[논문]마이크로스피커 진동판의 등가탄성과 공명진동수의 연관성

오세진

doi:10.3740/mrsk.2010.20.12.640

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Information technology devices, such as cellular phones, MP3s and so on, due to restrictions of space, require thin and small micro-speakers to generate sound. The reduction of the size of micro-speakers has resulted in the decrease of sound quality, due to such factors as frequency range and sound ...

Information technology devices, such as cellular phones, MP3s and so on, due to restrictions of space, require thin and small micro-speakers to generate sound. The reduction of the size of micro-speakers has resulted in the decrease of sound quality, due to such factors as frequency range and sound pressure level. In this study, the acoustical properties of oval microspeakers has been studied as a function of pattern shape on the diaphragm. The other conditions of micro-speakers, except for the pattern, was not changed. When the pattern is present on the diaphragm and the shape of pattern was a whirlwind, the resonance frequency was reduced due to the decrease of tensile strength of diaphragm. The patterns presented in the semi-minor axis of diaphragm did not effect a change of resonance frequency. However, increasing the number of patterns in the semimajor axis of diaphragm became a reason for the decrease of resonance frequency on edge side. When the depth of pattern on edge side was increased, the resonance frequency was decreased due to reduction of geometrical stiffness. If the height of edge and dome were increased, the resonance frequency and geometrical stiffness rapidly increased. After reaching the maximum values, they began to decrease with the continuous increase of height.

주제어

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문제 정의

이처럼 크기의 감소는 재생음의 재생주파수대역이나 출력등을 포함하는 음질의 열화가 발생하게 된다.^1~5) 본 연구에서는 마이크로스피커의 구조를 비롯하여 진동판의 형태와 재질 그리고 두께들에 관련한 모든 조건들을 동일하게 유지하는 가운데, 진동판에 새겨진 패턴의 형상에 따른 공명진동수의 변화를 연구하였다.
마이크로폰으로 측정된 각 샘플들의 음향신호는 IEC 60268-5 규격에 따라 오디오 분석기(B&K 3560C)로 임피던스를 분석하여 공명진동수를 결정하였다. 이 데이터들은 진동판의 패턴과 마이크로스피커의 음향특성 사이의 연관성을 연구하는데 사용되었다.

제안 방법

마이크로폰으로 측정된 각 샘플들의 음향신호는 IEC 60268-5 규격에 따라 오디오 분석기(B&K 3560C)로 임피던스를 분석하여 공명진동수를 결정하였다.
에지부에 새겨진 패턴의 개수를 장축방향, 단축방향 또는 전체적으로 균일하게 변화시켰을 경우에 대한 공명진동수의 변화를 고찰하였다(Fig. 3). 장축방향으로 패턴의 수를 증가시키는 경우에 공명진동수가 대체적으로 감소 하였다(Table 2).
1). 에지부와 돔부에서 진동판 패턴의 형태, 빗살무늬 패턴의 유무와 개수, 깊이와 높이를 변화시켜가며 음향특성을 연구하였다(Table 1). 이 때 깊이가 0.
에지부의 패턴형태가 방사형(radiation) 또는 회오리형(whirlwind)인 경우에 대한 등가탄성과 공명진동수의 거동을 조사하였다(Fig. 2). 회오리형의 경우가 방사형보다 공명진동수가 더 낮은 것을 볼 수 있다(Table 2).
이 때 깊이가 0.17 mm이고, 각도가 60o인 “V”형 드릴을 사용하여 에지부의 빗살무늬를 24개로 제작한 진동판이 사용된 스피커의 공명진동수를 본 연구의 상대적 기준으로 설정하였다.
진동판의 형태를 동일하게 유지하는 가운데 패턴이 없는 경우와 있는 경우에 대한 공명진동수의 변화를 고찰 하였다(Fig. 1). 에지부에 패턴이 없을 때 Fig.

대상 데이터

공칭임피던스가 8 Ω인 타원형태의 마이크로스피커를 샘플로 사용하였다. 본 샘플의 장축과 단축 지름은 18 mm 와 13 mm이고, 높이는 0.

성능/효과

정보통신용 단말기에 사용되는 마이크로스피커의 타원형 진동판에 새겨진 패턴의 형태와 형상에 따른 등가탄성과 공명진동수의 변화를 살펴보면, ① 진동판에 패턴이 없을 때보다 있는 경우에 공명진동수가 더 낮아지며, ② 방사형태의 패턴보다는 회오리형인 경우에 등가탄성이 더욱 낮아져서 공명진동수를 감소시킬 수 있으며, ③ 에지부의 단축방향에 새겨진 빗살패턴은 공명진동수의 결정에 영향을 주지 않으며, ④ 장축방향에 존재하는 패턴의 경우에 개수가 증가할수록 등가탄성의 감소와 함께 공명진동수가 낮아진 반면에, ⑤ 돔부에서는 방사형 패턴의 수가 증가함에 따라서 등가탄성 및 공명진동수가 같이 증가하였고, ⑥ 에지부에서 패턴의 깊이를 증가시키게 되면 등가탄성이 감소하여 공명진동수가 줄어들었으며, 진동판의 높이를 증가시켰을 때에 등가탄성이 급격히 증가하다가 최대값을 가진 후에 다시 감소하여 공명진동수가 높아지다가 감소되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	작은 마이크로스피커를 썼을 때 발생하는 문제는?	정보통신 단말기를 비롯한 소형 전자기기들의 경우에 공간적 제한으로 인하여 크기가 매우 작은 마이크로스피커로 사용한다. 이처럼 크기의 감소는 재생음의 재생주파수대역이나 출력등을 포함하는 음질의 열화가 발생하게 된다.1~5) 본 연구에서는 마이크로스피커의 구조를 비롯하여 진동판의 형태와 재질 그리고 두께들에 관련한 모든 조건들을 동일하게 유지하는 가운데, 진동판에 새겨진 패턴의 형상에 따른 공명진동수의 변화를 연구하였다.
	공명진동수는 무엇에 의해 달라질 수 있는가?	일반적으로 공명진동수(fo)는 스피커의 구조나 형상에 관련된 요소들에 의해서도 달라질 수 있다.1~5) 특히 진동판의 형상이나 물성에 의존한다는 것은 잘 알려져 있는 사실이다.
	마이크로스피커 진동판의 형상을 패턴형으로 바꿀 때 진동판 재료의 밀도는 어떻게 되는가?	만약 마이크로스피커 진동판의 형상을 단순한 시트(sheet)형이 아닌 패턴형으로 바꾼다고 하여도 진동판 재료의 밀도는 바뀌지 않을 것으로 판단된다. 왜냐 하면, 어떤 재료의 두께나 형상이 변한다고 하여도 그 재료의 고유한 물성인 밀도는 변하지 않기 때문이다.

참고문헌 (5)

S. -J. Oh, Acta Acustica united with Acustica, 94(4), 623 (2008).

상세보기
S. J. Oh, J. of the Acoustical Society of Korea, 25(3), 101 (2006) (in Korean).
S. -T. Park, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Eng., 17(11), 1112 (2007) (in Korean).

원문보기 상세보기
P. Larsen, in Proceedings of ALMA World Cone Sympsium, 1 (2003).
J. Eargle, Loudspeaker Handbook, 2nd ed., p.18, Kluwer Academic Publishers, (2003).

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