KR102179707B1 - 마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치 - Google Patents

마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 관형의 임피던스 튜브를 갖는 레조네이터 성능평가 장치에 교체 가능하게 결합되는 마이크로폰 어댑터로서, 상기 임피던스 튜브의 측면 절개부에 결합되고, 상기 임피던스 튜브의 내측면과 동일한 곡면 형상을 갖는 튜브 체결면; 및 상측으로부터 마이크로폰이 착탈가능하게 결합되며, 상면으로부터 상기 튜브 체결면에 이르도록 관통 형성된 관통공;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로폰 어댑터를 제공한다.

Description

마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치{MICROPHONE ADAPTOR AND RESONATOR TEST DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량용 터보차져 레조네이터 등의 소음 성능 평가에 사용가능한 마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치에 관한 것이다.
레조네이터(resonator: 공명기)는 공명 현상을 이용하여 자동차 배기음 등의 소음을 감소시키는 장치로서, 감소시키고자 하는 소음의 주파수에 맞추어 형상 및 치수가 결정된다.
이러한 레조네이터의 성능(소음) 평가를 위해서, 일반적으로 흡음제의 흡음성능을 평가하기 위한 국제규격인 ISO-10534-2에 따른 임피던스 튜브(impedance tube) 개념을 사용하여 평가 장비를 구성하게 된다. 임피던스 튜브는 관경에 따라 평가되는 주파수 범위가 변경되므로 적절한 관경의 선택이 중요하다.
즉, 임피던스 튜브를 이용한 레조네이터 성능평가 장치를 이용하여, 예컨대 차량용 터보차져 레조네이터 등의 실제 소음 성능을 측정할 수 있으며, 이를 통해 수치해석 등을 통해 디자인한 레조네이터의 신뢰성을 확인할 수 있다.
일반적으로 레조네이터 성능평가 장치는 임피던스 튜브에 레조네이터를 장착한 후 음원을 통해 소음을 입력한 다음, 마이크로폰을 통해 출력된 음압값을 이용하여 레조네이터의 음향 성능을 측정하게 된다. 여기서, 임피던스 튜브의 관경, 및 마이크로폰의 간격과 종류에 따라 측정할 수 있는 주파수 범위가 달라지게 된다.
그런데 통상 임피던스 튜브의 관경은 정해져 있고, 또한 종래의 레조네이터 성능평가 장치에서는 마이크로폰의 간격이나 종류도 정해져 있기 때문에, 측정할 수 있는 주파수 범위가 고정되어 있다(특허문헌1 및 특허문헌2 참조). 따라서, 레조네이터의 목적에 따라 측정 주파수 범위가 변경될 경우에도, 별도의 성능평가 장치를 사용하지 않고 간단하고 효율적으로 성능평가를 수행할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
특허문헌1: 대한민국 등록특허공보 제10-1175899호 (2012. 08. 21 공고) 특허문헌2: 대한민국 공개특허공보 제1998-046354호 (1998. 09. 15. 공개)
본 발명은 전술한 선행기술들의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차량용 터보차져 레조네이터 등의 소음 성능 평가에 사용가능한 마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치를 제공하는 것이다.
