KR100855236B1 - 외부 소음 차단 부재 및 이를 적용한 외부 소음 차단마이크로폰 - Google Patents

외부 소음 차단 부재 및 이를 적용한 외부 소음 차단마이크로폰 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소음 측정 대상물에서 발생되는 측정대상 소음만을 측정하기 위한 외부 소음 차단 마이크로폰에 있어서, 상기 소음 측정 대상물과 소정 간격 이격되도록 소음 입력장치인 마이크로폰을 구비하고; 상기 소음 입력장치의 입구 부분에 소정 공간이 형성되도록 외부 소음 차단 부재를 구비하되, 상기 소음 입력장치와 외부 소음 차단 부재를 밀착 형성시키며; 상기 소음 측정 대상물과 외부 소음 차단 부재를 근접시키는 것을 특징으로 한다.
마이크로폰, 암소음, 파이프, 소음 차단

Description

외부 소음 차단 부재 및 이를 적용한 외부 소음 차단 마이크로폰{Adaptor for shielding outside noise and microphone for shielding outside noise applying it}
도 1은 종래의 기술에 따른 소음 측정 대상물의 출력(소음)신호 측정장치의 간략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 외부 소음 차단 부재를 적용한 외부 소음 차단 마이크로폰의 간략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 소음 차단 부재를 적용한 외부 소음 차단 마이크 실험 장치의 간략도이다.
도 4 내지 도 8은 실험결과로서, 도 4는 파이프 장착 여부에 따른 암소음을 주파수별로 나타내는 도면,
도 5a 및 도 5b는 파이프 장착 여부에 따른 모터소음을 주파수별로 나타내는 도면,
도 6a는 마이크로폰에 PVC 파이프를 미장착했을 때의 모터소음 및 암소음을 동시에 주파수별로 나타내며, 도 6b는 마이크로폰에 PVC 파이프를 장착했을 때의 모터소음 및 암소음을 동시에 주파수별로 나타내는 도면,
또한, 도 7a는 마이크로폰에 PVC 파이프를 미장착했을 때의 암소음 및 모터 소음+ 암소음을 동시에 주파수별로 나타내며, 도 7b는 마이크로폰에 PVC 파이프를 장착했을 때의 암소음 및 모터소음+ 암소음을 동시에 주파수별로 나타내는 도면,
도 8a는 마이크로폰에 PVC 파이프를 미장착했을 때의 암소음, 모터소음 및 모터소음+ 암소음을 동시에 1/3 옥타브 주파수별로 나타내며, 도 8b는 마이크로폰에 PVC 파이프를 장착했을 때의 암소음, 모터소음 및 모터소음+ 암소음을 동시에 1/3 옥타브 주파수별로 나타낸다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 소음 측정 대상물 200: 마이크로폰
300: 계측기 400: 암소음 발생장치
500: 외부 소음 차단 부재
본 발명은 외부 소음 차단 부재 및 이를 이용한 소음 측정 대상물의 출력신호 측정장치에 관한 것으로, 특히 소음 측정 대상물에서 발생되는 측정대상 소음 이외의 소음('주변소음' 또는 '암소음' 또는 '외부소음'이라고 함)을 차단하는 외부소음 차단부재 및 이 외부소음 차단부재를 소음입력장치에 구비하여 소음 측정 대상물에서 발생되는 소음을 효율적으로 측정하기 위한 소음 측정 대상물의 출력(소음)신호 측정장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 소음 측정 대상물의 출력(소음)신호 측정장치의 간략도이다.
도면을 참조하면, 종래의 기술에 따른 소음 측정 대상물의 출력(소음)신호 측정장치는 소음 측정 대상물(10), 마이크로폰(20) 및 신호 분석장치(30)를 포함하여 구성된다.
그 작용관계를 살펴보면, 우선 소음 측정 대상물(10)의 출력신호(소음)는 마이크로폰(20)으로 입력되며, 마이크로폰(20)과 연결된 신호 분석장치(30)를 통해 분석이 이루어진다.
일반적으로 소음 측정시 소음 측정 대상물(10)에서 발생되는 측정대상 소음 이외의 소음, 즉 암소음(주변소음)으로 인하여 소음 측정 대상물에서 방사되는 소음 측정에 영향을 받는 경우가 많다.
