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자성유체 스피커의 음질 성능 및 향상에 관한 실험적 연구

Experimental study of the sound quality performance and improvement of magnetic fluid speaker

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.15 no.12, 2014년, pp.6993 - 6997  

이무연 (동아대학교 기계공학과)

초록
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본 연구의 목적은 자성유체 스피커의 보이스 코일 방열 및 음질 저하 문제를 극복하기 위하여 무향실내에서 자성유체 스피커의 음 왜곡률, 음압레벨 및 주파수 특성과 같은 음질 성능 특성을 고찰하는 것이다. 이를 위하여 자성유체 스피커에서 자성유체 주입량 및 영구자석 자력을 변화시켜가면서 음압 성능을 측정하였다. 그리고 스피커의 음 왜곡률, 음압레벨 및 주파수 특성은 음향시스템 측정 프로그램인 Smarrt를 이용하여 측정하였다. 결과적으로, 자성유체의 주입량은 2.4 ml로 결정되었고, 자성유체를 주입할 경우 음 왜곡률 및 음압레벨은 향상되었다. 자성유체 스피커에서 영구자석의 자력을 8.06 mT에서 9.10 mT로 증가시킬 경우 주파수 특성 및 음압레벨은 더욱 향상되었다. 또한, 자성유체 스피커의 음 왜곡률은 일반 스피커에 비하여 약 0.01% 감소하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The aim of this study was to experimentally investigate the sound quality characteristics, such as sound deflection, sound pressure level and frequency characteristics of a magnetic type speaker in an anechoic chamber to overcome the sound quality and voice-coil temperature problems. To accomplish t...

주제어

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문제 정의

  • 이러한 문제를 해결하기 위하여, 국내 및 국외에 스피커 업체는 보이스코일의 열 제어 문제와 음질저하를 극복하기 위하여 다양한 연구를 수행하고 있으며, 자성유체를 스피커에 적용하여 보이스코일의 방열문제를 해결하여 음질 성능을 높이는 방안에 대하여 적극적인 개발 및 연구를 진행하고 있다[3]. 따라서 본 연구에서는 자성유체 스피커의 음 왜곡률(Sound distortion), 주파수 특성(Frequency) 및 음압 레벨(Sound pressure level)과 같은 음질 성능(Sound quality)에 대하여 실험적으로 고찰하는 것이다. 더불어, 일반 스피커와 자성유체 스피커의 전반적인 성능 특성을 비교하였고, 보이스 코일 온도의 온도 특성에 관하여 비교 및 분석하여 자성유체 스피커 개발에 기여하고 한다.
  • 본 연구는 자성유체 스피커의 음질 성능 특성을 파악 하기 위하여 자성유체 주입량 및 영구자석의 자력을 변화시켜가면서 실험을 진행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
스피커란 무엇인가? 따라서 해외 유명 스피커 개발 업체들은 고급 음향시스템의 수요가 증가함에 따라 스피커의 고성능화에 초점을 맞춘 제품 개발에 주력하고 있음. 일반적으로 이러한 스피커는 저음을 출력하는 우퍼(Woofer), 고음을 출력하는 트위터(Tweeter) 및 중간음을 내는 미드레인지(Mid range)로 구성되며, 이러한 스피커는 전기에너지를 음성 에너지로 변환시키는 전기 음향 변환장치로서 음향 시스템의 전체 성능을 좌우하는 주요한 구성요소이다[1]. 과거의 스피커 개발은 고출력 및 고음질등 높은 주파수 영역의 성능향상에 맞추어 연구가 이루어졌으나, 현재의 스피커 개발은 고출력/고음질은 물론 낮은 주파수 영역의 저출력/고음질 성능을 구현할 수 있도록 연구가 진행 되고 있다.
스피커는 무엇으로 구성되는가? 따라서 해외 유명 스피커 개발 업체들은 고급 음향시스템의 수요가 증가함에 따라 스피커의 고성능화에 초점을 맞춘 제품 개발에 주력하고 있음. 일반적으로 이러한 스피커는 저음을 출력하는 우퍼(Woofer), 고음을 출력하는 트위터(Tweeter) 및 중간음을 내는 미드레인지(Mid range)로 구성되며, 이러한 스피커는 전기에너지를 음성 에너지로 변환시키는 전기 음향 변환장치로서 음향 시스템의 전체 성능을 좌우하는 주요한 구성요소이다[1]. 과거의 스피커 개발은 고출력 및 고음질등 높은 주파수 영역의 성능향상에 맞추어 연구가 이루어졌으나, 현재의 스피커 개발은 고출력/고음질은 물론 낮은 주파수 영역의 저출력/고음질 성능을 구현할 수 있도록 연구가 진행 되고 있다.
자성유체 스피커의 음질 성능 특성 파악을 위해 자성유체 주입량 및 영구자석의 자력을 변화시키며 실험을 진행하여 얻은 결과는 무엇인가? 1) 자성유체 스피커의 자성유체 주입량은 2.4 ml로 선정하였다. 2) 자성유체 스피커의 음 왜곡률은 일반 스피커에 비하여 약 0.01% 감소하였다. 3) 1000 Hz에서 자성유체 스피커의 음압레벨은 97 dB 이고 일반 스피커의 음압레벨은 96 dB로 나타났으며, 자성유체 스피커의 음압레벨을 향상시키기 위해서는 자성유체의 주입과 영구자석의 자력을 같이 변화시켜야 한다. 4) 자성유체 스피커와 일반 스피커의 주파수 특성은 평균적으로 비슷한 경향을 나타내었다.
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참고문헌 (7)

  1. Moo-Yeon Lee, Hyung-Jin Kim and Woo-Young Lee, 2013, "Numerical analysis on temperature characteristics of the voice-coil for woofer speaker using ferrofluid", J. of Kor. Mag. Soc., Vol. 23, No. 5, PP. 166-172. DOI: http://dx.doi.org/10.4283/JKMS.2013.23.5.166 

  2. Sei Jin Oh, Fundamentals of Loudspeaker Engineering, SeokHakDang, 2006, PP. 187-196. 

  3. Hyung-Jin Kim, Dea-Wan Kim and Mpp-Yeon Lee, 2013, "Experimental study on the heat transfer characteristics of woofer speaker unit", J. of KAIS, Vol. 15, No. 5, PP. 2623-2627. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2014.15.5.2623 

  4. Jae-Hyeong Seo, Moo-Yeon Lee and Lee-Soo Seo, 2013, "Study of Natural Convection of Magnetic Fluid in Cubic Cavity", Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 37, No. 7, PP. 637-646. 

  5. Soo-Hyun Kim, Dong-Yeon Lee and Moo-Yeon Lee, 2010, "Analysis and suppression plan for structure and flow induced noise in a small refrigeration system", J. of KAIS, Vol. 11, No. 11, PP. 4129-4136. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2010.11.11.4129 

  6. David C. Parker, 2004, "Speaker enclosure design on frequency response", Central Virginia Governor's School. PP. 1-15. 

  7. Jong-Oh Sun and Kwang-Joon Kim, 2012, "Isolation of vibrations due to speakers in audio-visual electronic devices without deteriorating vibration of speaker cone", J. of Mechanical Science and Technology, Vol. 26, No. 3, PP. 723-730. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s12206-011-1227-9 

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