Simcenter Testing Solutions What is the volume acceleration and how can it be used?

Q는 일반적으로 VolumeAcceleration을 표현하며 단위는 m3/s2입니다.

기계 시스템의 경우 뉴턴의 제 2 운동 법칙은 F=ma입니다. F는 시스템에 입력된 힘이고, a는 가속도 응답 출력이며, m은 질량입니다. 음향 시스템의 경우, 체적 가속도(Q)는 기계 시스템의 힘과 대응되고, 음압(P)은 가속도 출력 응답에 대응됩니다.

VolumeAcceleration은 직관적으로 이해하기 어렵습니다. 이를 이해하기 가장 쉬운 방법은 면적(m2)에 가속도(m/s2)를 곱한 것으로 생각할 수 있습니다.

스피커를 예를 들면 스피커 표면 영역을 작은 영역으로 나누어 각 영역의 중앙에 가속도계를 놓으면 스피커가 생성하는 총 Q 값은 개별 영역의 함과 해당 가속도를 곱한 값이 됩니다.

그림 1. VolumeAcceleration

1. Panel Contribution Analysis

그림 2. VolumeAcceleration의 수식

영역에 대한 간격은 분석에 필요한 주파수가 증가함에 따라 표면을 점점 더 작은 영역으로 나누어야 합니다. 영역의 크기는 아래 수식에 의해 결정할 수 있습니다.

 영역 길이(m)

예를 들어 20cm * 20cm로 측정을 한다고 가정하면 430Hz 까지만 신뢰성이 확보된다고 할 수 있습니다.

위의 수식은 판넬 기여도 분석시 대체적으로 많이 사용을 합니다.

주행 평가로 각각의 영역에서 가속도 값을 측정하고 이에 각각의 영역의 면적을 곱하게 되면 영역의 Q 값을 구할 수 있고 이 식에 아래의 acoustic FRF를 곱하게 되면 TPA 모듈을 이용하여 판넬 기여도 분석이 가능하게 됩니다.

그림 3. Acoustic FRF

그림 4. 차량에서 사용되는 Panel Contribution Analysis

2. Noise Transfer Function

구조물의 음향 경로를 정량화하기 위한 측정으로 Noise Transfer Function을 많이 측정합니다. 이는 임팩트 해머를 사용하여 마이크로 음향 응담 신호를 받는 방식입니다.

보통 4개 위치에 모터가 부착된 구조물의 소리 기여도를 정량화하려면 12개의 별도의 해머 테스트를 해야 합니다. 3개의 다른 방향으로 4개의 가진 위치에 임팩트 해머를 통해 힘을 가하는 것입니다. 그 결과 12개의 별도 압력/힘(P/F) 전달 함수가 생성됩니다.

Qsource를 사용하면 12개의 측정을 한 번에 수행할 수 있습니다.

이는 그림 5와 6과 같이 P/F = A/Q이기 때문입니다.

P = 파스칼(Pa) 단위의 음압
F = 뉴턴(N) 단위의 힘 A = 가속도(m/s2) Q = 체적가속도 (m3/s2)

P/F = N/m2/N = 1/m2
A/Q = m/s2/m3/s2 = 1/m2

P/F와 A/Q는 둘 다 1/m2의 동일한 단위로 축소되어 동등해집니다.

(a) Mechanical-Mechanical Reciprocity            (b) Acoustic-Acoustic Reciprocity

그림 5. Mechanical-Mechanical, Acoustic-Acoustic Reciprocity

그림 6. Mechanical-Acoustic Reciprocity

관심 있는 음향 응답 위치에 Qsource를 두고 , 마운트 부착 위치에 가속도계를 두면 측정이 한 번에 수행됩니다.

Qsource를 사용하여 FRF 측정을 수행하면 해머 FRF 측정과 동일한 결과가 나오지만 시간은 더 짧습니다.

그림 7. 해머 측정과 Q-Source Reciprocity를 이용한 측정의 비교

하지만 이를 위해서는 음향 가진을 이용하여 구조물에 가진이 가능한 경우에 사용이 가능합니다.