일반적으로 소음측정 대상물에서 방사되는 소음이 주변 소음(암소음) 대비 10dBA 이상 높아야 측정치에 대한 신뢰도가 높으나, 이와 같은 측정 조건을 만들 수 없는 경우가 종종 있다.
상기 주변 소음(외부소음)의 영향을 최대한 억제하기 위하여 마이크로폰(20)을 소음 측정 대상물(10)에 최대한 근접시켜 시험을 실시하는데 이 경우에도 외부 소음을 차단하기란 쉽지 않다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 마이크로폰의 입구 부분에 충분한 차음력을 갖는 외부 소음 차단 부재를 장착하여 소음측정 대상물에서 출력되는 소음만을 마이크로폰에 집속시켜 외부의 소음이 마이크로폰에 전달되는 것을 최소화하는데 있다.
또한, 본 발명은 상기 소음 차단 부재를 적용한 외부 소음 차단 마이크로폰을 제공하여 소음 측정 대상물에서 발생되는 측정대상 소음을 효율적으로 측정하는 데 있다.
상기 같은 목적을 이루기 위해 본 발명에 따른 외부 소음 차단부재는 소음 측정 대상물에서 발생되는 측정대상 소음 이외의 소음(외부소음)을 차단하며,
상기 소음 측정 대상물과 소정 간격 이격되어 소음입력장치의 입구 부분에 소정 공간(파이프 공간)이 형성되도록 구비하되, 소음입력장치와 밀착 형성이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 외부 소음 차단 부재로는, 소음 입력 장치의 둘레를 감싸는 파이프 관 등이 있다.
상기 파이프 관과 소음 측정 대상물간 간격을 0.1 ~ 5mm로 하는 것이 바람직하다.
상기 소음 입력장치에는 마이크로폰 등이 있다.
또한, 본 발명은 소음 측정 대상물에서 발생되는 측정대상 소음만을 측정하기 위한 외부 소음 차단 마이크로폰에 있어서, 상기 소음 측정 대상물과 소정 간격 이격되도록 소음 입력장치인 마이크로폰을 구비하고; 상기 소음 입력장치의 입구 부분에 소정 공간이 형성되도록 외부 소음 차단 부재를 구비하되, 상기 소음 입력장치와 외부 소음 차단 부재를 밀착 형성시키며; 상기 소음 측정 대상물과 외부 소음 차단 부재를 근접시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 외부 소음 차단 부재를 적용한 외부 소음 차단 마이크로폰의 간략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 소음 차단 부재를 적용한 외부 소음 차단 마이크 실험 장치의 간략도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 외부 소음 차단 마이크로폰은 소음 입력 장치(200)에 외부 소음 차단 부재(500)가 구비된 것을 가리킨다.
소음 입력 장치(200)는 소음 측정 대상물(100)에서 발생되는 소음을 입력하는 장치로, 그 일례로, 마이크로폰 등이 있다.
도 3의 실험장치에서는 소음 측정 대상물(100)의 일례로서, 모터(Motor)로 하였다.
외부 소음 차단 부재(500)는 암소음(Background noise)의 입력을 최소화시키고, 측정하고자 하는 소음 측정 대상물에서 발생되는 소음이 최대한 마이크로폰(200)에 입력되도록 하는 하나의 부재라 보면 된다.
외부 소음 차단 부재(500)는 소음에 대한 차음력이 우수한 재질일수록 좋다.
외부 소음 차단 부재(500)에는 그 일례로서, 마이크로폰(200)의 둘레를 감싸는 파이프 관 등이 있다.
상기 파이프 관(500)이 마이크로폰(200)의 둘레를 감쌀 때, 파이프 관(500)의 내주면과 마이크로폰(200)의 외주면이 밀착(도면부호 520 부분을 가리킴)되도록 하여 일방으로는 소음 측정 대상물(100)에서 발생되는 소음이 새지 않도록 한다. 여기서, '일방'은 마이크로폰 입구를 제외한 방향을 가리킨다.
