

3D LiDAR-Based 6D Pose Estimation for Object Trajectory Prediction in Autonomous Vehicle Applications

조민재 광주과학기술원 대학원 2025 국내박사

High-energy terahertz generation by optical rectification at 150 TW laser power

Sang Beom Kim 광주과학기술원 대학원 2023 국내석사

The interest of this thesis is to produce high-energy terahertz (THz) radiation via optical rectification in large-area nonlinear emitters by using a 150-TW laser. The power of THz waves can be measured by commercial thermal detectors. In this thesis, a calibration method using a low-duty-cycle optical chopper with a single slot is discussed to obtain the responsivity of a pyroelectric detector (PED) for THz pulses. Also, the transmission of various filters is characterized by using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS). Here, experimental results on energy-scalable THz generation by using large-diameter (>75 mm) single-wafer lithium niobate (LN) are reported. The responsivity of the PED and filter transmission spectra are carefully calibrated and characterized to accurately measure the absolute energy of THz radiation.

Global active noise control based on wave field reproduction

Sangwoo Ha 광주과학기술원 대학원 2023 국내석사

반대 파장의 소음 신호를 발생시켜 음압을 상쇄하는 능동 소음 제어 기술과 관심 영 역 내에 가상의 음장을 재생성하여 청자에게 공간감을 주는 음장 재생성 기술을 결합한 파동영역 능동 소음 제어 기술은 넓은 영역의 소음 저감 능력이 뛰어나다. 하지만 3차원 공간의 음장을 분석하고 재생성하기 위해선 많은 수의 마이크와 스피커가 필요하게 되 며 이는 기술의 상용화에 큰 걸림돌이다. 본 논문에서 사람 귀 높이의 수평면에 음장을 재생성하여 공간감을 느끼게 하는 2차원 음장 재생성 기법을 바탕으로 제어 영역을 사람 귀 높이의 수평 영역으로 축소하며 단일 원형 마이크와 스피커 배치를 이용한 능동 소음 제어 시스템에 대해 연구되었다. 그 결과 준수한 소음 저감 성능을 보였으며 획기적으로 마이크와 스피커 수를 저감하였다. 따라서 제안된 시스템은 넓은 영역의 능동 소음 제 어 시스템의 상용화에 한걸음 가까워진 연구라 할 수 있으며 반사음장에서의 추가적인 연구가 진행된다면 본 시스템은 상용화의 잠재력을 지닌다

Global Object Extraction and Semantic Segmentation System in Multi-Camera Environments and its Applications

Hoyeon Ahn 광주과학기술원 대학원 2023 국내박사

본 연구에서는 다양한 스케일 특징을 고려하여 실제 감시 환경에서 획득한 테스트 셋으로 일반화할 수 있고, 제한된 수의 파라미터로 운용할 수 있는 Tiny Asymmetric Feature Normalized Network를 제안한다. 또한 ReID 모델의 성능 평가에 사용된 GPP-reID(Gwangju Institute of Science and Technology Practical Person ReID) 데이터 세트를 배포하여 실제 감시 환경에서 응용이 가능하도록 한다. 시각화 맵을 통화여 ReID의 target feature matching여부를 확인할 수 있다. 다른 surveillance 환경에서 획득한 데이터셋을 최소의 fine-tuning 수행 후 적용할 수 있는 일반화에 강점이 있다. 우리가 제안한 방법은 Market1501 및 Duke Multi-tracking Multi-camera ReID 데이터 셋에서 평균 평균 정밀도(mAP), Rank-1 값이 각각 86.2, 94.7 및 74.8, 85.9를 달성했다. 또한 mAP 및 Rank-1 값은 각각 44.2 및 64.1로 교차 검증된 새로운 벤치마크 데이터 세트 GPP-reID에서 달성되었으며 네트워크는 사용된 것과 비교할 때, ResNet50 매개변수 수의 10분의 1 정도이다.

Hydrotrope based supporting electrolytes enhance water solubility of quinones for high-performance redox-enhanced electrochemical capacitors

Jinhyuck Ko 광주과학기술원 대학원 2023 국내석사

Identification of Etv4 enhancer regulatory mechanisms involved in motor pool identity

Chang Hyeon Oh 광주과학기술원 대학원 2023 국내석사

The development of the spinal cord is a complex process that involves the precise regulation of gene expression in motor neurons. the Etv4 transcription factor defines the distinct motor pools, guiding subsequent dendrite arborization and axon innervation to target muscles. However, regulatory mechanisms for the motor pool-specific expression of Etv4 is not clear. In this study, potential enhancer elements for Etv4 were identified using previously known several bioinformatics data sets, Total 3 enhancer candidates were identified. GFP reporters and luciferase reporters were generated to test their activity in vivo and in vitro. Two enhancer candidates were selectively active in motor neuron and only one enhancer candidate was specifically active with LIM-HD factors in vitro. Furthermore, the study also used mutagenesis and deletion to identify potential transcription factor binding sites within these enhancers. Although, unpredictable activities were shown in vitro, only one mutation activity was selectively lost in chick spinal cord motor neuron area. Specifically, mutation in enhancer candidate is thought to be potential binding sites for transcription factors. These results could be useful in further characterizing the regulatory mechanisms controlling Etv4 expression and spinal cord development.

The Identification of minor impact collisions in a long video for detecting property damages caused by fleeing vehicles using 3D convolutional neural network

Inwoo Hwang 광주과학기술원 대학원 2023 국내석사

A parked vehicle damaged by a hit-and-run can be only repaired by the expense of the owner unless the fled vehicle is identified and the driver of the fled vehicle reprehended. Identifying the fled vehicle adopts a video investigation method that searches for perpetrators through recorded CCTV of the crime scene. When the length of the recorded video is long, the investigation may require extended amount of time of the investigator, resulting in an added burden to the investigator's daily work. Some commercial companies are using object recognition and tracking technology to detect hit-and-run, but the detection of small shaking of a vehicle during collision still remains as a challenge. Therefore, there is a need for a system that can detect small shaking of a vehicle in a lengthy video. The automatic recognition and tracking requires sufficient amount of training dataset. However, such dataset for hit-and-run is not publically available because it may violate personal information protection act. Rather than using the real accident video we may use actors to play such accident scenes. Although this may be feasible but such dataset would require substantial investments. In this paper, we describe a new dataset for hit-and-run. 833 hit-and-run videos were collected by recreating the parking lot using miniaturized cars. This dataset will be opened publically through Kaggle. 3D-CNN (Convolution Neural Network), which is frequently used in the field of action recognition, is used to detect small shaking of vehicles in a hit-and-run. In addition, the [degree of input] of the surrounding environment of the affected vehicle during a hit-and-run in which the reference vehicle is specified and the [length of the input frame] are adjusted to compare accuracy. As a result, the degree of input of the surrounding environment and the shorter the input frame, the higher the accuracy.