특히 본 발명은, 레조네이터의 목적에 따라 측정 주파수 범위가 변경될 경우에도, 별도의 성능평가 장치를 사용하지 않고 간단하고 효율적으로 성능평가를 수행할 수 있는 마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 관형의 임피던스 튜브를 갖는 레조네이터 성능평가 장치에 교체 가능하게 결합되는 마이크로폰 어댑터로서, 상기 임피던스 튜브의 측면 절개부에 결합되고, 상기 임피던스 튜브의 내측면과 동일한 곡면 형상을 갖는 튜브 체결면; 및 상측으로부터 마이크로폰이 착탈가능하게 결합되며, 상면으로부터 상기 튜브 체결면에 이르도록 관통 형성된 관통공;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로폰 어댑터를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 관통공은 복수개 마련되고, 복수개의 상기 관통공에 각각 마이크로폰이 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복수개의 관통공의 직경 및 간격 중 하나 이상은 상기 레조네이터 성능평가 시의 측정주파수 범위에 따라 결정될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 레조네이터 성능평가 장치로서, 양단이 개방되고 제1 마이크로폰 어댑터가 장착 가능한 제1 임피던스 튜브; 양단이 개방되고 제1 마이크로폰 어댑터가 장착 가능한 제2 임피던스 튜브; 상기 제1 임피던스 튜브의 일단에 설치되는 음원부; 상기 제1 임피던스 튜브의 타단에 설치되며, 레조네이터의 일측과 결합가능한 제1 체결부; 및 상기 제2 임피던스 튜브의 일단에 설치되며, 레조네이터의 타측과 결합가능한 제2 체결부;를 포함하며, 상기 제1 및 제2 마이크로폰 어댑터 각각은, 상기 제1 및 제2 임피던스 튜브의 측면 절개부에 결합되고, 상기 제1 및 제2 임피던스 튜브의 내측면과 동일한 곡면 형상을 갖는 튜브 체결면; 및 상측으로부터 제1 및 제2 마이크로폰이 착탈가능하게 결합되며, 상면으로부터 상기 튜브 체결면에 이르도록 관통 형성된 관통공;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 레조네이터 성능평가 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 관통공은 복수개 마련되고, 복수개의 상기 관통공에 각각 마이크로폰이 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 복수개의 관통공의 직경 및 간격 중 하나 이상은 상기 레조네이터 성능평가 시의 측정주파수 범위에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부는 레조네이터의 치수에 따라 다수개로 마련되며, 각각 상기 제1 임피던스 튜브 및 상기 제2 임피던스 튜브에 탈착가능하게 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량용 터보차져 레조네이터 등의 소음 성능 평가에 사용가능한 마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 레조네이터의 목적에 따라 측정 주파수 범위가 변경될 경우에도, 별도의 성능평가 장치를 사용하지 않고 간단하고 효율적으로 성능평가를 수행할 수 있는 마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레조네이터 성능평가 시스템의 개략도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 시스템에 구비된 레조네이터 성능평가 장치의 구성도이다.
도 4는 도 2에 따른 레조네이터 성능평가 장치에 있어서 임피던스 튜브 및 마이크로폰 어댑터의 상세 구성도이다.
도 5는 도 4에 따른 마이크로폰 어댑터의 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 4에 따른 임피던스 튜브의 상세 설계도이다.
도 7은 도 4에 따른 마이크로폰 어댑터의 상세 설계도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 장치 및 시스템을 이용하여 레조네이터 성능을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 전체적인 레조네이터 성능평가 시스템에 대해 설명한 후, 레조네이터 성능평가 장치 및 마이크로폰 어댑터의 구체적인 구성을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레조네이터 성능평가 시스템의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 레조네이터 성능평가 시스템은 레조네이터(1)의 소음 관련 성능을 측정할 수 있는 레조네이터 성능평가 장치(10)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템은 측정 소프트웨어를 탑재한 컴퓨터(20), 고속 푸리에 변환(FFT) 분석기(30), 전치 증폭기(preamplifier)(40), 및 전력 증폭기(power amplifier)(50)를 더 포함할 수 있다. 이들 컴퓨터(20), FFT 분석기(30), 전치 증폭기(40), 및 전력 증폭기(50)를 총칭하여 제어부라 한다. 다만, 제어부는 이에 한정하는 용어는 아니며, 후술하는 마이크로폰 및 음원부와 전기적으로 연결되어 신호 출력, 입력 및 연산이 가능한 임의의 구성이기만 하면 모두 제어부라 할 수 있다.
레조네이터 성능평가 시스템은 크게 3가지 파트로 구별할 수 있다.
먼저, 소프트웨어를 탑재한 컴퓨터(20)는 전체 평가(transmission loss) 알고리즘을 프로그램화하여 구동하는 부분으로서, 데이터 수집기에서 받은 결과를 분석하여 그래프로 나타낼 수 있다.
다음으로, FFT 분석기(30), 전치 증폭기(40), 및 전력 증폭기(50)는 소프트웨어 신호를 변경하여 데이터를 입출력할 수 있는 데이터 수집기로서, 출력단자는 음원(소음원) 소스를 전력 증폭기(50)로 출력하며, 입력단자는 마이크로폰에서 측정된 신호를 전치 증폭기(40)를 거쳐 입력받을 수 있다.
