음압 레벨 이해
정의: 음압 레벨이란 무엇인가?
음압 레벨 (SPL)은 기준 압력에 대한 음향 압력의 대수적 측정값으로, 데시벨(dB)로 표현됩니다. 기계의 경우, SPL은 소음 방출 강도, 즉 장비에서 방출되는 소리의 크기를 정량화하며, 지정된 거리에서 마이크나 소음계로 측정합니다. SPL은 다음과 상관관계가 있습니다. 진동 진동하는 표면은 소리를 방출하기 때문에 기계 상태 평가를 위한 진동 분석과 함께 음향 측정을 보완하여 특히 특징적인 음색이나 광대역 소음 특성을 생성하는 공기역학, 기어 및 베어링 문제를 진단하는 데 적합합니다.
SPL 측정은 주로 직업 건강 및 환경 문제(청력 보호, 소음 규제)이지만 진단적 가치를 제공합니다. 소음 변화는 종종 기계적 저하에 앞서거나 동반되며, 음향 분석을 통해 진동 스펙트럼과 유사한 특징적인 주파수 패턴을 통해 특정 결함을 식별할 수 있습니다.
수학적 표현
공식
- SPL(dB) = 20 × log₁₀(P / P₀)
- 여기서 P = 측정된 음압(Pa)
- P₀ = 기준 압력 = 20 µPa(인간의 청력 한계)
- 대수적 스케일은 광범위한 압력 범위를 수용합니다.
데시벨 스케일
- 0dB: 청력 역치
- 30-40dB: 조용한 방
- 60-70dB: 일반적인 대화
- 80-90dB: 소음이 많은 기계, 청력 보호 장비 권장
- 100-110dB: 매우 시끄러운 기계, 청력 보호가 필요합니다
- 120+ dB: 통증 역치, 즉각적인 청력 손상
측정
소음계
- 정밀 마이크
- 주파수 가중치(A, C 또는 Z)
- 시간 가중치(빠름, 느림, 충동)
- dB SPL로 표시
- IEC 61672에 따른 클래스 1(정밀) 또는 클래스 2(일반)
측정 거리
- 근거리: < 소스로부터 1미터 이내(근접 측정)
- 원거리: > 1미터(자유장 측정)
- 기준: 기계의 경우 종종 1미터
- SPL 감소: 거리가 두 배가 될 때마다 ~6dB(자유장)
주파수 가중치
- A-가중치: 인간의 귀 민감도를 모방합니다. 가장 일반적입니다.
- C-가중치: 비교적 평평하고 저주파를 포함합니다.
- Z (선형): 가중치 없음, 모든 주파수가 동일함
- 단위: dBA, dBC, dBZ(사용된 가중치를 나타냄)
진동과의 관계
진동으로 인한 소리 방사
- 진동하는 표면은 음파를 방출합니다.
- 음향 파워 ∝ 속도² × 면적(대략)
- 상관 관계: 일반적으로 진동이 높을수록 SPL이 높아집니다.
- 하지만 관계는 복잡합니다(방사능 효율은 다양합니다)
진단 상관관계
- 베어링 문제: 고주파 쉿거리는 소리 또는 갈리는 소리
- 기어 문제: 메시 주파수에서 특징적인 윙윙거림
- 불균형: 1×에서 저주파 럼블
- 캐비테이션: 무작위로 딱딱거리는 소리나 터지는 소리
음향 스펙트럼 분석
음조 구성 요소
- 기어 메시: 치아 결합 주파수에서의 순수 톤
- 블레이드 패싱: 팬 또는 압축기 블레이드 주파수
- 전기 같은: 모터에서 120/100Hz 윙윙거리는 소리
- 베어링 톤: 고장 주파수 고조파
광대역 노이즈
- 공기역학: 난류, 유동 소음
- 캐비테이션: 무작위 거품 붕괴
- 베어링 손상: 결함으로 인한 광대역 증가
- 마찰: 연속 무작위 방출
응용 프로그램
상태 모니터링
- 보완 진동 측정
- 베어링 결함 조기 징후(진동 전 소음 증가)
- 기어 마모 모니터링(소음 품질 변화)
- 빠른 질적 평가
품질 관리
- 신규 장비 수용(소음 한계)
- 수리 후 검증
- 제조에서의 제품 품질
규정 준수
- 직업적 소음 노출(OSHA, EU 지침)
- 지역 소음 제한
- 장비 사양
- 문서 요구 사항
문제 해결
- 소음원 찾기
- 전체 시설 소음에 영향을 미치는 요인을 파악합니다.
- 소음 감소 조치 검증
일반적인 기계 소음 수준
장비 유형별
- 전기 모터: 70-85데시벨
- 원심 펌프: 75~90데시벨
- 선풍기/송풍기: 80~100데시벨
- 기어박스: 75-95데시벨
- 압축기: 85-105데시벨
- 디젤 엔진: 95-110데시벨
진단 지표로서의 소음
소음 증가
- 베어링 열화(연삭, 삐걱거림)
- 기어 마모(윙윙거리는 소리 강도 증가)
- 윤활 문제(마찰 소음 증가)
- 느슨함(덜거덕거림)
노이즈 캐릭터 변경
- 새로운 톤이 등장합니다
- 주파수 변화
- 간헐적인 소음
- 모두 문제가 발생하고 있음을 나타냅니다.
측정 표준
- IEC 61672: 소음계 사양
- ISO 3744: 음향 전력 결정
- ISO 1680: 기계 소음 시험 규정
- ANSI S12.19: 기계 소음 측정
음압 레벨은 주로 건강 및 환경 지표이지만, 기계 상태와 관련된 귀중한 진단 정보를 제공합니다. 음향 측정은 진동 분석을 보완하여 베어링이나 기어 성능 저하를 조기에 파악할 수 있도록 하며, 기계 진동과 음향 방사를 결합하여 장비의 완전한 건강 상태를 평가하는 종합적인 기계 평가에 필수적입니다.
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