[SPL]Pascal을 dB로 변환하는 법(마이크로폰, 데시벨, 파스칼, Microphone)

 

목차

 

"관련제품 문의는 로고 클릭 또는 공지사항의 연락처를 통해 하실 수 있습니다."

 

 

 

[SPL]Pascal을 dB로 변환하는 법

 

Sound Pressure Level (SPL)은 소리의 강도를 측정하는 방법 중 하나입니다. SPL은 데시벨(dB, Decibel) 단위로 표현되며, 다음과 같은 공식을 사용하여 파스칼(Pa, Pascal) 단위의 소리 압력을 데시벨로 변환할 수 있습니다.

 

SPL(dB)는 데시벨로 표현된 Sound Pressure Level입니다.

P(rms)는 소리의 압력으로 음압이라고도 합니다. 이 값은 파스칼 (Pa) 단위로 표현됩니다. 주의할 점은 RMS로 계산된다는 것입니다.

P(ref)는 참조 압력입니다. 20μPa 값을 사용하는데 이 값은 사람이 들을 수 있는 가장 낮은 압력 수준을 나타냅니다.

 

 

예를 들어 P(rms)값이 0.02인 경우 dB는 아래와 같이 구할 수 있습니다. 

 

 

SPL dB로 구할 경우 60dB가 됩니다. 

 

 

참조: https://www.bksv.com/ko/knowledge/blog/sound/what-is-sound

 

위 그림은 SPL과 Pascal로 보는 소리의 크기를 한눈에 파악할 수 있게 도와 주는 맵핑입니다. 

 

 

 

 

 

마이크로폰 스펙에 따른 분석

 

위 그림은 팜테크에서 제공하는 GRAS EQ 40PM이라는 마이크로폰입니다. 생산 라인에 들어가는 저가형 마이크로폰입니다. 첫번째 값은 마이크로폰의 감도로 출력값 1mV 당 1Pa을 의미 합니다. 다음은 상대 dB로 1V를 기준으로 감도 값을 넣어 비교하는 값입니다. 

 

20 x log10(25/1000)이 되어서 약 -32.04dB 값이 나옵니다. 마지막으로 dB로 변환 시 출력할 수 있는 최대 값을 의미합니다. 

 

파이썬 코드를 통해 출력 전압의 한계치를 알아 보겠습니다.

 

import math

def pascal_to_db(pascal_value):
    reference_pressure = 20e-6  # 20 μPa 참조 압력
    db_value = 20 * math.log10(pascal_value / reference_pressure)
    return db_value

# 입력값으로 파스칼 값을 받습니다.
pascal_value = 200

# 파스칼 값을 데시벨로 변환하여 출력합니다.
db_result = pascal_to_db(pascal_value)
print(f"{pascal_value} 파스칼은 {db_result} 데시벨입니다.")

 

결과>>

200 파스칼은 140.0 데시벨입니다.

 

위 코드는 파이썬으로 pascal 입력시 데시벨을 구하는 코드 입니다. 결과에서 볼 수 있듯이 200파스칼은 RMS를 무시하면 EQ40PM 마이크로폰에 5V가 출력 될때 발생합니다. 이때 140 데시벨이 발생합니다. 하지만 실제 EQ40PM 마이크로폰의 경우 Dynamic Upper Range가 120dB이므로 마이크로폰에서 발생하는 전압을 5V 이하까지 허용함을 알 수 있습니다. 

 

 

 

위 그림은 팜테크에서 제공하는 ObserVR1000이라는 계측 장비입니다. 장비로 마이크로폰의 음압을 측정합니다. 상단에 그래프는 Time Domain에서 측정 값으로 파스칼 값이 양수와 음수를 번갈아 사인파 형태로 들어감을 알 수 있습니다. 가운데 그림은 주파수 그래프로 Peak 값만을 취합니다. 

 

보다 상세한 내용이나 제품에 관심 있으시면 아래 홈페이지 링크를 통해 문의 주시면 됩니다.