KR20110073839A - 전기설비용 소음측정장치 - Google Patents

전기설비용 소음측정장치 Download PDF

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본 발명은 전기설비에서 발생되는 소음을 측정하는 전기설비용 소음측정장치에 관한 것이다. 본 발명은 소음을 주파수에 따른 전압신호로 변환하는 소음 검출부, 소정 주파수 대역의 상기 전압신호만 통과시키는 필터부 및 상기 소정 주파수 대역의 상기 전압신호를 근거로 제 1 음압값을 계산하는 제 1 제어부를 포함한다. 본 발명은 상기 전기설비의 주위에서 발생되는 소음을 제거하고 상기 전기설비에서 발생되는 소음의 크기만 측정한다.
Figure P1020090130601
소음측정장치, 전기설비용 소음측정장치, 필터, 대역통과필터

Description

전기설비용 소음측정장치{Noise measurement device for electrical equipment}
본 발명은 전기설비용 소음측정장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 전기설비에서 발생되는 소음을 측정하는 전기설비용 소음측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 소음은 소리의 일종으로서, 공기의 진동을 통하여 전달되는 파동이 사람의 귀에 있는 고막을 자극하는 방식으로 사람은 소음을 느낀다. 파동은 공기 압력이 변화됨으로써 사람의 고막을 울린다. 이때, 사람이 느낄 수 있는 가장 작은 음압은 0.00002N/m2이다. 사람이 느끼는 소리에 대한 감각은 이 수치를 기반으로 해서 로그함수적으로 상승되기 때문에 음압은 로그함수로 표현된다. 이때 음압의 단위는 dB(데시벨)이다.
하지만, 사람은 청각 구조의 특성상 주파수가 1000Hz 정도인 소리를 가장 큰 소리로 느낀다. 그리고 사람은 100Hz 정도의 소리를 가장 작은 소리로 느낀다. 따라서, 사람이 불쾌함을 느끼는 소음을 측정하는데 dB단위를 사용한 음압으로는 소음의 크기를 정확하게 측정할 수 없다. 따라서, 소음이 측정될 때는 사람이 들을 수 있는 주파수 특성을 보완한 단위인 dB(A)가 사용된다. 크기가 50dB(A) 이상의 소리가 발생되면 그 소리는 소음으로 판단된다.
본 발명은 전기설비의 주위에서 발생되는 소음을 제거하여 전기설비에서 발생되는 소음만 측정할 수 있는 전기설비용 소음측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 전기설비에서 발생되는 소음을 주파수에 따른 전압신호로 변환하는 소음 검출부와 상기 소음 검출부에 연결되어 소정 주파수 대역의 상기 전압신호만 통과시키는 필터부와 상기 소정 주파수 대역의 전압신호를 근거로 제 1 음압값으로 계산하는 제 1 제어부를 포함하는 전기설비용 소음측정장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, 전기설비에서 발생되는 소음을 소음 검출부가 주파수에 따른 전압신호로 변환하는 제 1 단계; 필터부가 소정 주파수 대역의 상기 전압신호만 통과시키는 제 2 단계; 및 제 1 제어부가 소정 주파수 대역의 상기 전압신호를 근거로 제 1 음압값으로 계산하는 제 3 단계;를 포함하는 전기설비용 소음측정방법을 제공한다.
본 발명의 전기설비용 소음측정장치는 소정 주파수 대역의 전압신호만 통과시키는 필터부를 사용함으로써 전기설비의 주위에서 발생되는 소음을 제거하고 절기설비에서 발생되는 소음만 측정한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기설비용 소음측정장치(100)의 일 실시예를 보여주는 블록도이다.
도 2는 전기설비에서 발생되는 소음을 주파수에 따라 변환한 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참고 하면, 전기설비용 소음측정장치(100)는 소음 검출부(110), 필터부(120), 제 1 제어부(130), 제 2 제어부(140) 및 출력장치(150)를 포함한다.
우리나라의 경우 상기 전기설비는 주파수가 60Hz인 전류를 공급받는다. 상기 전기설비는 60Hz의 조화주파수에서 소음 및 진동이 발생된다. 즉, 상기 전기설비에서 발생되는 소음은 60Hz의 배수성분에 분포된다.
소음 검출부(110)는 마이크로폰(111)을 포함한다. 마이크로폰(111)은 음파 또는 초음파를 받아서 그 진동에 대응되는 전기신호를 발생시킨다. 즉, 마이크로폰(111)은 전기설비(미도시)에서 발생되는 소음을 주파수에 따른 전압신호로 변환한다.