또한, 본 발명에서는 상기 파이프 관이 마이크로폰(200)의 둘레를 감쌀 때, 마이크로폰(200)의 입구 부분에 소정 공간(510)(간략히, '파이프 공간'이라고 함)이 형성되는데, 이 공간에서 발생하는 공명소음의 최소 공명주파수가 이 장치를 이용한 측정 가능한 소음 주파수 영역이 된다.
또한, 본 발명에서는 파이프 관과 소음 발생장치(예: 모터 등)간 거리(d)가 최소가 되도록 하는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 5mm로 한다.
뿐만 아니라 마이크로폰(200) 앞의 파이프 공간(510) 크기는 측정 대상 소음의 주파수 영역에서 공명 주파수가 발생하지 않도록 설정한다. 이는 구조물에서 방사되는 소음이 파이프 공간에 의하여 발생하는 공명에 의하여 크게 왜곡되어 마이크로폰(200)에 입력되는 것을 억제하기 위한 것이다.
여기서, 파이프 공간(510)의 조절은 마이크로폰 입구의 파이프 길이, 즉 마이크로폰과 파이프간 간격(L) 조절로 가능하다.
상기와 같이, 본 발명에서는 일반 마이크로폰(200)에 소음에 대한 차음력이 우수한 파이프(500)를 장착하여 마이크로폰의 측면(520) 소음 감도를 크게 낮추고, 소음 측정 대상물(100)에서 방사되는 소음을 마이크로폰(200)에 집속시킨다. 이에 따라, 소음 측정 대상물(100)에서 방사되는 소음의 강도를 최대화시킴으로써 외부 소음(암소음 등)의 마이크로폰(200)에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있다.
마이크로폰 앞의 파이프 공간(510)에 관내파 공명이론은 다음과 같다.
즉, 한쪽 끝이 막힌 관의 진동에서는 막힌 쪽이 정상파의 마디가 되고, 열린 곳이 배가 되므로 반파장의 정수배에 λ/4를 더한 정상파가 만들어진다.
다시 말하면, 한쪽 끝이 막힌 관에서의 막힌 관의 길이와 파장과의 관계는 L =λ/4이고, 기본 진동수는 f1 = C/4L이다. 이것은 동일한 길이의 열린 관이 갖는 기본 진동수의 반이다. L은 관의 길이이고, C는 음의 전파속도이다.
한쪽 끝이 막힌 관에서의 공명주파수의 파장과 관의 길이 사이의 관계식은 L = n(λn/4)(n=1, 3, 5 …)로 주어지며, 관내에서의 공명 진동수는 fn = C/λn, fn = n(C/4L)(n=1, 3, 5 …)로 주어진다. f1은 최소 공명주파수가 된다.
이하, 본 발명을 다음의 비교예, 실시예, 시험예에 대하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
<비교예>
도 1에 도시된 실험장치에 소정 거리 이격되어 암소음 발생장치인 스피커를 설치하였으며, 소음 측정 대상물인 모터로는 헤드라이트 상하조종용 소형모터, 암소음 발생장치인 스피커는 컴퓨터용 일반 스피커, 소음 입력장치인 마이크로폰은 B&K 4191, 1/2" Condenser Microphone 200V Pol, free-field, 3Hz to 40KHz 및 마이크로폰에 입력된 신호를 분석하기 위한 신호 분석장치인 계측기로는 B&K Pulse 8.0을 사용하였다.
또한, 상기에서 스피커와 모터간 거리를 500mm, 스피커와 마이크로폰간 거리를 0.5 ~ 1.0mm로 하였다.
또한, 스피커에서 출력된 소음의 세기는 68dBA이고, 소음모터에서 출력되는 소음의 세기는 71dBA로 설정하였다. 이 측정 소음은 파이프 관을 마이크로폰에 장착 하지 않은 상태에서 마이크를 모터에 근접시킨 상태에서 측정한 것이며, 측정 주파수 영역은 8 kHz(1/3 옥타브의 중심주파수)로 하였다.
<실시예>
도 2에 도시된 실험장치를 이용하였다. 즉, 도 1에 도시된 실험장치에서 상기 마이크로폰(200)의 외주면에 외부 소음 차단 부재인 PVC 파이프(500)를 더 형성시켰다. 상기 PVC 파이프 형성 방법은 도 2 및 도 3 설명부분에서 설명한 바와 같다.
