KR101253053B1 - 마이크로폰 홀더를 구비한 마이크로폰 어레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로폰 홀더 및 이를 구비한 마이크로폰 어레이 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 고속철도 차량의 소음원을 측정하기 위한 마이크로폰 어레이 장치에 마이크로폰을 용이하게 설치하기 위한 마이크로폰 홀더와 이를 구비하는 마이크로폰 어레이 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 홀더는, 외측으로 돌출하는 돌출부를 가지며, 상기 돌출부의 내측에 마이크로폰의 일부를 수용하는 공간이 구비되는 고정 몸체; 및 상기 마이크로폰이 관통하는 관통홀을 가지며, 상기 마이크로폰이 관통홀에 끼워진 상태에서 상기 고정 몸체의 돌출부의 외주면에 결합하는 캡을 포함한다.

Description

마이크로폰 홀더를 구비한 마이크로폰 어레이 장치 {MICROPHONE ARRAY DEVICE EQUIPPED WITH MICROPHONE HOLDER}

본 발명은 마이크로폰 홀더 및 이를 구비한 마이크로폰 어레이 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 고속철도 차량의 소음원을 측정하기 위한 마이크로폰 어레이 장치에 마이크로폰을 용이하게 설치하기 위한 마이크로폰 홀더와 이를 구비하는 마이크로폰 어레이 장치에 관한 것이다.

고속철도차량의 소음을 저감하기 위해서는 주행 시 발생하는 소음원을 정확하게 확인하고, 그에 따른 방사 특성을 명확하게 파악하는 것이 중요하다. 그러나 고속철도차량이 주행하는 경우 전동 소음과 공력 소음 등 다양한 소음이 속도 증가에 따라 발생하게 되며, 그 소음원의 위치 또한 산재되어 있어 그 측정과 분석이 복잡하다. 이러한 어려움을 해결하기 위해 철도 연구 기관에서는 다수의 마이크로폰이 부착된 어레이를 활용하여 고속철도의 소음원을 분리하고 분석하려는 시도가 이루어지고 있다.

그러나, 이러한 마이크로폰 어레이 장치에 마이크로폰을 설치하는 작업은 수작업에 의해 진행되므로, 노동력 및 시간이 많이 소요되며, 마이크로폰을 부적절한 위치에 설치하거나 확고히 고정하지 못하는 경우, 마이크로폰에 전달되는 진동으로 인해 소음원을 정확히 파악하는데 많은 장애를 일으킨다.

따라서, 마이크로폰 어레이 장치에 마이크로폰을 신속하면서 정확히 설치하기 위해, 마이크로폰 홀더가 필요하다. 그러나, 전술한 고속철도차량의 소음을 측정하기 위한 마이크로폰 어레이에 적용되는 마이크로폰 홀더는 거의 전무한 상태이다.

이와 관련하여, 종래 기술인 한국공개특허공보 2004-0029650호, 한국공개특허공보 2006-0076512호, 일본공개특허공보 2011-244313호, 일본공개특허공보 2000-152360호 등은 마이크로폰을 고정하기 위한 마이크로폰 홀더를 제안하나, 마이크로폰 어레이에 적용하기에 적합한 구조가 아니다. 따라서, 마이크로폰 어레이에 용이하게 설치될 수 있으며, 마이크로폰이 쉽고 빠르게 탈부착될 수 있는 구조의 마이크로폰 홀더의 개발이 요구된다.

한국공개특허공보 2004-0029650호 한국공개특허공보 2006-0076512호 일본공개특허공보 2011-244313호 일본공개특허공보 2000-152360호

본 발명의 목적은 고속철도 차량의 소음원을 측정하기 위한 마이크로폰 어레이 장치에 마이크로폰을 용이하게 설치하면서, 마이크로폰의 소음 측정 정밀도를 개선하기 위한 마이크로폰 홀더 및 이를 구비한 마이크로폰 어레이 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 홀더는, 외측으로 돌출하는 돌출부를 가지며, 상기 돌출부의 내측에 마이크로폰의 일부를 수용하는 공간이 구비되는 고정 몸체; 및 상기 마이크로폰이 관통하는 관통홀을 가지며, 상기 마이크로폰이 관통홀에 끼워진 상태에서 상기 고정 몸체의 돌출부의 외주면에 결합하는 캡을 포함한다.

