음압(Sound Pressure), Sound Power, Sound Intensity

소리를 정량화하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 사용되는 주요 용어 중 세 가지는 Sound Pressure, Sound Power, Sound Intensity입니다. 

음압 - Sound Pressure

음압 또는 음압은 공간의 특정 위치에서 소리의 진폭 수준을 나타내는 데 사용되는 스칼라 양입니다. 주변 대기압과의 편차이며 음파에 의해 발생합니다. 음압은 측정이 이루어지는 거리와 측정이 이루어지는 대기 환경에 따라 다릅니다. 음압의 SI 단위는 파스칼(Pa)입니다. 공기 중에서는 마이크를 사용하여 음압을 측정하고 수중 청음기를 사용하여 수중에서 측정할 수 있습니다.

 

인간의 귀는 매우 넓은 범위의 음압을 견딜 수 있지만 인간이 들을 수 있는 최소 음압은 ~20μPa입니다. 그러나 질병이나 시끄러운 음악으로 인한 귀 손상은 감도에 영향을 줄 수 있습니다. 일반적으로 귀의 불편함은 ~20Pa에서 경험되고 귀 통증은 ~60Pa의 음압에서 경험됩니다.

이를 원근법으로 표현하자면, 20 Pa는 일반적으로 록 콘서트의 음압이고 60 Pa는 0.5m 떨어진 곳에서 누군가가 귀에 트럼펫을 부는 것과 같습니다.

음압은 일반적으로 몇 가지 이유로 데시벨(dB)로 표시됩니다. 많은 일반적인 일상적인 소리는 0.01Pa에서의 정상적인 변환과 같이 매우 작은 음압 값을 가지고 있습니다. 범위는 일반적으로 μPa에서 kPa까지 실행되며 이는 넓은 범위입니다.

데시벨을 사용하여 표현할 때 음압 레벨이라고 합니다. 데시벨은 측정 단위가 아니라 두 값 사이의 비율을 나타내는 로그 함수입니다. 음압 레벨을 측정할 때 다음 방정식을 사용합니다.

 

여기서 p는 측정된 음압이고 pref는 보편적으로 합의된 기준 음압인 20μPa입니다(이것은 우리가 들을 수 있는 가장 작은 소리임을 기억하십시오). 따라서 정상적인 대화의 경우 음압은 0.01Pa이고 음압 레벨은 54dB입니다. 데시벨을 사용하여 음압을 표현하는 또 다른 이점은 로그 스케일이 음압의 수치 범위가 더 작고 관리하기 쉽다는 것을 의미한다는 것입니다.

 

Sound Power

Sound Power은 단위 시간당 음원에서 음향 에너지가 방출되는 속도입니다. 이것은 소스에서 어느 정도 떨어진 곳에서 음압을 생성합니다. 사운드 파워는 SI 단위 와트(W)입니다. 이 측정은 건설 장비의 소음 규정에 자주 사용되므로 고용주는 직원이 환경에서 잘 장비되고 안전하게 작업 할 수 있도록합니다.

 

Sound Power는 마이크의 소스 및 위치와의 거리와 무관하므로 유용한 측정입니다. 따라서 Sound Power을 정량화하는 것은 더 복잡한 작업이지만 일반적으로 모든 방향에서 물체 주변에서 방출되는 소리를 캡처하도록 설정된 반반구의 물체 주위에 배치된 여러 마이크를 사용하여 수행됩니다.

음압과 마찬가지로 음력 레벨은 종종 데시벨로 정량화되며 다음 방정식으로 제공됩니다.

 

 

여기서 P는 음력이고 Pref는 보편적으로 합의된 기준 음력, 1pW입니다. 그러나 요즘에는 음압 레벨과 혼동하지 않도록 사운드 파워 레벨이 bels(1벨 = 10데시벨)로 표시되는 경우가 많습니다.

 

Sound Intensity 

Sound Intensity는 단위 면적당 음력이며 특정 영역을 통해 한 방향으로 소리의 흐름을 나타냅니다. SI 단위는 W/m2입니다. Sound Intensity는 음압과 직접적인 관련이 있습니다.

 

Sound Intensity=Sound Pressure x Particle Velocity

음압 x 입자 속도

 

여기서 입자 속도는 소리를 전달할 때 매질의 입자가 앞뒤로 진동하는 속도와 방향입니다. Sound Intensity는 "음량"(즉, 압력 수준)이 중요할 뿐만 아니라 "음량"이 전파되는 방향도 중요하기 때문에 오디오 전자 장치에서 측정으로 자주 사용됩니다. 소리 강도를 측정하는 것은 진폭과 방향을 포착하기 위해 배열에 두 개 이상의 마이크가 필요하기 때문에 음력과 유사합니다.

 

Sound Intensity 레벨은 일반적으로 데시벨로 정량화되며 다음 방정식으로 제공됩니다.

 

 

여기서 I는 Sound Intensity이고 Iref는 보편적으로 합의된 기준 음력, 1pW/m2입니다.

 

Sound Intensity와 Sound Power는 다음 방정식으로 관련됩니다.

 

 

결론적으로, Sound Pressure, Sound Power, Sound Intensity는 음향의 양에 사용되는 기본 용어이며 종종 데시벨로 표시됩니다.