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환경 계수란? 마이크 감도 보정이 중요한 이유와 활용법(Microphone Environmental Coefficients,Temperature, Humidity Effect, Static Pressure Correction, Sensitivity Adjustment, Acoustic Measurement Calibration, IEC 61094, Pistonphone) 본문
환경 계수란? 마이크 감도 보정이 중요한 이유와 활용법(Microphone Environmental Coefficients,Temperature, Humidity Effect, Static Pressure Correction, Sensitivity Adjustment, Acoustic Measurement Calibration, IEC 61094, Pistonphone)
FAMTECH 2025. 3. 6. 10:01
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마이크 환경 계수란 무엇인가?
환경 계수를 활용한 측정 보정 방법
마이크의 사양에는 다양한 환경 조건에서 마이크가 어떻게 반응하는지를 나타내는 환경 관련 정보가 포함될 수 있습니다. 이를 환경 사양(환경 계수, Environmental Coefficients)이라고 하며, 많은 사용자들이 이를 간과하거나 제대로 이해하지 못하는 경우가 많습니다. 그렇다면 환경 계수란 무엇이며, 어떻게 활용해야 할까요?
다음 이미지는 GRAS 46AE ½″ 자유 음장 마이크의 제품 페이지에서 발췌한 환경 사양 예시입니다.
환경 계수의 주요 요소
환경 계수는 일반적으로 다음 세 가지 요소로 나뉩니다.
- 온도(Temperature)
- 습도(Humidity)
- 정압(Static Pressure)
이론적으로는 측정 마이크가 환경 조건과 관계없이 평탄하고 안정적인 주파수 응답과 감도를 유지해야 합니다. 그러나 실제로는 마이크의 작동 원리, 제조 방식, 캡슐 및 프리앰프에 사용된 재료 등의 영향을 받아 성능이 환경 조건에 따라 달라질 수 있습니다.
국제 표준 IEC 61094(파트 1 및 4)에서는 실험실 및 작업 표준 측정 마이크의 사양을 정의하고 있으며, 환경 조건 변화에 따른 감도의 허용 오차도 명시되어 있습니다.
환경 계수는 실험실에서 마이크를 보정할 때 사용된 참조 환경 조건(reference environmental conditions)과 비교하여, 실제 환경에서 감도가 어떻게 변하는지를 설명하는 값입니다. 이러한 참조 환경 조건은 일반적으로 마이크의 보정 증명서(Calibration Certificate)에 포함되어 있습니다.
환경 계수의 활용
환경 계수를 이용하면 측정 현장에서의 실질적인 환경 조건에 따라 마이크 감도가 어떻게 변화할지 예측할 수 있습니다. 또한, 현장에서 보정(calibration)을 수행할 때 감도의 변화가 환경 요인 때문인지, 다른 원인 때문인지 판단하는 데에도 도움이 됩니다.
특히, 측정 중에 환경 조건이 변할 경우, 보정하지 않으면 측정값의 정확성이 저하될 수 있습니다. 따라서 측정 전 마이크를 보정했더라도 측정 도중 환경이 변하면, 보정 없이 측정한 데이터의 신뢰도가 떨어질 수 있습니다.
추가로, 피스톤폰(pistonphone)과 같은 보정 장치도 환경 조건에 따라 성능이 달라질 수 있으므로, 보정 장치를 사용할 때는 매뉴얼을 확인하여 환경 보정이 필요한지 확인하는 것이 중요합니다.
항상 환경 변화를 고려해야 할까?
모든 사용자가 동일한 수준의 정밀도를 요구하는 것은 아닙니다. 따라서 환경 계수를 반드시 고려해야 하는지 여부는 사용자의 필요에 따라 다릅니다.
예를 들어, 센서의 보정이나 측정 신호 체인의 불확실성(uncertainty) 예산을 계산하는 실험실에서는 높은 정밀도가 요구되지만, 빠르게 측정 결과를 확인하려는 연구개발(R&D) 엔지니어에게는 덜 중요할 수도 있습니다.
또한, 측정 시스템 전체에서 발생하는 오차가 환경 계수보다 더 크게 작용할 수도 있습니다. 예를 들어, 센서의 감도 보정 불확실성이 ±0.5 dB인 경우, 온도 변화로 인한 감도의 ±0.01 dB 변화는 무시할 수도 있습니다.
대부분의 환경 계수는 단일 주파수(예: 250Hz 또는 1kHz)에서 측정된 대표값으로 제공됩니다. 그러나 실제로는 마이크마다 계수가 조금씩 다를 수 있으며, 특정 주파수 대역에서는 다르게 반응할 수도 있습니다.
아래 그래프는 ¼″ 압력 마이크의 주파수 응답이 온도에 따라 어떻게 변하는지를 보여줍니다. 대략 6kHz 이상의 높은 주파수에서는 온도 변화에 더 민감하게 반응하는 것을 볼 수 있습니다.
예제: 환경 계수를 이용한 보정
- GRAS 46AE ½″ 자유 음장 측정 마이크를 사용
- 측정 환경에서 온도가 25°C에서 35°C로 변동
- 보정 차트의 초기 감도: -27.6 dB (re. 1V/Pa @250Hz)
- 마이크의 온도 계수: -0.01 dB/°C
즉, 온도가 10°C 상승함에 따라 마이크 감도가 0.1 dB 감소하는 것을 예상할 수 있습니다. 이는 앞서 설명한 주파수 응답 변화 그래프와도 일치하는 결과입니다.
해당 내용과 관련해서 팜테크에서 시스템 솔루션을 제공하고 있습니다. 관심 있으시면 아래 홈페이지 또는 연락처를 통해 문의 주시면 됩니다. :)
https://famtech.co.kr/sub04/01_01.php
