진동소음론 실험

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2011.03.15 / 2019.12.24
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목차: <목차>
1. 실험 목적
2. 배경 이론
2.1. Wave Equation
2.2. 음압 (Acoustic Pressure), SPL (Sound Pressure Level)
2.3. Adding & Subtracting Decibel
2.4. Weighted Sound Level
2.5. Octave Band & 1/3 Octave Band Analysis
2.6. PSIL(Preferred Speech Interference Level)
3. 실험 장비 및 환경
3.1. 실험 장비
3.1.1. 소음 측정기 (sound-level meter A-Type)
3.1.2. 소음 원
3.2. 실험 환경
3.2.1. 실험 장소
3.2.2. 기상상태
4. 실험 종류
4.1. Ambient Noise 측정(weight 없음)
4.1.1. 평평한 대지(벽이 없는 경우)
4.1.2. 벽이 있는 경우
4.2. 거리 변화에 따른 소음측정
4.2.1. 소음 1만 작용
4.2.2. 소음 2만 작용
4.2.3. 소음1과 소음2과 함께 작용
4.3. 소음측정기의 스펀지 제거 후 측정
4.4. 소음측정기 방향을 달리 한 후 측정
4.5. Weight 모드를 달리하여 소음 측정
4.6. 소음 원에 벽이 있을 때 소음 측정
5. 실험 결과
5.1. Ambient Noise 측정
5.1.1. 평평한 대지(벽이 없는 경우)-34동 앞
5.1.2. 벽이 있는 경우 - 수조 동 앞
5.1.3. discussion
5.2. 거리에 따른 소음 측정
5.2.1. 소음 1만 작용
5.2.2. 소음 2만 작용
5.2.3. 소음1과 소음 2만 작용
5.2.4. discussion
5.3. 소음측정기의 스펀지 제거 후 측정
5.3.1. 스펀지가 있을 때 소음(대조군)
5.3.2. 스펀지가 없을 때 소음
5.3.3. discussion
5.4. 소음측정기 방향을 달리 한 후 측정
5.4.1. 소음 원의 정면에서 측정한 경우(대조군)
5.4.2. 소음 원의 후면에서 측정한 경우
5.4.3. discussion
5.5. Weight 모드를 달리하여 소음 측정
5.5.1. Weight 해주지 않았을 때(대조군)
5.5.2. A-weight 설정한 후 소음 측정
5.5.3. discussion
5.6. 소음 원에 벽이 있을 때 소음 측정
5.6.1. 소음 원에 벽이 없을 때 (대조 군으로 open field에서 소음 발생한 경우)
5.6.2. 소음 원에 벽이 있을 때
5.6.3. discussion
6. Discussion
6.1. 실험지침서의 Question에 대한 답
6.1.1. dBA, dBB, dBC, dB(lin) : Why would these levels be different?
6.1.2. 'Fast' and 'slow' meter response: Note the speed with which the needle responds when impulsive or rapidly fluctuating sound levels are produced.
6.1.3. Are readings affected by microphone position in the room or by orientation?
6.1.4Can the readings be affected by holding the microphone near the body?

6.1.5. Are levels affected when reading are made near walls and other reflective surface?
6.1.6. Compare levels(same weighting) when two sources operate first individually, then simultaneously. Compare combined level with that predicted from individual readings.
6.1.7. Take readings at 1, 2, 4, 8, 16ft(or m) from a small sound source. To what extent is the 6-dB doubling rule satisfied? Does the choice of weighting network affect the differences between successive readings?
6.2. PSIL
6.3. Combination method에 따른 combined SPL 값의 weight별 비교
6.3.1. 실험 방법
6.3.2. 실험결과
6.3.3. discussion
6.4. Loudness와 Loudness level
6.4.1. 주변 소음의 Loudness Level
6.4.2. 확성기(2m) 소음의 Loudness Level
6.4.3. 호루라기(2m) 소음의 Loudness Level
6.4.4. 확성기 + 호루라기(2m) 소음의 Loudness Level
7. 실험 후기

본문내용: 소음원의 중첩에 따른 SPL의 증가

오토바이 1에서 발생하는 소음을 L_1, 오토바이 2에서 발생하는 소음을 L_2라 하고, 오토바이 1과 오토바이 2에서 동시에 발생하는 소음을 L_(1+2)라 하면 다음과 같은 관계가 성립한다.

L_(1+2)=10log⁡(〖10〗^(L_1/10)+〖10〗^(L_2/10) )

실험을 통해 측정된 SPL에는 Ambient Noise가 포함되어 있는데, 4.2.4.1에서 계산한 값들을 이용한다. Ambient Noise의 영향을 고려하여 오토바이 1과 오토바이 2에서 발생하는 소음을 이론적으로 예상하면 다음과 같다.

