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감도레벨 -205 dB(re 1V/μPa)인 하이드로폰과 DAQ 사이에 이득값(Gain) 10의 고정형 앰프를 설치한 후, 실수로 소프트웨어에 앰프 이득값을 적용하지 않고 하이드로폰 자체 감도만을 설정했다. 수중 소음을 측정하였더니 출력전압(Vrms)이 2 mV라면, 측정된 음압(Pa) 및 음압레벨(dB re 1μPa)과 실제 음압(Pa) 및 음압레벨(dB re 1μPa)을 구하시오.
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답안 구조
- 개요
- 하이드로폰 감도 및 측정 시스템의 원리
- 측정된 음압(Pa) 및 음압레벨 산출
- 실제 음압(Pa) 및 음압레벨 산출
- 결론 및 측정 시 유의사항
용어 정의
- 하이드로폰 감도레벨
- 단위 음압(1 μPa)이 하이드로폰에 가해졌을 때 출력되는 전압을 기준 전압(1 V)에 대한 데시벨로 나타낸 값
- 전압 이득 (Voltage Gain)
- 증폭기에서 입력 전압 대비 출력 전압의 증폭 비율로, 음압 측정 시스템에서는 20log(Gain)의 데시벨 형태로 감도에 합산됨
핵심 내용
- 하이드로폰 감도레벨과 출력 전압을 이용한 측정 음압레벨 계산 원리
- 소프트웨어 내 증폭기 이득 설정 누락에 따른 측정 오차 보정
- 측정 전압레벨, 감도, 음압레벨 간의 수식적 상관관계 분석
공식: , , , ,
풀이 순서: 출력전압 V_rms(2mV)를 기준전압(1V) 대비 데시벨로 변환하여 전압레벨(L_V) 계산 → 측정 음압레벨 산출: 전압레벨(L_V)에서 소프트웨어에 설정된 하이드로폰 단독 감도(-205dB)를 감산 → 측정 음압레벨을 역로그 변환(μPa) 후 Pa로 환산 → 하이드로폰 감도에 앰프 이득의 dB값을 더해 실제 시스템 감도 산정 → 실제 음압레벨 산출: 전압레벨(L_V)에서 실제 시스템 감도(S_actual)를 감산 → 실제 음압레벨을 역로그 변환(μPa) 후 Pa로 환산
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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)