소음 검출부(110)는 프리앰프(112)를 포함한다. 프리앰프(112)는 마이크로폰에(111)에 연결되어 상기 전압신호를 전달받는다. 프리앰프(112)는 상기 전압신호를 전달받아 증폭한다.
소음 검출부(110)는 제 1 스위치(113)를 포함한다. 제 1 스위치(113)는 소음 검출부(110)를 필터부(120) 또는 제 2 제어부(140)에 선택적으로 연결한다. 제 1 스위치(113)에 의해 소음 검출부(110)가 필터부(120)에 연결되면 필터부(120)는 소정 주파수 대역의 상기 전압신호만 통과시킨다. 제 1 스위치(113)에 의해 소음 검 출부(110)가 제 2 제어부(140)에 연결되면 제 2 제어부(140)는 전 주파수 대역의 상기 전압신호를 제 2 음압값으로 계산한다.
소음 검출부(110)는 상기 전기설비에서 발생되는 소음을 주파수에 따른 상기 전압신호로 변환하고 상기 전압신호를 증폭함으로써 제 1 제어부(130) 또는 제 2 제어부(140)는 소음을 효과적으로 제 1 음압값 또는 상기 제 2 음압값으로 변환시킨다.
필터부(120)는 적어도 하나의 대역통과필터를 포함한다. 적어도 하나의 대역통과필터는 복수개의 대역통과필터(121, 122)를 포함한다. 복수개의 대역통과필터(121, 122)들은 제 1 중심주파수를 갖는 제 1 대역통과필터(121)를 포함한다. 또한, 복수개의 대역통과필터(121, 122)들은 제 2 중심주파수를 갖는 제 2 대역통과필터(122)를 포함한다. 제 1 대역통과필터(121)와 제 2 대역통과필터(122)는 병렬로 연결된다. 제 1 대역통과필터(121) 또는 제 2 대역통과필터(122)는 소음 검출부(110)로부터 상기 전압신호를 전달받아 소정 주파수 대역의 상기 전압신호만 통과시킨다.
이때, 제 1 대역통과필터(121)의 상기 제 1 중심주파수는 상기 전기설비에 공급되는 전류가 갖는 주파수(진동수)에 대응된다. 또는, 제 1 대역통과필터(121)의 상기 제 1 중심주파수는 상기 전압신호의 최대값에 해당하는 주파수인 소음의 지배주파수에 대응된다. 제 2 대역통과필터(122)의 상기 제 2 중심주파수는 상기 제 1 중심주파수와 상이한 주파수를 갖는다. 이때, 상기 제 2 중심주파수는 상기 제 1 중심주파수의 정수배이다.
예를 들어, 제 1 대역통과필터(121)가 상기 전류가 갖는 60Hz의 주파수에 대응되면 상기 제 1 중심주파수는 60Hz가 된다. 또한, 제 2 대역통과필터(122)의 상기 제 2 중심주파수는 상기 제 1 중심주파수에 정수배이므로 120Hz 또는 180Hz 등이 된다.
상기 제 1 중심주파수가 60Hz의 조화주파수에 대응됨으로써 제 1 대역통과필터(121)는 상기 전기설비의 주변에서 발생되는 잡음을 제거한다. 또한, 상기 제 2 중심주파수가 상기 제 1 중심주파수의 배수배가 됨으로써 제 2 대역통과필터(122)는 상기 전기설비의 주변에서 발생되는 잡음을 제거한다.
제1 대역통과필터(121)와 제 2 대역통과필터(122)는 상기 전기설비의 주변에서 발생되는 소음은 제거하고 상기 전기설비에서 발생되는 소음만 제 1 제어부(130)에 전달한다.
필터부(120)는 소음 검출부(110)를 복수개의 대역통과필터(121, 122)들에 선택적으로 연결하는 제 2 스위치(123)를 더 포함한다.
제 2 스위치(123)는 사용자의 선택에 의해 제 1 대역통과필터(121) 또는 제 2 대역통과필터(122)에 연결되어 소음 검출부(110)에서 발생되는 상기 전압신호를 전달한다. 또는, 제 2 스위치(123)는 사용자의 선택에 의해 복수의 대역통과필터(121, 122)들에 연결되어 소음 검출부(110)에서 발생되는 상기 전압신호를 전달한다. 제 2 스위치(123)에 의해 소음 검출부(110)에 연결된 대역통과필터(121, 122)들은 중심주파수 대역의 상기 전압신호만 통과시킨다.