L_tot=10log⁡(〖10〗^(L_(1+2)/10)+〖10〗^(L_amb/10) )=10log⁡(〖10〗^(L_1/10)+〖10〗^(L_2/10)+〖10〗^(L_amb/10) )

위 식을 통해 오토바이 1과 오토바이 2에서 동시에 발생하는 SPL을 이론적으로 계산하고 측정값과 비교하면 다음과 같다.

거리(m) 측정값 (dB) 이론값 (dB)
오토바이1 오토바이2 오토바이1+2 오토바이1+2
2 64.33 66.39 68.54 68.33
4 61.14 60.11 61.22 63.15
6 56.13 56.73 56.59 57.94

이론값과 측정값이 2dB 미만의 차이를 보여 거의 정확한 결과를 얻었다고 볼 수 있다. 오토바이 소음원과의 거리가 2m일 때는 매우 정확한 결과를 얻을 수 있었고, 4m, 6m일 때는 대략 1.5dB의 오차를 가짐을 알 수 있는데, 이는 소음원의 소리가 주변 소음보다 상대적으로 큰 영향을 미치는 상황에서 측정되었음을 고려하면 이해 할 수 있는 결과이다. 또한 실험순서가 Ambient Noise 측정, 2m, 4m, 6m거리에서의 SPL측정 순서로 이루어졌기 때문에, 2m 측정값이 Ambient Noise값의 오차가 적고, 측정을 하면서 4m, 6m에서는 주변 소음환경 변화로 인하여 Ambient Noise값이 달라져 오차가 발생했을 수 있다. 하지만 차이가 1.5dB에 불과해 실험자가 인지할 만큼의 변동은 느끼지 못하였다.

소음측정기의 스펀지 제거 후 측정

Open Field에서, 오토바이 1로부터 2m 떨어진 곳에서 스펀지의 유무에 따른 SPL을 측정해 보았다.

스펀지가 있을 때 소음(대조군)

오토바이1 – with 스펀지 (dB)
Hz 1 2 3
12.5 84.4 84.4 85.2
16 83.6 89.6 92.2
20 75.2 84.3 83.6
25 76.3 76.5 80.7
31.5 74.7 68.6 80.1
40 71 75.4 79.3
50 68.9 73 76.6
63 70.8 76.2 66.9
80 72.3 80.5 70.7
100 66.9 73.8 67.2
125 70.4 72.5 72.8
160 70.4 69.8 71.8
200 66.1 69.3 67.6
250 67.8 69.4 67.5
315 67.8 70.2 68.8
400 66.9 68.8 69.1
500 58.9 60.4 60.8
630 62.9 63.2 62.2
800 62.1 63 62.7
1000 57.9 59.3 59.3
1250 59.2 58 58.2
1600 60.3 59.7 59.5
2000 58.7 60 62.1
2500 56 57.9 59.1
3150 52.6 53.5 54
4000 49.9 50 51.2
5000 48.3 48.1 49.1
6300 45.5 46.9 46.8
8000 43.9 44.3 44.3
10000 44.5 43.7 44
12500 41.7 41.7 41.7
평균 63.09355 64.90323 65.00323
전체평균 64.33

스펀지가 없을 때 소음

오토바이1 – w/o 스펀지 (dB)
Hz 1 2 3
12.5 62.6 65.7 50.1
16 54.5 56.8 59.0
20 63.1 62.9 62.1
25 83.2 80.1 80.4
31.5 68.2 70.4 64.8
40 66.2 74.2 75.8
50 70.8 74.8 75.3
63 64.1 68.0 67.0
80 65.0 70.0 68.9
100 63.4 65.2 68.9
125 73.6 73.0 73.5
160 78.4 78.2 77.8
200 75.7 76.3 76.5
250 69.9 72.7 68.8
315 77.9 74.9 74.2
400 74.6 72.1 74.2
500 65.2 69.9 65.5
630 69.4 68.0 68.8
800 71.5 67.2 67.0
1000 65.0 68.2 65.6
1250 63.8 63.3 63.2
1600 64.6 64.5 64.0
2000 65.5 65.7 65.5
2500 63.9 62.8 62.8
3150 60.7 59.7 59.8
4000 59.8 59.0 59.7
5000 58.2 55.9 56.8
6300 54.9 54.8 54.5
8000 51.7 51.7 50.6
10000 51.1 50.4 50.0
12500 49.3 48.5 48.1
평균 65.34846 65.96356 65.12544
전체평균 65.48

discussion

- 스펀지의 유무에 따른 오토바이 1의 SPL 값을 표와 그래프로 나타내면 다음과 같다.

1회 2회 3회 평균
with 스펀지 63.09 64.90 65.00 64.33
w/o 스펀지 65.35 65.96 65.12 65.48
차이 2.26 1.06 0.12 1.15

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