마지막으로, 레조네이터 성능평가 장치(10)는 임피던스 튜브 원리를 이용하여, 소프트웨어에서 보내는 신호를 전력 증폭기(50)에서 증폭하여 스피커로 소음을 재생하며, 레조네이터 입구 및 출구 측에서 마이크로폰으로 측정된 음압을 다시 데이터 수집기로 출력할 수 있다.
다음으로 레조네이터 성능평가 장치 및 마이크로폰 어댑터의 구성을 구체적으로 살펴보기로 한다. 도 2 및 도 3은 도 1의 시스템에 구비된 레조네이터 성능평가 장치의 구성도, 도 4는 도 2에 따른 레조네이터 성능평가 장치에 있어서 임피던스 튜브 및 마이크로폰 어댑터의 상세 구성도, 도 5는 도 4에 따른 마이크로폰 어댑터의 개략적인 평면도, 도 6은 도 4에 따른 임피던스 튜브의 상세 설계도이다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 레조네이터 성능평가 장치(10)는 레조네이터(1)의 소음 성능을 평가하는 장치로서, 제1 임피던스 튜브(100), 제2 임피던스 튜브(200), 음원부(300), 제1 체결부(400), 및 제2 체결부(500)를 포함할 수 있다. 레조네이터(1)는 예컨대 차량용 터보차져 레조네이터일 수 있다.
제1 임피던스 튜브(100)의 양단은 개방되어 있으며, 제1 마이크로폰 어댑터(120)가 장착 가능할 수 있다. 이 제1 마이크로폰 어댑터(120)에 제1 마이크로폰(110)이 장착될 수 있다. 제1 마이크로폰 어댑터(120)는 예컨대 아크릴 수지로 제조될 수 있으나, 이러한 소재로 한정되는 것은 아니다.
제1 임피던스 튜브(100)는 예컨대 스테인리스 스틸로 제조될 수 있으나, 이러한 소재로 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 임피던스 튜브(100)는 관내 음파의 반사를 최대한 줄이기 위해, 즉 소음이 관을 통과하며 전파될 때 이상적인 정현파(평면파)를 생성하기 위하여, 굴곡이 없는 완전한 직관 형태가 바람직하나, 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다.
제1 임피던스 튜브(100) 및 제1 마이크로폰 어댑터(120)의 구체적인 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 제1 임피던스 튜브(100)의 일단(101)에는 음원부(300)가 설치될 수 있고, 그 타단(102)에는 제1 체결부(400)가 설치될 수 있다. 구체적으로, 제1 임피던스 튜브(100)의 타단(102)에는 제1 튜브 확관부(103)가 마련되고, 이 제1 튜브 확관부(103)에 제1 체결부(400)의 제1 체결 확관부(402)가 볼트 결합, 또는 기타 방식으로 결합될 수 있다.
다음으로, 제2 임피던스 튜브(200)의 양단은 개방되어 있으며, 제2 마이크로폰 어댑터(220)가 장착 가능할 수 있다. 이 제2 마이크로폰 어댑터(220)에 제2 마이크로폰(210)이 장착될 수 있다.
제2 임피던스 튜브(200)의 형상, 기능, 소재 등은 제1 임피던스 튜브(100)와 유사하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 한편, 제2 임피던스 튜브(200)는 제1 임피던스 튜브(100)와 동축 상에 설치될 수 있다.
제2 임피던스 튜브(200)의 일단(201)에는 제2 체결부(500)가 설치될 수 있고, 그 타단(202)에는 캡부(230)가 탈착가능하게 결합될 수 있다. 구체적으로, 제2 임피던스 튜브(200)의 일단(201)에는 제2 튜브 확관부(203)가 마련되고, 이 제2 튜브 확관부(203)에 제2 체결부(500)의 제2 체결 확관부(502)가 볼트 결합, 또는 기타 방식으로 결합될 수 있다.
캡부(230)는 스테인리스 스틸로 제조될 수 있으나, 이러한 소재로 한정되는 것은 아니다.