제 1 제어부(130)는 제 1 주파수 분석회로(131)를 포함한다. 제 1 주파수 분 석회로(131)는 필터부(120)에 연결되어 소정 주파수 대역의 상기 전압신호를 합산한다. 이때, 각각의 주파수에 해당되는 상기 전압신호를 합산하기 위하여 FFT(Fast Fouier Transform)등의 수학공식이 사용된다.
제 1 제어부(130)는 제 1 청감보정회로(132)를 포함한다. 제 1 청감보정회로(132)는 상기 제 1 주파수 분석회로(131)의 합산된 상기 전압신호를 근거로 사람이 들을 수 있는 주파수 특성을 보완하여 dB(A)값으로 변환한 상기 제 1 음압값을 출력장치(150)로 출력한다.
제 1 제어부(130)에 의해 상기 전기설비에서 발생되는 소음을 측정한다.
제 2 제어부(140)는 제 2 주파수 분석회로(141)를 포함한다. 제 2 주파수 분석회로(141)는 소음 검출부(110)에 연결되어 전 주파수 대역의 상기 전압신호를 합산한다. 이때, 각각의 주파수에 해당되는 상기 전압신호를 합산하기 위하여 FFT등의 수학공식이 사용된다.
제 2 제어부(140)는 제 2 청감보정회로(412)를 포함한다. 제 2 청감보정회로(142)는 상기 제 2 주파수 분석회로(141)의 합산된 상기 전압신호를 근거로 사람이 들을 수 있는 주파수 특성을 보완하여 dB(A)값으로 변환한 상기 제 2 음압값을 출력장치(150)로 출력한다.
제 2 제어부(140)에 의해 상기 전기설비 및 상기 전기설비의 주위에서 발생되는 소음을 측정한다.
출력장치(150)는 제 1 제어부(130) 및 제 2 제어부(140)에 연결되어 상기 제 1 음압값 또는 상기 제 2 음압값을 출력한다. 이때, 출력장치(150)는 상기 제 1 음 압값 또는 상기 제 2 음압값의 결과값만 표시한다. 또는, 출력장치(150)는 상기 제 1 음압값 또는 제 2 음압값을 주파수에 따른 상기 전압신호 그래프와 결과값을 표시한다.
도 3은 본 발명에 따른 전기설비용 소음측정장치(100)의 일 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 3을 참고 하면, 전기설비용 소음측정장치(100)의 작동은 다음과 같다.
전기설비용 소음측정장치(100)는 상기 전기설비에서 발생되는 소음을 소음 검출부(110)가 주파수에 따른 전압신호로 변환하는 제 1 단계(S110)를 포함한다. 이때, 전기설비용 소음측정장치(100)는 상기 전기설비에서 소정거리 이격된 거리에 배치되어 상기 전기설비의 소음을 측정한다.
전기설비용 소음측정장치(100)는 소음 검출부(110)가 제 1 스위치(113)에 의해 필터부(120)에 연결되면(S120), 필터부(120)가 소정 주파수 대역의 상기 전압신호만 통과시키는 제 2 단계(S130)를 포함한다.
제 2 단계(S120)는 소음 검출부(110)가 제 1 스위치(113)에 의해 제 2 제어부(140)에 연결되면(S120), 제 2 제어부(140)가 전 주파수 대역의 상기 전압신호를 상기 제 2 음압값으로 계산하는 제 2-1 단계(S150)를 포함한다.
제 2 단계(S120)는 상기 전기설비에서 발생되는 소음을 주파수에 따른 상기 전압신호로 변환하는 제 2-2 단계(미도시)를 포함한다.
또한, 제 2 단계(S120)는 각각의 주파수에서 상기 전압신호의 최대값에 해당하는 상기 소음의 지배주파수를 추출하는 제 2-3 단계(미도시)를 포함한다.
또한, 제 2 단계(S120)는 필터부(120)에 포함된 복수개의 대역통과필터(121, 122)들 중 상기 지배주파수에 대응되는 중심주파수를 갖는 대역통과필터에 소음 검출부(110)를 연결하는 제 1-4 단계(미도시)를 포함한다.
상기 제 2-2 단계 내지 제 2-4 단계는 제 1 대역통과필터(121)의 상기 제 1 중심주파수를 결정할 때 사용된다. 또는, 상기 제 2-2 단계 및 제 2-3 단계는 제 2 대역통과필터(122)의 상기 제 2 중심주파수를 결정할 때 사용된다.
