계측용 마이크 감도란 무엇인가요?

계측용 마이크의 감도는 보통 mV/Pa로 표시됩니다. 이는 특정 음압 입력에 대해 마이크가 만들어 내는 전압을 나타냅니다. 감도는 약한 신호의 출력, 음압 변환, 그리고 마이크가 나머지 계측 체인과 얼마나 잘 매칭되는지에 영향을 주지만, 값이 높다고 해서 항상 더 좋은 것은 아닙니다.

계측용 마이크 감도란 무엇인가요?

마이크 감도는 음압을 전기 신호로 변환하는 마이크의 능력을 설명합니다. 계측용 마이크의 경우 일반적인 단위는 mV/Pa이며, 이는 마이크가 1 Pa의 음압을 받았을 때 생성되는 밀리볼트 수를 의미합니다.

음향 공학에서 1 Pa는 약 94 dB SPL에 해당합니다. 10 mV/Pa 마이크는 이상적으로 이 음압에서 10 mV를 출력하고, 50 mV/Pa 및 100 mV/Pa 마이크는 각각 약 50 mV와 100 mV를 출력합니다.

따라서 감도가 높을수록 동일한 음향 입력에서 더 큰 전압이 출력됩니다. 그러나 감도만으로는 주파수 응답이 더 평탄한지, 왜곡이 더 낮은지, 자체 잡음이 더 낮은지, 측정 정확도가 더 높은지를 알 수 없습니다.

감도는 측정에 어떤 영향을 미치나요?

저 SPL 측정: 약한 신호 출력과 시스템 잡음

조용한 환경이거나 약한 신호를 측정하는 시험에서는, 마이크가 만들어 내는 전압이 매우 작을 수 있습니다. 출력이 너무 낮으면 프리앰프와 데이터 수집 시스템의 입력 잡음이 결과에 더 큰 영향을 줄 수 있습니다.

다른 조건이 동일할 때, 감도가 더 높은 마이크는 동일한 음압에 대해 더 큰 전압을 출력하여, 이후 단계 전자 회로의 잡음이 차지하는 비중을 줄여 줍니다. 이 때문에 저잡음 측정에서는 고감도 마이크가 유리한 경우가 많습니다.

고감도라고 해서 곧바로 자체 잡음이 낮다는 의미는 아닙니다. 측정 가능한 최저 음압은 마이크의 자체 잡음, 프리앰프 잡음, 주변 배경 소음, 전체 시험 체인 등에 의해서도 결정됩니다.

헤드폰 자체 잡음, 저소음 가전제품 및 기타 약한 신호를 측정하는 시험에는 저잡음 측정용으로 설계된 마이크가 적합할 수 있습니다. 예를 들어 CRY3261-S02는 감도가 450 mV/Pa이고 고유 잡음은 6.5 dBA까지 낮습니다. 목표 SPL 범위는 별도로 반드시 확인해야 합니다.

고 SPL 측정: 출력 전압과 입력 범위 매칭

프리앰프와 데이터 수집 시스템에는 허용 가능한 최대 입력 전압이 있습니다. 음압이 높아질수록 고감도 마이크는 더 큰 출력 전압을 발생시키며, 그 결과 이후 단계의 입력 한계에 더 빨리 도달할 수 있습니다.

이상적인 선형 변환을 가정하면, 120 dB SPL(약 20 Pa)에서 50 mV/Pa 마이크는 약 1 V를 출력하고, 10 mV/Pa 마이크는 약 0.2 V를 출력합니다. 140 dB SPL(약 200 Pa)에서는 각각 약 10 V와 2 V를 출력합니다. 데이터 수집 시스템의 입력 범위가 제한적인 경우 이 차이가 중요합니다.

실제로 측정 가능한 최대 SPL은 감도만으로는 계산할 수 없습니다. 항상 마이크의 최대 SPL과 왜곡 조건을 프리앰프 및 데이터 수집 시스템의 선형 입력 범위와 함께 확인해야 합니다.

극도로 높은 SPL을 측정하려면, 이러한 조건을 위해 설계된 저감도 모델이 필요할 수 있습니다. CRY3408-S01은 감도가 0.14 mV/Pa이며, 명시된 동작 및 왜곡 조건을 만족하는 경우 최대 180 dB SPL까지 측정을 지원합니다.

감도는 음압 변환에도 영향을 미칩니다

계측 소프트웨어는 마이크 감도를 사용해 수집된 전압을 파스칼 단위의 음압으로 변환한 다음, 20 µPa를 기준으로 한 음압 레벨(SPL)을 계산합니다.

따라서 소프트웨어에 입력하는 감도 값은 실제 마이크 감도와 일치해야 합니다. 입력 값이 실제와 다르면, 신호 자체는 정상적으로 취득되더라도 계산된 SPL은 항상 높게 또는 낮게 치우치게 됩니다.

마이크 감도가 높을수록 항상 더 좋은가요?

번호 고감도와 저감도는 서로 다른 용도에 적합합니다. 중요한 것은 감도가 예상 SPL 범위와 계측 시스템의 입력 범위에 잘 맞는지 여부입니다.

감도가 높으면 주파수 응답이 더 평탄하다거나, 자체 잡음이 더 낮다거나, 정확도가 더 높다고 잘못 가정하는 경우가 많습니다. 또한 감도만으로 최대 SPL이나 다이내믹 레인지를 단독으로 결정할 수는 없습니다.

시험에서 감도를 어떻게 해석해야 하나요?

최소 및 최대 SPL을 추정하십시오

먼저 발생할 가능성이 있는 최저 및 최고 음압 레벨을 추정합니다. 조용한 환경과 약한 음원은 감도와 자체 잡음에 특히 주의를 기울여야 합니다. 고출력 음원은 최대 SPL, 선형성, 그리고 전체 시스템의 입력 범위를 특히 주의 깊게 검토해야 합니다.

마이크와 데이터 수집 시스템을 함께 확인하십시오

마이크 감도를 확인한 후에는 프리앰프 잡음, 이득 설정, 데이터 수집 시스템의 입력 범위를 점검하십시오. 일반적인 실험실 및 일상적인 음향 측정에는 50 mV/Pa 감도의 CRY3203-S01이 다양한 일반 작업에서 폭넓게 실용적인 균형을 제공합니다.

다른 사양도 함께 고려하십시오

감도는 마이크 성능을 구성하는 요소 중 하나에 불과합니다. 자체 잡음, 최대 SPL, 다이내믹 레인지, 주파수 응답, 주파수 범위, 환경 적합성도 함께 고려해야 합니다.

요약

계측용 마이크 감도는 특정 음압 입력에 대해 생성되는 출력 전압을 결정합니다. 감도가 높으면 약한 소리에서도 더 큰 신호를 얻는 데 도움이 되며, 감도가 낮으면 높은 SPL에서 출력 전압이 상대적으로 작아져 입력 범위가 제한된 데이터 수집 시스템과 더 잘 맞을 수 있습니다.

신뢰할 수 있는 측정을 위해서는 마이크, 프리앰프, 데이터 수집 시스템을 하나의 체인으로 함께 평가해야 합니다. 먼저 예상 SPL 범위를 정의한 다음, 감도를 자체 잡음, 최대 SPL, 입력 범위와 함께 확인하십시오.

자주 묻는 질문

계측용 마이크 감도를 음향 시험 시스템에 맞게 선택하는 데 도움이 필요하시면 CRYSOUND 기술 지원팀으로 문의하십시오.