상기 고정 몸체는 양단으로 연장하는 연장부를 가지며, 상기 연장부에는 볼트가 관통하기 위한 개구가 형성될 수 있다.

상기 마이크로폰 홀더는, 상기 고정 몸체의 돌출부와 상기 캡 사이에 삽입되며, 비전도 물질로 이루어진 페룰을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 어레이 장치는, 마이크로폰을 고정하기 위한 마이크로폰 홀더; 및 상기 마이크로폰 홀더가 부착되는 복수의 암(arm)을 포함하며, 상기 마이크로폰 홀더는, 외측으로 돌출하는 돌출부를 가지며, 상기 돌출부의 내측에 마이크로폰의 일부를 수용하는 공간이 구비되는 고정 몸체; 및 상기 마이크로폰이 관통하는 관통홀을 가지며, 상기 마이크로폰이 관통홀에 끼워진 상태에서 상기 고정 몸체의 돌출부의 외주면에 결합하는 캡을 포함한다.

상기 마이크로폰 홀더의 고정 몸체는 양단으로 연장하는 연장부를 가지며, 상기 연장부에는 볼트가 관통하기 위한 개구가 형성될 수 있다.

상기 마이크로폰 홀더는, 상기 고정 몸체의 돌출부와 상기 캡 사이에 삽입되며, 비전도 물질로 이루어진 페룰을 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 암에 부착된 마이크로폰 홀더는 교차 형태, 격자 형태 또는 나선 형태의 패턴을 이룰 수 있다.

각각의 암에 부착되는 마이크로폰 홀더의 간격이 변경가능하다.

본 발명에 따른 마이크로폰 홀더는 고속철도 차량의 소음원을 측정하기 위한 마이크로폰 어레이 장치에 마이크로폰을 용이하게 설치될 수 있으며, 마이크로폰의 소음 측정 정밀도를 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 마이크로폰 홀더는 마이크로폰이 쉽고 빠르게 탈부착될 수 있어서, 설치 시간을 단축하고, 소요되는 노동력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 마이크로폰 홀더는 고속철도 차량의 주행에 따른 지반의 진동이 마이크로폰에 전달되는 것을 최소화하여, 정확한 음압 측정을 가능하게 하며, 마이크로폰과 마이크로폰 어레이가 집적 접촉하는 것을 방지하여 전기적인 노이즈 발생을 차단할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 어레이 장치가 사용되는 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 마이크로폰 어레이 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 홀더의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 마이크로폰 홀더가 분해된 상태의 측면도이다.
도 5는 도 3의 마이크로폰 홀더가 결합된 상태의 측면도이다.
도 6은 마이크로폰 어레이 장치에 결합된 마이크로폰 홀더의 패턴들을 도시하는 도면이다.
도 7은 마이크로폰 어레이 장치에 결합된 마이크로폰 홀더의 다른 패턴을 도시하는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로폰 홀더 및 이를 구비한 마이크로폰 어레이 장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 어레이 장치가 사용되는 상태를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 마이크로폰 어레이 장치(100)는 고속철도차량(10)의 소음을 측정하기 위해, 선로로부터 소정 거리 이격된 위치에 설치된다.

고속철도차량(10)은 도 1의 화살표에 도시한 방향으로 진행하며, 각각 포토 센서가 부착된 제1 기둥(22)과 제2 기둥(24)가 설치되어, 고속철도차량(10)의 이동을 감지한다. 포토 센서는 발광 센서와 수광 센서가 한 쌍을 이루고 있으며, 선로 양쪽의 제1 기둥(22)과 제2 기둥(24)에 설치되어, 각각 스타트 트리거 센서와 엔드 트리거 센서로 작동한다. 고속철도차량(10)이 진입 쪽의 제1 기둥(22)을 통과시 스타트 트리거 센서가 작동하고, 고속철도차량(10)이 진출 쪽의 제2 기둥(24)을 통과 시 엔드 트리거 센서가 작동하여, 고속철도차량(10)의 통과 시간을 측정하면, 제1 기둥(22)과 제2 기둥(24) 사이의 간격은 미리 정해져 있으므로, 이를 이용하여, 고속철도차량(10)의 속도를 구할 수 있다.

