[기계 시스템 공학 실험] 음압 및 소음도 측정

목차

1. 실험 목적

2. 이론
(1) 소리(Sound)
(2) 소음(Noise)
(3) RMS(Root Mean Square) value
(4)SPL(소음도, Sound Pressure Level)
(5) 소음계
(6) Calibration

3.실험도구

4.실험방법
(1) Funtion Generator를 이용한 RMS값 측정
(2) 음향측정 DATA분석
(3) 오디오 기기를 이용한 청감특성 실험

5.실험결과
(1) Funtion Generator를 이용한 RMS값 측정 (Volt:1V, Time:0.1ms)
(2) 음향측정 DATA분석
(3) 오디오 기기를 이용한 청감특성 실험

6.결과 및 고찰

7. 참고 문헌

본문내용

= 10log= 20
P= P 10= (210)10= 1.0024[Pa]
② 114dB
V = 0.7/2^0.5 = 0.495V
P= P 10= (210)10= 10.024[Pa]
③ Peak 값이 100mV, 500Hz 일 때
70mV : 100mV = 1.0024Pa : x 1.432Pa
SPL[dB] = 20log = 20log(1.432/(2*10-6) = 97.10[dB]
④ Peak 값이 150mV, 700Hz일 때
70mV : 150mV = 1.0024 : x 2.148Pa
SPL[dB] = 20log(2.148/(2*10-6) = 100.62[dB]
(3) 오디오 기기를 이용한 청감특성 실험
실험자 : 차 영도
청감
데시벨(dB)
P
기준
83
P=21010^(83/20) = 0.282[Pa]
2배
92.2
P=21010^(92.2/20) = 0.815[Pa]
기준
83
P=21010^(83/20) = 0.282[Pa]
1/2배
72.7
P=21010^(72.7/20) = 0.080[Pa]
실험자 : 최 원태
청감
데시벨(dB)
P
기준
83
P=21010^(83/20) = 0.282[Pa]
2배
91
P=21010^(91/20) = 0.710[Pa]
기준
83
P=21010^(83/20) = 0.282[Pa]
1/2배
73
P=21010^(73/20) = 0.089[Pa]
실험자 : 변 희원
청감
데시벨(dB)
P
기준
83
P=21010^(83/20) = 0.282[Pa]
2배
93
P=21010^(93/20) = 0.893[Pa]
기준
83
P=21010^(83/20) = 0.282[Pa]
1/2배
75.8
P=21010^(75.8/20) = 0.123[Pa]
■ 기준(83.0dB)에서 청감 2배 SPL의 음압
기준(dB)
2배(dB)
배수
오차율 (%)
차 영도
0.282
0.815
2.89
44.50 %
최 원태
0.282
0.710
2.52
25.89 %
변 희원
0.282
0.893
3.17
58.33 %
■ 기준(83.0dB)에서 청감 배 SPL의 음압
기준(dB)
0.5배(dB)
배수
오차율 (%)
차 영도
0.282
0.080
0.28
43.26 %
최 원태
0.282
0.089
0.32
36.88 %
변 희원
0.282
0.123
0.44
12.77 %
■ 평균 SPL
SPL(2배)=10*log(1/3(10^(92.2/10)+10^(91/10)+10^(93/10))
= 92.14 dB
SPL(0.5배)=10*log(1/3(10^(72.7/10)+10^(73/10)+10^(75.8/10))
= 74.07 dB
6.결과 및 고찰
우리는 이번 실험을 하기 전에 이미 1학기 때 배웠던 ‘계측 및 신호처리’과목에서 오실로스코프의 사용법을 익혔다. 이번 실험은 이를 바탕으로 응용하여 직접 음향의 전기적 신호를 분석함으로써 소리라는 개념을 실험을 통하여 확실히 알 수 있는 실험이었다.
첫 번째 실험을 통하여 우리는 1kHz 일 때 오실로스코프와 멀티 미터를 사용하여 V값을 확인하였고, 이를 V값을 계산하여 이론값과 이를 비교 하는 것인데, 이때 우리는 오실로스코프를 눈으로 측정하였기 때문에 오차가 발생하였다. 칸과 눈금을 눈으로 정확히 읽는 것은 어렵기 때문이다. 또한 측정 장비에서 오는 오차를 생각할 수 있다. 측정에 사용되는 cable의 전선의 저항이나 다른 기타 실험 장비들의 저항은 오차를 일으킬 수 있는 요인이라 생각 한다. 왜냐하면 이번에 다른 조들의 값을 비교해 본 결과 모두 틀린 값이 나왔다는 점을 볼 수 있기 때문이다.
두 번째 실험에서는 SPL의 공식에서도 우리가 확인 할 수 있듯이 소리는 압력과 직접적인 관련이 있다. 하지만 압력에 의한 에너지 전달이 아니라, 공기 입자들의 진동 에너지 전달이므로 압력의 크기와 비례 관계에 있는 것이 아니라 log scale임을 알 수 있다. 따라서 20dB이 차이가 날 때 실제 음압은 10배가 차이 나는 것을 확인 할 수 있었다. 두 번째 실험을 통한 계산 또한 V값을 눈으로 측정하기 때문에 오차가 발생 하였으며, 소리 측정 시 다른 조원들이 2배,0.5배에 3번째 실험을 함께 병행한 것을 포함하여 주변 소름이 소리 측정 값에 포함되어 정확한 값을 계산하기는 어렵다고 본다. 그리고 또한 첫 번째와 두 번째 실험은 여러 차례 반복적으로 실험을 한 후 계산을 하여 오차 값을 얻어야 하나 단 한 번의 실험으로 계산 된 값이므로 정확하지 않다. 모든 실험은 반복 실험을 통한 평균 값을 기준으로 하기 때문이다.
세 번째 실험에서는 일반적인 경우 음량의 크기가 2배 차이가 나게 되면 약 6dB차이가 나게 된다. 하지만 결과 값을 보면 알 수 있듯이, 실험자들에 경우 2배 이상이 되고 0.5배 이하가 되는 큰 오차를 가지고 있다. 이는 주변의 잡음 및 소음으로 인하여 노래에 소리를 직접 깨끗하게 듣지 못하였으므로 발생한 결과라 하겠다. 그리도 개인마다 측정된 값이 다르게 나타났는데, 이 결과는 사람마다 고막이 음압에 따라 반응하는 정도가 똑같은 것이 아니라 서로 다르기 때문이다. 그리고 살아오면서 요즘 필수품으로 여겨지는 MP3와 같은 음원 체를 큰소리로 듣기 때문에 고막이 손상되었다 생각 할 수 있다. 또한 저와 같은 경우는 공군 시절 비행기 및 장비의 소리를 귀 보호개 없이 큰 소리를 들어 고막 손상이 심하게 되어 소리를 2배 차이에 경우 다른 이들의 실험값 보다 큰 결과를 가져왔다. 따라서 mp3 등의 음악기기에 대해서는 최대출력이 일정한 음압레벨을 넘지 않도록 규제하는 것이 바람직하다고 하겠다. 그러나 음악을 조용한 곳에서 듣는 등 사용자 스스로가 큰 소리에 노출되지 않도록 주의를 기울이는 것이 더욱 중요하다고 하겠다. 그리고 소음이 심한 환경에서 작업 시, 노출 시에는 귀를 보호하는 것이 중요하다.
7. 참고 문헌
음압측정의진실 : http://blog.naver.com/konkova?Redirect=Log&logNo=100034340583
산업청각학(김규상,2006). 한림대학교 보건대학원 청각학전공 교재
건축계획(이종석). 한솔아카데미
기계 시스템 공학 실험
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