[Microphone]마이크로폰 측정시 고려 사항(Characteristics)

 

목차

 

 

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마이크로폰(Microphone)을 선택할 때 측정 장소, 환경을 고려해야 합니다. 측정(Measurement)을 위한 환경을 파악하면 마이크로폰을 아래 특성들을 고려해서 선정하면 됩니다. 

 

• 감도(Sensitivity)
• 주파수 응답(Frequency Response)
• 측정 방향(Direction)
• 측정 크기(Dynamic Range)
• 온도 특성(Temperature Characteristics)
• 습도 특성(Humidity  Characteristics)
• 진동에 따른 감도변화(Sensitivity to Vibration)
• 공기중 오염 물질에 대한 취약성 (Susceptibility to Corrosive Element)
• 출력 저항 (Impedance)
• 저주파 응답 (Response at Low Frequency)

 

gras 마이크로폰 스펙 예제

 

 

 

감도(Sensitivity)

 

Sensitivity는 SPL(Sound Pressure Level) 입력 대비 전압(Voltage) 출력 비로 표현할 수 있습니다. 위 그래프의 예제와 같이 50mV/Pa 은 1 Pascal의 압력이 입력으로 들어오면 출력 전압으로 50mV가 나옵니다.

 

 

 

주파수 응답(Frequency Response)

 

 

주파수 응답은 마이크로폰이 주파수를 x축으로 주파수에 따른 y축 (상대적 감도 레벨)입니다. 위 그림은 GRAS 26AK의 저주파(Low Frequency)의 응답 곡선입니다. 위 그래프를 통해서 주파수 허용치에 대한 파악이 가능하고 +/- xx dB에 대한 기준을 정하면 사용할 수 있는 주파수 영역을 확장할 수도 있습니다. 

 

주파수 응답에 대해서 측정 방향(Direction)에 대한 명기가 반드시 있어야 합니다.

 

 

 

 

측정방향(Directional Response)

Diaphragm과 Sound Source의 방향에 따른 주파수 응답 감도(Sensitivity)는 이상적으로는 관련이 없어야 하지만 현실에서는 측정 각에 따른 감도가 변합니다. 이러한 현상은 고주파에서 명확해지는데 이를 Directivity 라고 합니다. 

그림은 각도에 따른 감도 변화를 그린것이고 이러한 Curve를 Polar Curve라고 합니다.

 

 

 

 

측정크기(Dynamic Range)

 

Dynamic range는 마이크로폰이 가지는 자체 내부 노이즈와 왜곡안에서 안정적으로 출력 가능한 범위 입니다. Dynamic Range는 마이크로폰과 Preamplifier의 특성에 의해 결정 됩니다. 

위 그림은 GRAS 마이크로폰의 Dynamic Range를 제품별로 구분한 그래프 입니다. 

 

 

 

 

 

온도 특성(Temperature Characteristics)

 

이상적인 마이크로폰은 온도의 변화에 무관하게 감도(Sensitivity)를 유지해야 합니다. 하지만 현실에서는 온도에 따른 감도 변화가 발생합니다. 앞서 포스트에서 언급하였듯이 "Externally poloarized microphone"이 Air Condenser 방식을 사용하기 때문에 온도 변화에 안정성(Stability)가 높습니다. 

GRAS Datasheet는 위 그림과 같이 표현 합니다. 그리고 동작 온도내에서는 감도를 보장합니다.

 

 

 

 

습도 특성(Humidity Characteristics)

 

앞서 온도 특성과 마찬가지로 습도에 따른 감도의 변화율인데 데이타시트에서 제시하는 습도내에서는 감도를 보장 합니다. 

 

 

 

진동에 따른 감도변화(Sensitivity to Vibration)

 

음압을 측정할 때 마이크로폰이 바닥에 있고 바닥에서 진동이 발생하면 바닥의 지지대가 진동을 전달하여 Diaphragm에 까지 도달하게 됩니다. 그러므로 측정시 진동이 없는 환경에서 진행하여야 합니다.

일반적으로 중력에 대한 Vibration Sensitivity는 마이크로폰에 적용되어 있습니다. 

 

 

 

 

공기중 오염 물질에 대한 취약성 (Susceptibility to Corrosive Element)

 

외부(Outdoor)에서 음압 측정 시 공기 중에 오염물질에 대해 유의해야 합니다. 오염물질이 Diaphragm에 붙어서 부식을 유발할 수 있고 오랜기간 노출 되면 Diaphragm에 구멍을 만들 수도 있습니다. GRAS에서는 Diaphragm 보호장치로 Wind shield, Rain shield를 제공하고 있습니다. 

 

 

 

출력 저항 (Impedance)

 

마이크로폰의 출력은 Capacitor를 통해 전달 됩니다. Capacitor의 특성 상 저주파에서 저항이 커집니다. 저주파에서의 상대 응답은 마이크로폰의 출력 저항과 Preamplifier의 입력 저항에 연관되어 있습니다. GRAS에서는 마이크로폰과 Preamplifier를 묶은 세트와 매칭 파트명을 제공하고 있습니다.

 

 

 

저주파 응답 (Response at Low Frequency)

 

저주파 응답을 결정하는 요소는 3가지 입니다.

 

• Pressure equalizing leak
• Terminal 사이 절연 (Capacitor)
• 마이크로폰+Preamplifier 입출력 저항

 

GRAS에서는 저주파 마이크로폰으로46AN, 46AZ, 47AC와 같은 제품을 공급하고 주파수 범위 0.09Hz, 0.5Hz ~ 20kHz 까지 제공합니다.