A Study on the Sensitivity Compensation of Three-dimensional Acoustic Intensity Probe in the Higher Frequency Range

3차원 음향 인텐시티 프로브의 고주파 영역 감도 보상 연구

In this paper, the sensitivity compensation method for three-dimensional acoustic intensity probe in the higher frequency range has been studied. The measurement error in the higher frequency range is generated from the phase mismatch between microphone's signals of the probe. If the wavelength of sound signal measured is less than those of the distance between microphones of the probe, that is, the higher frequency of the sound signal, the bigger measurement error is generated. In this study, we proposed the compensation methods for one-dimensional acoustic intensity probe with two-microphones, and the efficiency of those methods were investigated by numerical calculation of computer. It was most effective method to compensate the phase mismatch between microphone for the acoustic intensity probe was investigated for the sound estimated. and the efficiency of this method in a three-dimensional probe was investigated for the sound wave travelling in the arbitrary direction by numerical calculation of computer. In this result, the efficiency was proved that, for the measurement error of 1dB or less with the three-dimensional probe of 60mm space, the frequency should be less than 1.2kHz without the error compensation method, but the frequency increased up to 2.8kHz with the error compensation method.

본 논문에서는 3차원 음향 인텐시티 프로브의 고주파 영역에서 발생하는 감도 저하 현상을 보정하는 방법에 대해 연구하였다. 고주파 영역에서 측정오차는 음향 인텐시티 프로브를 구성하는 마이크로폰으로 수음한 신호들의 위상차로 인하여 발생한다. 이 오차는 마이크로폰 사이의 간격보다 측정대상 음향신호의 파장일 작을 경우, 즉 신호의 주파수가 높을수록 크게 발생한다. 이 연구에서는 두개의 마이크로폰으로 구성된 1차원 프로브의 보정법들을 제안하여 그 유효성을 컴퓨터 수치계산으로 검토하였다. 음향 인텐시티 프로브를 구성하는 마이크로폰 사이의 위상차를 음원의 추정된 방향으로 보정하는 방법이 가장 유용하였으며, 이를 3차원 프로브에 적용하여 임의의 방향으로 전파하는 음원에 대해 컴퓨터 수치계산으로 검증하였다. 그 결과, 4개의 마이크로폰을 60mm 간격으로 구성한 3차원 프로브로 1dB 이하의 정밀한 측정이 가능한 주파수 범위가 약 1.2kHz 이였던 것을 제안한 보정방법을 적용한 후, 약 2.8kHz까지 감도가 향상됨이 확인되어 제안한 보정법의 유효성이 증명되었다.