상기 제 2-2 단계 내지 제 2-4 단계에 의해 제 1 대역통과필터(121) 및 제 2 대역통과필터(122)는 상기 전압신호의 최대값에 해당하는 주파수인 소음의 지배주파수에 대응된다.
전기설비용 소음측정장치(100)는 제 1 제어부(130)가 필터부(120)를 통과한 소정 주파수 대역의 상기 전압신호를 근거로 상기 제 1 음압값을 계산하는 제 3 단계(S140)를 포함한다.
전기설비용 소음측정장치(100)는 상기 제 1 음압값 또는 제 2 음압값을 출력하는 제 4 단계(S160)를 더 포함한다.
본 발명은 제 1 제어부(130)에 의해 소정 주파수 대역의 상기 전압신호의 상기 제 1 음압값을 계산함으로써 상기 전기설비에서 발생되는 소음을 정확하게 측정한다.
상기 전기설비는 내부 또는 외부에 고장이 발생되면 특정 주파수 대역에서 소음이 발생된다. 즉, 특정 주파수 대역이 상기 전압신호의 최대값을 갖는다. 본 발명은 상기 전기설비의 고장 시 특정 주파수에서 발생되는 소음만 검출함으로써, 상기 전기설비의 고장원인 파악한다.
이상, 본 발명의 실시예를 참조로 전기설비용 소음측정장치(100)에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
도 1은 본 발명에 따른 전기설비용 소음측정장치의 일 실시예를 보여주는 블록도이다.
도 2는 전기설비에서 발생되는 소음을 주파수에 따라 변환한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기설비용 소음측정장치의 일 실시예를 보여주는 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100: 전기설비용 소음측정장치
110: 소음 검출부
120: 필터부
130: 제 1 제어부
140: 제 2 제어부
150: 출력장치

Claims (11)

  1. 전기설비에서 발생되는 소음을 주파수에 따른 전압신호로 변환하는 소음 검출부와
    상기 소음 검출부에 연결되어 소정 주파수 대역의 상기 전압신호만 통과시키는 필터부와
    상기 소정 주파수 대역의 전압신호를 근거로 제 1 음압값으로 계산하는 제 1 제어부를 포함하는 전기설비용 소음측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소음 검출부에 연결되어 전 주파수 대역의 상기 전압신호를 제 2 음압값으로 계산하는 제 2 제어부를 구비하는 전기설비용 소음측정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 음압값을 출력하는 출력장치를 구비하는 전기설비용 소음측정장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터부는 적어도 하나의 대역통과필터가 연결되는 전기설비용 소음측정장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 적어도 하나의 대역통과필터는 복수개의 상기 대역통과필터를 포함하고 상기 복수개의 대역통과 필터들은,
    1 중심주파수를 갖는 제 1 대역통과필터와
    상기 제 1 중심주파수와 상이한 제 2 중심주파수를 갖는 제 2 대역통과필터가 병렬로 연결된 전기설비용 소음측정장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 2 중심주파수는 상기 제 1 중심주파수의 정수배인 전기설비용 소음측정장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 소음 검출부를 상기 필터부 또는 제 2 제어부에 선택적으로 연결시키는 제 1 스위치를 구비하는 전기설비용 소음측정장치.
  8. 전기설비에서 발생되는 소음을 소음 검출부가 주파수에 따른 전압신호로 변환하는 제 1 단계;
    필터부가 소정 주파수 대역의 상기 전압신호만 통과시키는 제 2 단계; 및
    제 1 제어부가 소정 주파수 대역의 상기 전압신호를 근거로 제 1 음압값으로 계산하는 제 3 단계;를 포함하는 전기설비용 소음측정방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 2 단계는 상기 제 2 제어부가 전 주파수 대역의 상기 전압신호를 제 2 음압값으로 계산하는 제 2-1 단계를 포함하는 전기설비용 소음측정방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 2 단계는 상기 전기설비에서 발생되는 소음을 주파수에 따른 상기 전압신호로 변환하는 제 2-2 단계;
    각각의 주파수에서 상기 전압신호의 최대값에 해당하는 상기 소음의 지배주파수를 추출하는 제 2-3 단계;
    상기 필터부에 포함된 다수의 대역통과필터들 중 상기 지배주파수에 대응되는 중심주파수를 갖는 상기 대역통과필터에 상기 소음 검출부를 연결하는 제 2-4 단계;를 포함하는 전기설비용 소음측정방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 1 음압값 또는 제 2 음압값을 출력하는 제 4 단계를 더 포함하는 전기설비용 소음측정방법.
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