스피커 유닛 최대 진폭 계산하는 방법

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스피커 유닛의 최대 진폭을 계산하는 것은 스피커 설계와 관련된 중요한 과정입니다. 여기에는 여러 가지 물리적 및 전기적 요소가 관련됩니다. 다음은 스피커 유닛의 최대 진폭을 계산하는 일반적인 방법입니다.

필요한 데이터

1. 스피커 유닛의 파라미터:
   • Xmax: 최대 선형 이동 (진폭) 범위. 스펙 시트에서 제공됩니다.
   • Sd: 다이어프램의 표면적 (진동 면적). 스펙 시트에서 제공됩니다.
   • Fs: 공진 주파수. 스펙 시트에서 제공됩니다.
2. 입력 신호:
   • 전력 (P): 스피커에 입력되는 전력.
   • 주파수 (f): 입력 신호의 주파수.
     
     

계산 과정

1. 기본 공식을 사용한 최대 진폭 (Xmax) 확인:
   • 스피커 스펙 시트에서 제공되는 Xmax는 일반적으로 스피커 유닛의 최대 선형 진폭입니다. 이 값은 스피커의 구조적 한계를 나타냅니다.
2. 운용 조건에 따른 진폭 계산:
   • 실제 입력 전력과 주파수에 따른 다이어프램의 진폭 변화를 계산해야 합니다. 이를 위해 다음과 같은 공식을 사용할 수 있습니다.
   • 스피커의 출력 음압 레벨 (SPL)을 기준으로 진폭을 계산할 수 있습니다. SPL은 다음과 같이 계산됩니다.
     
     
     

     

             여기서 𝑝는 음압이고 𝑝0​는 기준 음압 (20 µPa)입니다.

 

 

    3. 음압과 다이어프램 진폭의 관계

• 음압 p와 다이어프램의 진폭 x는 다음과 같은 관계가 있습니다.
  
  

 

여기서 𝜌는 공기 밀도 (약 1.2 kg/m³), 𝑐는 음속 (약 343 m/s), 𝑘는 파수 ( 2𝜋𝑓/𝑐2πf/c )입니다.

 

 

     4. 최대 입력 전력에서의 진폭 계산

• 스피커의 최대 입력 전력 𝑃𝑚𝑎𝑥 ​와 효율성을 고려하여 다이어프램의 최대 진폭을 계산할 수 있습니다.
• 스피커의 전기적 입력 전력 𝑃와 음향 출력 전력 𝑃𝑎𝑐𝑜𝑢𝑠𝑡𝑖𝑐​ 사이의 관계는 다음과 같습니다.
  
  

 

        여기서 𝜂는 스피커의 효율성입니다.

 

 

     다이어프램의 최대 진폭 𝑥𝑚𝑎𝑥 ​는 다음과 같은 관계식을 이용하여 계산할 수 있습니다.

 

 

         여기서 𝜔ω는 각주파수 ( 2𝜋𝑓 )입니다.

 

예시 계산

1. 주어진 데이터:
   • Xmax: 5 mm
   • Sd: 0.05 m²
   • Fs: 30 Hz
   • 입력 전력 𝑃P: 100 W
   • 주파수 𝑓f: 100 Hz
2. 계산
   

 

 

이 예제는 단순화된 모델이지만, 실제로는 스피커 유닛의 동적 특성과 비선형성, 그리고 실내 환경 등의 변수를 고려해야 합니다. 정확한 최대 진폭을 계산하려면 보다 정교한 측정 장비와 모델링이 필요합니다.