KR100255117B1 - 종의음향조율방법과이를위하여설치된고유진동수측정장치및고유모드측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종이 주조된 후 종체의 기본 진동수와 고유 모드를 측정하여 모드절선의 위치를 변경함으로써, 음향특성을 개선하는 종의 음향 조율방법과 이를 위하여 설치된 고유진동수 측정장치 및 고유모드 측정장치에 관한 것이다. 종(1)을 주조 한 후 종체(1)를 임펄스 가진하고 스펙트럼을 측정하여 기본 고유진동수를 파악한 후, 이 고유진동수와 같은 주파수를 갖는 신호를 함수발생기(5)로 발생시켜 스피커(6)를 통하여 비절점에서 음향가진하고 가속도계(8)를 종체(1)의 표면에서 이동하면서 고유 모드형상을 구해서 종의 표면에 절선을 표시하고 종체(1)의 모드 측정실험으로 저차 및 고차 기본 진동수와 모드 형상(4, 0 모드)을 구하고 이 모드 형상이 바람직한 음향특성을 갖는 고유 모드형상이 되도록 종(1)의 내부 중 민감도가 가장 큰 종(1)의 하대 및 하대 근처 중 종(1)의 당좌로부터 좌측 또는 우측으로 22.5°, 67.5°,112.5°,157.5°부분을 연삭하여 종의 음향을 조율하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같은 본 발명은 종이 주조된 후 이상적인 맥놀이 형태를 갖고 종의 기본 진동수와 조화를 이루는 바람직한 맥놀이 주기를 갖도록 하여 시간과 노력 및 제작단가에서 획기적인 절감을 가져올 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

종의 음향 조율방법과 이를 위하여 설치된 고유진동수 측정장치 및 고유모드 측정장치

본 발명은 종의 음향 조율방법과 이를 위하여 설치된 고유진동수 측정장치 및 고유모드 측정장치에 관한 것으로, 종이 주조된 후 종체의 기본 진동수와 고유 모드를 측정하여 모드의 위치를 변경시킴으로써 종의 음향특성을 조율하는 종의 음향 조율방법과 이를 위하여 설치된 고유진동수 측정장치 및 고유모드 측정장치에 관한 것이다.

한국 범종의 음향 특성 중 가장 큰 역할을 하는 부분이 도 1 에서와 같은 맥놀이이다. 이 맥놀이는 기본적으로 축대칭 셀인 종체에 비대칭의 문향, 조각, 주조의 불균일성, 종체의 기하학적 왜곡 등의 비대칭 성분에 의하여 발생한다.

그러나 도 1의 (a)에서와 같이 음이 최대로 증가되었다가 최소로 사라지는 이상적인 현상이 반복되는 경우는 매우 드물고 대부분의 경우에는 도 1의 (b)에서와 같이 불충분한 맥놀이가 발생되어 소위 "숨이 찬 종"이 된다.

종래에 종의 음향 조율에 있어서는 종을 완성한 다음 타종하여 바람직한 맥놀이 주기와 맥놀이 음을 내지 못하는 경우에는 다시 제작하였다.