캡부(230)는 레조네이터(1)의 성능 평가시 제2 임피던스 튜브(200)에 탈착될 수 있다. 레조네이터(1)의 입출구에서의 음향 파워(sound power) 차이를 투과손실(transmission loss: TL)이라 할 때, TL 평가는 하나의 샘플 당 2회 이루어질 수 있다. 즉, 1회 평가시 캡부(230)를 제2 임피던스 튜브(200)에 결합한 상태에서 평가를 수행하고, 나머지 1회 평가시 캡부(230)를 제2 임피던스 튜브(200)에 결합하지 않은 상태에서 평가를 수행함으로써, 알고리즘 상 함수의 미지수를 구할 수 있게 된다.
다음으로, 음원부(300)는 제1 임피던스 튜브(100)의 일단(101)에 브라켓(130)을 개재하여 설치될 수 있다. 음원부(300)는 예컨대 스피커일 수 있으며, 소프트웨어에서 보내는 신호가 전략 증폭기(50)를 거쳐 스피커로 소음이 재생될 수 있다(도 1 참조). 브라켓(130)은 스테인리스 스틸일 수 있으나, 이러한 소재로 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1 임피던스 튜브(100) 및 제2 임피던스 튜브(200)의 관경(직경)에 따라 레조네이터(1)의 소음 성능 평가 주파수 범위가 결정된다. 달리 말하면, 평가 주파수 범위에 따라 제1 임피던스 튜브(100) 및 제2 임피던스 튜브(200)의 관경이 정해지므로, 제1 및 제2 임피던스 튜브(100; 200)와 관경이 다른 레조네이터(1)를 체결하기 위해서는 별도의 조립 플랜지 구성이 필요하다. 즉, 조립 플랜지 구성에 따라 같은 임피던스 튜브로 다양한 관경의 레조네이터를 평가하는 것이 가능하게 된다. 본 발명의 일실시예에 있어서 조립 플랜지 구성은 제1 체결부(400) 및 제2 체결부(500)를 의미한다.
제1 체결부(400)는 제1 임피던스 튜브(100)의 타단(102)에 설치되며, 레조네이터(1)의 일측과 결합가능할 수 있다. 구체적으로 제1 체결부(400)는, 레조네이터(1)와 결합하는 제1 플랜지(401)와, 제1 임피던스 튜브(100)의 제1 튜브 확관부(103)와 결합되는 제1 체결 확관부(402)로 이루어질 수 있다.
유사하게, 제2 체결부(500)는 제2 임피던스 튜브(200)의 일단(201)에 설치되며, 레조네이터(1)의 타측과 결합가능할 수 있다. 구체적으로 제2 체결부(500)는, 레조네이터(1)와 결합하는 제2 플랜지(501)와, 제2 임피던스 튜브(200)의 제2 튜브 확관부(203)와 결합되는 제2 체결 확관부(502)로 이루어질 수 있다.
제1 체결부(400) 및 제2 체결부(500)는 스테인리스 스틸로 이루어질 수 있으나, 이러한 소재로 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1 체결부(400) 및 제2 체결부(500)는 레조네이터(1)의 치수에 따라 다수개로 마련될 수 있으며, 각각 제1 임피던스 튜브(100) 및 제2 임피던스 튜브(200)에 탈착가능하게 결합될 수 있다.
제1 체결부(400)는 제1 임피던스 튜브(100)의 관경과 레조네이터(1)의 입구측 관경에 따라 그 형상이 정해질 수 있다. 마찬가지로, 제2 체결부(500)는 제2 임피던스 튜브(200)의 관경과 레조네이터(1)의 출구측 관경에 따라 그 형상이 정해질 수 있다.
제1 체결부(400) 및 제2 체결부(500)를 다수개 마련함으로써 다양한 레조네이터(1)에 대응할 수 있게 된다. 즉, 각기 다른 형상을 가진 다수개의 제1 체결부(400) 및 제2 체결부(500)를 교체가능하게 준비함으로써, 피측정 대상인 레조네이터(1)의 내경이나 크기가 다양하게 주어지는 경우에도, 동일한 레조네이터 성능평가 장치(10)를 사용할 수 있게 된다. 즉, 다양한 형상의 레조네이터(1)에 대해 대응가능하면서도, 사용자의 사용편의성이 높고, 경제성도 높으며, 측정 신뢰도도 훼손되지 않을 수 있다.
