소음과 진동의 구분
소음과 진동은 파동/음향에서 비롯되는 조금 다른 현상이다. 법적, 공학적으로 이 둘을 구분하기도 한다.
법적 구분
소음: 귀로 느껴지는 것.
진동: 발로 느껴지는 것.
물리학/공학적 구분
소음: 음향에너지가 기체를 통해 고막에 전달되는 현상.
진동: 운동에너지와 위치에너지의 반복적인 변환상태.
매질
소음: 기체
진동: 고체
진동 소음과 수학, 공학
진동은 고체에 의해 전달되는 흔들림이며, 소음은 최종매개체인 공기충의 압력변동에 의해 사람에게 전해지는 불쾌한 음이다. 음향은 불쾌한 의미가 없는 공기압 변동상태이지만 초음파는 고체음과 공기음을 모두 포함하여 말하는, 다시 말하면 20kHz이상의 고주파 진동-소음을 의미한다. 그러나 이 모든 음과 떨림의 구분은 물리학의 파동(wave)에서 출발하였으며그 이전에 파동은 수학으로 설명할 수 있게 되므로 설명이 비록 현상보다 나중에 형성되었을 지라도 수학을 빼놓고 진동을 설명하기는 힘들다.
진동을 수학으로 설명하는 원리
진동소음의 설명은 거의 파동의 설명과 같다. 다만, 원인과 현상이 다양하고 시간과 공간에 대한 동시성이 있으므로 이를 설명하기 위해서 수학이 더 잘 설명될 뿐이다. 두 가지 분야에 대한 연관성을 간단히 정리해 본다.
- 수학은 자연을 설명하기위해 그래프를 이용하고 그래프는 수학으로 표현할 수 있다.
- 진동은 변위, 속도, 가속도로 크기를 설명해야 하는데 이 각 진폭은 시간의 변화에 따른 관련이 있으므로 서로 미분-적분으로 변환할 수 있다.
- 진동의 방향은 공간의 설명(벡터)으로 이해할 수 있다. 힘과 에너지는 서로 다른 방향으로 배치될 수 있고 그리고 관성력, 감쇠력, 탄성력도 서로 다른 방향을 가져야 진동이 있다. 이 때 벡터는 복소수(허수와 실수)로 표현된다.
- 다양한 질량은 다자유도계를 형성하고 진동의 원인이 되므로 이를 쉽게 해석하기위해 행렬을 사용해야 한다. 비로소 컴퓨터가 연산하기 쉬워진다.
- 원인들끼리 서로 영향을 준다는 것은 연성이므로 편미분으로 해석한다.
- 원인규명과 예측 그리고 비선형 진동은 확률로 결과를 유추한다.
- 상관성분석을 위해 비교(시간, 대상)를 하며 신뢰성분석을 위해 통계를 이용한다.
- 자연현상은 자연증가, 자연감소에 사용되는 자연로그(e. ln)으로 표현한다.
- 전체와 부분의 모드와 응력해석은 유한요소의 해석이 유효하다.
- 미분방정식으로 선형화 진동을 해석할 때, 그 근의 공식으로 구한 해가 의미하는 것에는 고유한 성질(고유주파수, 감쇠)이 포함되어 있다.
- 라플라스와 푸리에는 복잡한 미분방정식을 단순한 식으로 표현할 때 사용한다.
- 반복을 설명하려면 반드시 삼각함수(sin)를 사용한다. 그리고 그 안에 있는 시간과 공간의 미지수를 설명한다.
Noise, vibration, and harshness (NVH), also known as noise and vibration (N&V), is the study and modification of the noise and vibration characteristics of vehicles, particularly cars and trucks. While noise and vibration can be readily measured, harshness is a subjective quality, and is measured either via jury evaluations, or with analytical tools that can provide results reflecting human subjective impressions. The latter tools belong to the field psychoacoustics.
Interior NVH deals with noise and vibration experienced by the occupants of the cabin, while exterior NVH is largely concerned with the noise radiated by the vehicle, and includes drive-by noise testing.
NVH is mostly engineering, but often objective measurements fail to predict or correlate well with the subjective impression on human observers. For example, although the ear's response at moderate noise levels is approximated by A-weighting, two different noises with the same A-weighted level are not necessarily equally disturbing. The field of psychoacoustics is partly concerned with this correlation.
In some cases, the NVH engineer is asked to change the sound quality, by adding or subtracting particular harmonics, rather than making the vehicle quieter.
Noise, vibration, and harshness for vehicles can be distinguished easily by quantifying the frequency. Vibration is between 0.5 Hz and 50 Hz, noise is between 20 Hz and 5000 Hz, and harshness takes the coupling of noise and vibration.