따라서 종을 다시 제작하는 데 드는 많은 노력과 시간 및 제작비가 추가 될 뿐만 아니라 새로 제작된 종이 원하는 소리를 갖지 못하는 경우 또 다시 반복하여 제작을 하는 등의 비용의 낭비와 장시간의 시간과 노력을 필요로 하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 종의 음향 조율에 있어서의 문제점을 보완하여, 종이 주조된 후 이상적인 맥놀이 형태를 갖고 종의 기본 진동수와 조화를 이루는 바람직한 맥놀이 주기(T) 또는 맥놀이 주파수 (f = 1/T)를 갖도록 하는 종의 음향 조율방법과 이를 위하여 설치된 고유진동수 측정장치 및 고유모드 측정장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 종의 음향 조율에 있어서, 종(1)을 주조 한 후 종체(1)를 임펄스 가진하여 스펙트럼을 측정하여 기본 고유진동수를 파악하고, 이 고유진동수로 함수발생기(5)와 스피커(6)를 통하여 비절점에서 음향가진하고 가속도계(8)를 종체(1)의 표면에서 이동하면서 고유 모드형상을 구해서 종의 표면에 절선을 표시하는 종체(1)의 모드 측정실험으로 저차 및 고차 기본 진동수와 모드 형상(4, 0 모드)을 구하고 이 모드 형상이 바람직한 음향특성을 갖는 고유 모드형상이 되도록 종(1)의 내부 중 민감도가 가장 큰 종(1)의 하대 및 하대 근처 중 종(1)의 당좌로부터 좌측 또는 우측으로 22.5°, 67.5°,112.5°,157.5°부분을 연삭한 다음, 모드 형상 및 기본 진동수를 측정하여 종이 바람직한 음향특성을 갖을때까지 동일방법으로 1, 2, 3차순으로 연삭과 측정을 반복하여 종의 음향을 조율하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 종체(1)와 1m의 간격을 유지하는 곳에 종의 음파를 받아 그 파형변화를 전기적으로 변환하는 마이크로폰(2)을 설치하고 상기 마이크로폰(2)의 출력신호는 증폭기(3)를 거쳐 고 분해능 신호 분석기(high resolution signal anlyzer)(4)로 측정되어 지는 종의 고유 진동수 측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 진동수 측정장치에서 측정된 고유 진동수와 같은 주파수를 갖는 신호를 함수 발생기(function generator)(5)로 발생시켜 파워 앰프(6)에서 증폭한 다음 라우드스피커(loudspeaker)(7)를 통하여 비절점에서 종체(1)에 가진하면 종체(1) 표면에 설치된 가속도계(8)를 통하여 충진 앰프(9)를 거쳐 신호 분석기(10)로 측정되어 지는 종의 고유 모드 측정를 제공하는 것이다.

도 1 맥놀이 음을 나타내는 것으로서,

(a)는 이상적인 맥놀이 음

(b)는 비 이상적인 통상의 맥놀이 음

도 2는 종의 기본 고유 진동수 측정 장치.

도 3는 종의 고유 모드 측정 장치.

도 4는 종의 단면 및 당좌 위치와 모드 형상.

도 5은 변경전의 맥놀이

도 6은 연삭 후의 모드 형상

도 7은 연삭 후의 맥놀이

<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 종체

2 : 마이크로폰

3 : 증폭기

4 : 고 분해능 신호 분석기

5 : 함수 발생기

6 : 파워 증폭기

7 : 스피커

8 : 가속도계

9 : 충전 증폭기

10 : 신호 분석기

이하 본 발명 종의 음향 조율법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 종의 기본 고유 진동수를 측정하기 위한 장치로서, 본 발명의 고유 진동수 측정장치는 마이크로폰(2), 증폭기(3), 고 분해능 신호 분석기(4)로 구성되어지는 것으로, 종체(1)와 일정간격을 유지하는 곳에 종의 음파를 받아 그 파형변화를 전기적으로 변환하는 마이크로폰(2)을 설치하고 상기 마이크로폰(2)의 출력신호는 증폭기(3)를 거쳐 고 분해능 신호 분석기(4)로 측정되어 지는 것이다.

여기서 종체(1)와 마이크로폰(2)의 거리는 약 1m로 하는 것이 바람직하다.

도 3는 종의 고유 모드 측정하기 위한 장치로서, 본 발명의 모드 측정장치는 함수 발생기(5), 파워 앰프(6), 스피커(7), 가속도계(8), 충전 앰프(9) 및 신호 분석기(10)으로 구성되는 것으로, 진동수 측정장치에서 측정된 고유 진동수를 함수 발생기(5)에 입력 받아 파워 앰프(6)에서 증폭되어 라우드스피커(7)를 통하여 종체(1)에 가진하면 종체(1) 표면에 설치된 가속도계(8)를 통하여 충진 앰프(9)를 거쳐 신호 분석기(10)로 처리되는 것이다.