한편, 제 1 임피던스 튜브(100) 및 제2 임피던스 튜브(200)는 각각 제1 지지대(600) 및 제2 지지대(700)에 의해 지면 또는 소정의 표면 상에 안정적으로 지지될 수 있다. 제1 지지대(600) 및 제2 지지대(700)는 진동 및 열에 대한 차폐기능을 갖춘 것일 수 있다. 제1 지지대(600) 및 제2 지지대(700)의 형상이나 소재 등에 대해 특별한 제한은 없다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 레조네이터 성능평가 장치(10)는 제어부를 더 포함할 수 있다. 제어부는 제1 마이크로폰(110), 제2 마이크로폰(210), 및 음원부(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부는 음원부(300)에 음원 소스를 출력할 수 있으며, 레조네이터(1)의 상류 및 하류에 각각 위치하는 제1 마이크로폰(110) 및 제2 마이크로폰(210)으로부터 측정된 음압 신호를 입력받을 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레조네이터 성능 평가 시스템은, 제1 마이크로폰(110)이 마련된 제1 임피던스 튜브(100), 제2 마이크로폰(210)이 마련된 제2 임피던스 튜브(200), 및 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 임피던스 튜브(100)와 제2 임피던스 튜브(200)의 사이에 레조네이터(1)의 양측이 체결될 수 있도록, 제1 임피던스 튜브(100)와 제2 임피던스 튜브(200)에 각각 교체 가능한 제1 체결부(400) 및 제2 체결부(500)가 마련될 수 있다.
제어부는, 제1 임피던스 튜브(100)의 일단(101)에 설치된 음원부(300)를 통해 소음을 출력하고, 또한 제1 마이크로폰(110) 및 제2 마이크로폰(210)을 통해 음압을 입력받아, 레조네이터(1)의 음향 성능을 평가할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 7을 이용하여 임피던스 튜브 및 마이크로폰 어댑터의 구체적인 구성을 살펴보기로 한다.
제1 임피던스 튜브(100) 및 제2 임피던스 튜브(200)는 형태, 기능, 소재 등이 동일하거나 유사한 구성이며, 제1 마이크로폰 어댑터(120) 및 제2 마이크로폰 어댑터(220) 역시 그 형태, 기능, 소재 등일 동일하거나 유사한 구성이다. 도 4 내지 도 7, 및 이하의 설명은 제1 임피던스 튜브(100) 및 제1 마이크로폰 어댑터(120)를 대상으로 하나, 이러한 설명은 제2 임피던스 튜브(200) 및 제2 마이크로폰 어댑터(220)에도 동일하게 적용된다. 따라서, 이하에서 임피던스 튜브는 제1 및 제2 임피던스 튜브(100; 200) 중 어느 하나 또는 둘 다를 의미하고, 마이크로폰 어댑터는 제1 및 제2 마이크로폰 어댑터(120; 220) 중 어느 하나 또는 둘 다를 의미하며, 그 역도 성립하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰 어댑터는 관형의 임피던스 튜브를 갖는 레조네이터 성능평가 장치에 교체 가능하게 결합될 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 마이크로폰 어댑터(120)는 튜브 체결면(121) 및 관통공(123)을 포함할 수 있다.
튜브 체결면(121)은 제1 임피던스 튜브(100)의 측면(104)의 절개부(105)에 결합되며, 제1 임피던스 튜브(100)의 내측면과 동일한 곡면 형상을 가질 수 있다. 이를 통해, 절개부(105)가 마련됨에도 불구하고 제1 임피던스 튜브(100)의 내측면이 굴곡이 없는 완전한 형태의 직관을 유지하게 되고, 따라서 이상적인 정현파를 생성할 수 있게 된다.
관통공(123)은 상측으로부터 제1 마이크로폰(110)이 착탈가능하게 결합되며, 상면(122)으로부터 튜브 체결면(121)에 이르도록 관통 형성된다.
구체적으로 도 6을 참조하면, 제1 임피던스 튜브(100)의 측면(104)에 직사각 형상의 절개부(105)가 마련되나, 반드시 이런 형상으로 한정되는 것은 아니다. 절개부(105)는 제1 임피던스 튜브(100)의 중앙측, 즉 제1 임피던스 튜브(100)의 일단(101)과 타단(102) 사이에 배치될 수 있다. 참고로, 도 6의 (a)는 제1 임피던스 튜브(100)의 평면도, (b)는 제1 임피던스 튜브(100)의 정면도, (c)는 제1 임피던스 튜브(100)의 우측면도이다.