제1 기둥(22)과 제2 기둥(24)에 설치된 포토 센서에 의해 감지된 측정 신호와, 마이크로폰 어레이 장치(100)에 부착된 복수의 마이크로폰에서 감지된 소음 측정 신호는 측정 데이터 수집 장치(40)로 전달되며, 측정 데이터 수집 장치(40)에 컴퓨터 등의 정보 처리 장치가 연결되어, 분석 작업을 수행할 수 있다.

도 2는 도 1의 마이크로폰 어레이 장치의 정면도이다.

도 2를 참조하면, 마이크로폰 어레이 장치(100)는 복수의 암(arm)(120)을 포함하며, 각각의 암(120)에는 소정 간격으로 마이크로폰 홀더(200)가 설치된다. 마이크로폰 어레이 장치(100)를 지면에 안정적으로 고정하기 위해 보조 프레임(140)이 추가적으로 구비될 수 있으며, 마이크로폰 어레이 장치(100)의 중심은 지상으로부터 소정 높이(h)에 위치하고, 이는 고속철도차량(10)의 선로의 높이와 관련하여 상대적으로 결정된다.

마이크로폰 홀더(200)에 마이크로폰이 삽입된 마이크로폰 어레이 장치(100)는 고속철도차량(10)의 선로로부터 소정 거리 이격된 위치에 위치한다. 고속철도차량(10)의 소음 측정 시, 고속철도차량(10)의 몸체의 특정 부위에 마이크로폰을 직접 부착하지 않고, 소정 거리 이격된 위치에 설치된 마이크로폰 어레이 장치(100)를 통해 간접적으로 소음 측정을 수행하는 이유는, 고속철도차량(10)의 소음원의 위치가 여러 곳에 분산되어 있고, 소음 특성 역시 차량의 속도에 따라 변하기 때문이다. 또한, 마이크로폰을 선로에 근접하여 위치시키게 되면, 고속으로 주행하는 고속철도차량(10)에 의한 공기 유동과 차량의 진동 등으로 인해 소음원 이외의 다른 소리들이 마이크로폰에 측정되므로, 마이크로폰 어레이 장치(100)는 선로로부터 소정 거리 이격된 위치에 설치된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 홀더의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 마이크로폰 홀더가 분해된 상태의 측면도이다. 또한, 도 5는 도 3의 마이크로폰 홀더가 결합된 상태의 측면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 마이크로폰 홀더(200)는 고정 몸체(220) 및 캡(240)을 포함하며, 선택적으로 페룰(ferrule)(240)을 더 포함한다.

고정 몸체(220)는 외측으로 돌출하는 돌출부(221)를 가지며, 돌출부(221)의 내측에 마이크로폰(300)의 일부를 수용하는 공간(222)이 구비된다.

돌출부(221)와 반대면에서 고정 몸체(220)는 도 2의 마이크로폰 어레이 장치(100)의 암(120)에 부착된다. 상기 부착되는 방식은, 나사결합, 용접 등 제한이 없으나, 본 실시예에서는, 나사결합 방법이 적용된다.

이를 위해, 고정 몸체(200)는 양단으로 연장하는 연장부(224)를 가지며, 연장부(224)에는 볼트(400)가 관통하기 위한 개구(226)가 형성된다.

캡(240)은 마이크로폰(300)이 관통하는 관통홀(242)을 가지며, 마이크로폰(300)이 관통홀(242)에 끼워진 상태에서 고정 몸체(220)의 돌출부(221)의 외주면에 결합한다. 캡(240)은 고정 몸체(220)의 돌출부(221)에 손쉽게 탈부착이 가능하므로, 마이크로폰(300)의 설치 및 분해를 용이하게 한다.

페룰(260)은 고정 몸체(220)의 돌출부(221)와 캡(240) 사이에 삽입되며, 비전도 물질로 이루어진다. 페룰(260)에 의해 마이크로폰(300)이 내경을 중심으로 위치가 고정되어 비틀림 및 진동이 방지되며, 페룰(260)은 비전도 물질로 이루어지므로, 금속적인 접촉이 방지되어 전기적 노이즈 발생을 차단할 수 있다.