여기서 스피커(7)와 종체(1)와의 거리는 약 1cm로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 고유 진동수 측정장치와 모드 측정장치를 이용하여 종의 음향측정은 종체(1)를 햄머(11) 등으로 임펄스 가진하여 스펙트럼을 측정하여 기본 고유진동수를 파악하고, 이 고유진동수로 함수발생기(5)와 스피커(6)를 통하여 비절점에서 음향가진하고 가속도계(8)를 종체(1)의 표면에서 이동하면서 모드 형상을 구해서 종의 표면에 절선을 표시한다.

종체(1)의 모드 측정 실험을 하여 도 4에서와 같은 저차(L) 및 고차(H) 기본 진동수와 모드 형상(4, 0 모드)을 구하고 이 모드 형상이 도 4의 이상적인 모드 형태가 되도록 종(1)의 내부 중 민감도가 가장 큰 종(1)의 하대 및 하대 근처 중 종(1)의 당좌로부터 좌측 또는 우측으로 22.5°, 67.5°,112.5°,157.5°부분을 연삭한다.

연삭은 1차, 2차, 3차순 등으로 행하며 각 연삭 후에 다시 동일한 방법으로 모드 형상 및 기본 진동수를 측정하고 절선의 그 이동량과 맥놀이 주파수의 변화를 보면서 추가 연삭량을 결정한다.

도 4에서와 같이 저차(L) 및 고차(H) 모드 형상(4, 0 모드)가 당좌를 중심으로 심한 비대칭으로 위치하게 되면 도 5에서와 같이 맥놀이 특성이 나쁘게 된다. 그래서 연삭을 하여 당좌에 대한 모드의 위치를 도 6과 같이 변경하여 종의 음향특성을 조율한다.

도면에서 도 7은 연삭 후의 맥놀이를 나타낸 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은 종래의 종을 완성한 다음 타종하여 바람직한 맥놀이 주기와 맥놀이 음을 찾는 반복적인 제작방법에 비하여 종이 주조된 후 이상적인 맥놀이 형태를 갖고 종의 기본 진동수와 조화를 이루는 바람직한 맥놀이 주기를 갖도록 하여 시간과 노력 및 제작단가에서 획기적인 절감을 가져올 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 종의 음량 조율에 있어서, 종(1)을 주조한 후 종체(1)를 임펄스 가진하여 스펙트럼 측정을 통해 기본 고요 진동수를 파악하고, 이 고유 진동수로 함수 발생기(5)와 스피커(7)를 통하여 비절점에서 가진하고 가속도계(8)를 통해 저차 및 고차 기본진동수와 모드 형상(4, 0모드)을 구하고 종(1)의 내부 중 민감도가 가장 큰 종(1)의 하대 및 하대 근처 중 종(1)의 당좌로부터 좌측 또는 우측으로 22.5°, 67.5°, 112.5°, 157.5° 부분을 연삭한 다음, 모드 형상 및 기본 진동수를 측정하여 종이 바람직한 음향 특성을 갖을 때까지 동일방법으로 1, 2 ,3차 순으로 연삭과 측정을 반복하여 절선의 그 이동량과 맥놀이 주파수의 변화를 보면서 추가 연삭량을 결정하여 종의 음량을 조율하는 것을 특징으로 하는 종의 음량 조율방법.
2. 임펄스 가진은 햄머 등을 이용하여 실시하고 스펙트럼 측정을 통해 파악한 고유진동수와 같은 주파수의 신호를 함수 발생기(5)로 발생시켜 파워 앰프(6)에서 증폭한 다음 스피커(7)의 음향을 이용해 종체(1)를 비결점에서 가진하고, 종체(1) 표면에 설치된 가속도계(8)를 이동하면서 측정한 진동 신호가 충진 앰프(9)를 거쳐 신호 분석기(10)로 측정되어 저차 및 고차 기본 진동수와 모드 형상(4, 0모드)을 구하고 종의 표면에 절선을 표시하는 종체(1)의 모드를 구하는 고유모드 측정장치.