다음으로 도 7을 참조하면, 제1 마이크로폰 어댑터(120)의 상면(122)에서 하측의 튜브 체결면(121)에 이르도록 복수개의 관통공(123)이 마련될 수 있다. 이 복수개의 관통공(123)에 각각 제1 마이크로폰(110)이 결합될 수 있다. 튜브 체결면(121)은 제1 임피던스 튜브(100)의 내측면 형상과 동일한 곡면 형상을 가지면서 절개부(105)를 완전히 덮을 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 참고로, 도 7의 (a)는 제1 마이크로폰 어댑터(120)의 평면도, (b)는 제1 마이크로폰 어댑터(120)의 정면도, (c)는 제1 마이크로폰 어댑터(120)의 우측면도이다.
제1 마이크로폰 어댑터(120)에는 복수개의 관통공(123)이 마련될 수 있으며, 이 복수개의 관통공(123)의 직경 및 간격(피치) 중 하나 이상은 레조네이터(1) 성능평가 시의 측정 주파수 범위에 따라 결정될 수 있다.
레조네이터 성능평가 장치(10)에 있어서, 측정 가능한 주파수 범위는 임피던스 튜브의 관경과 마이크로폰의 종류 및 간격에 따라 정해진다. 본 발명에서는 교체 가능한 마이크로폰 어댑터를 다수개 구비함으로써, 레조네이터의 목적에 따라 측정 주파수 범위가 변경될 때, 따로 임피던스 튜브를 제작하지 않고 마이크로폰 어댑터만 교체함으로써 대응할 수 있게 된다. 또한, 마이크로폰의 크기나 종류에 따라 마이크로폰 어댑터에 마련되는 관통공의 관경도 변경할 수 있게 된다.
예컨대 도 5를 참조하면, 도 5의 (a)와 (b)는 마이크로폰의 종류 및 크기에 따라 관통공(123a; 123b)의 관경을 변경한 모습을 알 수 있다(관통공 사이의 간격은 동일). 도 5의 (b)와 (c)는 측정 주파수 범위에 따라 마이크로폰 사이의 간격을 변경한 모습을 알 수 있다(관통공의 관경은 동일). 이와 같이 마이크로폰의 종류 및 크기와 측정 주파수 범위에 따라 적절한 마이크로폰 어댑터의 선택이 가능하다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치를 이용하여 실제 레조네이터를 실차 측정에 앞서 평가하는 과정에 대해 설명하기로 한다. 도 8 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 장치 및 시스템을 이용하여 레조네이터 성능을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
먼저, 레조네이터(1)의 입출구에서의 음향 파워 차이인 투과손실(TL)은 다음 식과 같이 계산된다. 참고로, 레조네이터 성능평가 장치(10)는 음향파워의 감쇄 크기를 측정하는 것이다.
Figure 112019112029324-pat00001
(식1)
여기서, W는 음향 파워를, 아래첨자 i 및 o는 각각 레조네이터의 입력 및 출력 측을 나타낸다.
Figure 112019112029324-pat00002
,
Figure 112019112029324-pat00003
(식2)
여기서, P는 음압, S는 튜브 단면, ρ는 밀도, c는 음속을 나타낸다.
입력 및 출력 측에서의 튜브 단면이 동일할 경우, 위 식 (1) 및 (2)에 따라 투과손실(TL)은 다음과 같다.
Figure 112019112029324-pat00004
(식3)
도 8은 레조네이터의 성능평가에 있어서 투과손실을 나타내는 것으로, 주파수별 감쇄값(dB)으로 결과치가 측정됨을 보여준다. 이 그래프에서 해석 예측값과 평가 결과가 잘 일치함을 알 수 있다.
다음으로 도 9는 레조네이터 성능평가 중의 측정값을 도시한 그래프로서, x축은 각각 주파수(Hz)를 나타낸다. 도 9의 상측 그래프는 각 마이크로폰의 주파수별 음압 FFT를 측정한 값(FRF)을 나타내고 있으며, 도 9의 중간 그래프는 각 마이크로폰의 음압 위상(phase)을 나타낸다. 도 9의 하측 그래프는 코히어런스(coherence)로서 주파수별 측정값의 신뢰성을 나타낸다. 이 값이 1에 가까우면 신뢰성이 상승한 것을 의미한다.