또한, 상기에서 PVC 파이프 일단부와 모터간 간격(d)을 0.5 ~ 1.0mm로 하였으며, 마이크로폰 입구에 파이프 공간(510)이 형성되도록 마이크로폰의 일단부와 PVC 파이프간 간격(L)을 10mm로 하였다.
<시험예>
상기 비교예 및 실시예에 나타난 실험장치에서 마이크로폰에 입력된 소음을 계측기(300)에 의해 측정하고, 그 결과를 도 4 내지 도 8에 나타내었다.
도 4는 파이프 장착 여부에 따른 암소음을 주파수별로 나타내는 도면으로, 모터(100)를 오프(OFF)하고, 암소음 발생장치(스피커)(400)를 온(ON)한 경우이다.
도면에서 분홍색은 마이크로폰(200)에 PVC 파이프(500)를 미장착한 경우, 파란색은 마이크로폰(200)에 PVC 파이프(500)를 장착한 경우를 나타낸다.
도면을 참조하면, 마이크로폰(200)에 PVC 파이프(500)를 장착한 본 발명(실시예)은 PVC 파이프(500)를 장착하지 않은 종래기술(비교예)보다 암소음이 국부적으로 최대 10dBA만큼 증폭되었음을 알 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 파이프 장착 여부에 따른 모터소음을 주파수별로 나타내는 도면으로, 도 5a는 마이크로폰에 PVC 파이프를 미장착한 경우(분홍색으로 표기), 도 5b는 마이크로폰에 PVC 파이프를 장착한 경우(파란색으로 표기)를 나타낸다.
즉, 이 경우는 모터(100)를 온(ON)하고, 암소음 발생장치(스피커)(400)를 오프(OFF)한 경우이다.
도면을 참조하면, 마이크로폰(200)에 PVC 파이프(500)를 장착한 본 발명(실시예)은 PVC 파이프(500)를 장착하지 않은 종래기술(비교예)보다 모터소음이 최대 25dBA만큼 증폭되었음을 알 수 있다. 이 모터소음 증폭량은 암소음의 증폭량보다 훨씬 크게 나타났다.
도 6a는 마이크로폰에 PVC 파이프를 미장착했을 때의 모터소음(분홍색 표기) 및 암소음(파란색 표기)을 동시에 주파수별로 나타내며, 도 6b는 마이크로폰에 PVC 파이프를 장착했을 때의 모터소음(분홍색 표기) 및 암소음(파란색 표기)을 동시에 주파수별로 나타낸다.
즉, 이 경우는 모터(100) 및 암소음 발생장치(스피커)(400)를 동시에 온(ON)한 경우이다.
도면을 참조하면, 마이크로폰(200)에 PVC 파이프(500)의 장착 여부에 따라 모터 소음과 암소음 차이가 10dBA 이상 유지되는 것을 알 수 있다. 따라서 특이음의 구분에 유리하다.
도 7a는 마이크로폰에 PVC 파이프를 미장착했을 때의 암소음(파란색 표기) 및 모터소음+ 암소음(분홍색 표기)을 동시에 주파수별로 나타내며, 도 7b는 마이크로폰에 PVC 파이프를 장착했을 때의 암소음(파란색 표기) 및 모터소음+ 암소음(분홍색 표기)을 동시에 주파수별로 나타낸다.
상기에서 파란색으로 표기된 부분은 암소음 발생장치(400)만 온(ON)하였을 때를 나타내고, 분홍색으로 표기된 부분은 모터(100) 및 암소음 발생장치(400) 둘 다 온(ON)하였을 때를 나타낸다.
도면을 참조하면, 마이크로폰(200)에 PVC 파이프(500)의 장착 여부에 따라 모터 소음과 암소음 차이가 10dBA 이상 유지되는 것을 알 수 있다. 따라서 특이음의 구분에 유리하다.