도 6은 마이크로폰 어레이 장치에 결합된 마이크로폰 홀더의 패턴들을 도시하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 복수의 암(120)에 부착된 마이크로폰 홀더(200)는 교차 형태((a),(b)), 격자 형태(c) 또는 나선 형태(d)의 패턴을 이룬다.

고속철도차량(10)은 고속으로 마이크로폰 어레이 장치(100)의 측면을 지나가므로, 각각의 마이크로폰(300)에서 측정되는 음압 신호들 사이에는 상대적인 시간 지연이 발생하게 되고, 이를 적절히 보상하여야 소음원의 위치를 정확히 파악할 수 있게 된다. 또한, 고속철도차량(10)의 고속 주행으로 인한 도플러 효과와 소음원의 이동에 따른 마이크로폰(300)과의 거리 변화도 고려해야 한다.

따라서, 마이크로폰들(300)의 시간 지연, 도플러 효과 등의 요소를 적절히 보상 및 보정하기 위해, 마이크로폰들(300)을 효과적으로 배치해야 하며, 이러한 배치 패턴으로 도 6에 도시한 패턴들이 고려될 수 있다.

도 7은 마이크로폰 어레이 장치에 결합된 마이크로폰 홀더의 다른 패턴을 도시하는 도면이다.

도 7을 참조하면, 상대적으로 길이가 상이한 3개의 암(120a, 120b, 120c)이 원점을 중심으로 연속적으로 배치되며, 각각의 암(120a, 120b, 120c)에 부착되는 마이크로폰 홀더(200) 간의 간격(d1, d2, d3)도 상이하다.

마이크로폰(300) 간의 간격은 마이크로폰 어레이 장치(100)가 구분할 수 있는 음원의 주파수와 밀접하게 관련된다. 만약, 마이크로폰(300)의 간격이 측정하고자 하는 음원의 주파수의 파장보다 크게 되면, 실제 음원이 존재하지 않음에도 불구하고 측정에서는 음원이 발생하는 가상 음원(ghost image)가 생기게 된다. 따라서, 마이크로폰(300) 간의 간격은 측정하고자 하는 음원의 파장보다 작아야 한다.

한편, 인접하는 마이크로폰(300)에서 측정된 신호는 상관성(correlation)을 갖게 되며, 상기 상관성을 분석하여, 소음원의 정확한 위치를 추정하게 된다.

따라서, 마이크로폰(300)에서 측정된 신호의 측정 오차를 보정하고, 소음원의 정확한 위치를 추정하기 위해, 도 7과 같은 마이크로폰 홀더(200)의 패턴이 고려된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 고속철도차량
22: 제1 기둥
24: 제2 기둥
40: 측정 데이터 수집 장치
100: 마이크로폰 어레이 장치
200: 마이크로폰 홀더
220: 고정 몸체
221: 돌출부
222: 수용 공간
224: 연장부
226: 개구
240: 캡
242: 관통홀
260: 페룰
300: 마이크로폰
400: 볼트

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 마이크로폰을 고정하기 위한 마이크로폰 홀더; 및
   상기 마이크로폰 홀더가 부착되는 복수의 암(arm)을 포함하며,
   상기 마이크로폰 홀더는,
   외측으로 돌출하는 돌출부를 가지며, 상기 돌출부의 내측에 마이크로폰의 일불르 수용하는 공간이 구비되는 고정 몸체; 및
   상기 마이크로폰이 관통하는 관통홀을 가지며, 상기 마이크로폰이 관통홀에 끼워진 상태에서 상기 고정 몸체의 돌출부의 외주면에 결합하는 캡을 포함하며;
   각각의 암에 부착되는 마이크로폰 홀더의 간격이 변경가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로폰 어레이 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 고정 몸체는 양단으로 연장하는 연장부를 가지며, 상기 연장부에는 볼트가 관통하기 위한 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 어레이 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 마이크로폰 홀더는, 상기 고정 몸체의 돌출부와 상기 캡 사이에 삽입되며, 비전도 물질로 이루어진 페룰을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 어레이 장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 복수의 암에 부착된 마이크로폰 홀더는 교차 형태, 격자 형태 또는 나선 형태의 패턴을 이루는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 어레이 장치.
8. 삭제

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