마지막으로 도 10은 레조네이터 성능평가가 완료된 후 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 이 그래프는 최종 투과손실(TL)을 나타내는데, 레조네이터의 입출구 측 FRF 값을 log 스케일로 뺀 값이 투과손실(TL)이 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치를 이용하여, 차량용 터보차져 레조네이터 등의 소음 성능을 실차 측정 이전 단계에서 경제적이고 신뢰성있게 평가할 수 있다. 특히 레조네이터의 목적에 따라 측정 주파수 범위가 변경될 경우에도, 별도의 성능평가 장치를 사용하지 않고 간단하고 효율적으로 성능평가를 수행할 수 있는 마이크로폰 어댑터 및 이를 갖는 레조네이터 성능평가 장치를 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 레조네이터
10 레조네이터 성능평가 장치
100 제1 임피던스 튜브
105 절개부
110 제1 마이크로폰
120 제1 마이크로폰 어댑터
121 튜브 체결면
123 관통공
200 제2 임피던스 튜브
210 제2 마이크로폰
220 제2 마이크로폰 어댑터
230 캡부
300 음원부
400 제1 체결부
500 제2 체결부

Claims (7)

  1. 관형의 임피던스 튜브를 갖는 레조네이터 성능평가 장치에 교체 가능하게 결합되는 마이크로폰 어댑터로서,
    상기 임피던스 튜브의 측면 절개부에 결합되는 튜브 체결면; 및
    상측으로부터 마이크로폰이 착탈가능하게 결합되며, 상면으로부터 상기 튜브 체결면에 이르도록 관통 형성된 관통공;
    을 포함하며,
    상기 관통공은 복수개 마련되고, 복수개의 상기 관통공에 각각 마이크로폰이 결합되며,
    상기 복수개의 관통공의 직경 및 간격 중 하나 이상은 상기 레조네이터 성능평가 시의 측정주파수 범위에 따라 결정되며,
    상기 절개부는 상기 임피던스 튜브의 측면에 직사각 형상으로 마련되고, 상기 튜브 체결면은 상기 임피던스 튜브의 내측면과 동일한 곡면 형상을 가지면서 상기 절개부 전체를 덮을 수 있는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는, 마이크로폰 어댑터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 레조네이터 성능평가 장치로서,
    양단이 개방되고 제1 마이크로폰 어댑터가 장착 가능한 제1 임피던스 튜브;
    양단이 개방되고 제1 마이크로폰 어댑터가 장착 가능한 제2 임피던스 튜브;
    상기 제1 임피던스 튜브의 일단에 설치되는 음원부;
    상기 제1 임피던스 튜브의 타단에 설치되며, 레조네이터의 일측과 결합가능한 제1 체결부; 및
    상기 제2 임피던스 튜브의 일단에 설치되며, 레조네이터의 타측과 결합가능한 제2 체결부;
    를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 마이크로폰 어댑터 각각은,
    상기 제1 및 제2 임피던스 튜브의 측면 절개부에 결합되는 튜브 체결면; 및
    상측으로부터 제1 및 제2 마이크로폰이 착탈가능하게 결합되며, 상면으로부터 상기 튜브 체결면에 이르도록 관통 형성된 관통공;
    을 포함하며,
    상기 관통공은 복수개 마련되고, 복수개의 상기 관통공에 각각 마이크로폰이 결합되며,
    상기 복수개의 관통공의 직경 및 간격 중 하나 이상은 상기 레조네이터 성능평가 시의 측정주파수 범위에 따라 결정되며,
    상기 절개부는 상기 제1 및 제2 임피던스 튜브의 측면에 직사각 형상으로 마련되고, 상기 튜브 체결면은 상기 제1 및 제2 임피던스 튜브의 내측면과 동일한 곡면 형상을 가지면서 상기 절개부 전체를 덮을 수 있는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    는 것을 특징으로 하는, 레조네이터 성능평가 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부는 레조네이터의 치수에 따라 다수개로 마련되며, 각각 상기 제1 임피던스 튜브 및 상기 제2 임피던스 튜브에 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는, 레조네이터 성능평가 장치.
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