도 8a는 마이크로폰에 PVC 파이프를 미장착했을 때의 암소음(빨간색 표기), 모터소음(파란색 표기) 및 모터소음+ 암소음(분홍색 표기)을 동시에 1/3 옥타브 주파수별로 나타내며, 도 8b는 마이크로폰에 PVC 파이프를 장착했을 때의 암소음(빨간색 표기), 모터소음(파란색 표기) 및 모터소음+ 암소음(분홍색 표기)을 동시에 1/3 옥타브1/3 옥타브 주파수별로 나타낸다.
상기에서 빨간색으로 표기된 부분은 암소음 발생장치(400)만 온(ON)하였을 때를 나타내고, 파란색으로 표기된 부분은 모터(100)만 온(ON)하였을 때를 나타내고, 분홍색으로 표기된 부분은 모터(100) 및 암소음 발생장치(400) 둘 다 온(ON)하였을 때를 나타낸다.
도면을 참조하면, 마이크로폰(200)에 PVC 파이프(500)의 장착 여부에 따라 모터 소음 대비 암소음의 수준이 상대적으로 낮으며, 모터 소음에 미치는 영향이 작음을 알 수 있다. 따라서 특이음의 구분에 유리하다.
따라서 도 4 내지 도 8에 나타난 바와 같이, 8500Hz 이하에서는 관(500)의 정재파의 영향이 없다. 이에, 8500Hz이하에서는 관(500)내의 정재파 영향 없이 소음 측정이 가능하다.
이상에서와 같이, 본 발명에서는 마이크로폰(200)에 PVC 파이프(500)를 장착함으로써 모터소음과 암소음과의 차이가 10dBA 이상 유지되어, 파이프 미장착 대비 특이음의 구분 가능성이 커진다는 것을 알 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명에서는 마이크로폰의 입구 부분에 충분한 차음력을 갖는 외부 소음 차단 부재를 장착하여 소음측정 대상물에서 출력되는 소음만을 마이크로폰에 집속시킴으로써 외부 소음이 마이크로폰에 전달되는 것을 최소화시킬 수 있다.
이로써, 본 발명에서는 상기 소음 차단 부재를 적용한 외부 소음 차단 마이크로폰을 제공함으로써 소음 측정 대상물에서 발생되는 소음을 효율적으로 측정할 수 있다.

Claims (7)

  1. 소음 측정 대상물에서 발생되는 측정대상 소음 이외의 소음(외부소음)을 차단하는 부재로,
    상기 소음 측정 대상물과 직접 접촉하지 않고 근접하게 이격되어 마이크로폰의 입구 부분에 공간이 형성되도록 구비하되, 외부소음이 유입되지 않게 상기 마이크로폰과 밀착 형성이 이루어지도록 상기 마이크로폰의 둘레를 감싸는 관 형태이며, 외부소음을 차단하는 PVC 재질인 것을 특징으로 하는 외부 소음 차단 부재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외부 소음 차단 부재는 상기 마이크로폰의 둘레를 감싸는 파이프 관인 것을 특징으로 하는 외부 소음 차단 부재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 파이프 관과 소음 측정 대상물간 간격을 0.1 ~ 5mm로 하는 것을 특징으로 하는 외부 소음 차단 부재.
  4. 삭제
  5. 소음 측정 대상물에서 발생되는 측정대상 소음만을 측정하기 위한 외부 소음 차단 마이크로폰에 있어서,
    상기 소음 측정 대상물과 직접 접촉하지 않고 근접하게 이격되도록 소음 입력장치인 마이크로폰을 구비하고;
    상기 소음 입력장치의 입구 부분에 공간이 형성되도록 상기 마이크로폰의 둘레를 감싸는 관 형태이고, PVC 재질인 외부 소음 차단 부재를 구비하되, 상기 소음 입력장치와 외부 소음 차단 부재를 밀착 형성시키며;
    상기 소음 측정 대상물과 외부 소음 차단 부재를 직접 접촉하지 않고 근접시키는 것을 특징으로 하는 외부 소음 차단 마이크로폰.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 외부 소음 차단 부재는 소음 입력 장치의 둘레를 감싸는 파이프 관인 것을 특징으로 하는 외부 소음 차단 마이크로폰.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 파이프 관과 소음 측정 대상물간 간격을 0.1 ~ 5mm로 하는 것을 특징으로 하는 외부 소음 차단 마이크로폰.
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