Acoustic Impedance   음향 임피던스

     (수정일:2017-12-05)

  [음향]   
  1. 소리(소리 세기)의 정의 및 요소별 의미
    1. 소리 세기(Sound Intensity, SI)의 정의
      1. 음향 에너지단위 면적당 전달되는 시간율 : [J/(㎡ s) 또는 W/㎡]
        1. 즉, 단위 시간(t) 당 단위 면적(A) 당 수직으로 전달되는 음파 에너지(E)
    2. 소리 세기의 표현식
      1. I = E / (A t) [J/(㎡ s) 또는 W/㎡] = (F x) / (A t) = (F / A) (x / t) = p U = p(t) U(t) [Pa ㎥/s]
    3. 위 표현식에서 각 요소들의 의미
      1. E : 에너지 [J 또는 N m] (유체의 변형과 관련된 에너지)
      2. A : 면적 [㎡], t : 시간 [sec] (단위 면적단위 시간 당)
      3. F : [N], x : 거리 [m] (유체가 행하는 또는 운반하는 에너지)
      4. p : 음압 [N/㎡ 또는 Pa] (시간,공간스칼라 함수)
        1. 소리 세기의 음원으로써의 음압
        2. 평형 음압과 순간 음압 간의 차이
      5. U : 매질유체 입자체적속도 [㎥/s] (시간,공간스칼라 함수)
        1. 소리 세기의 음원으로써의 속도
  2. 소리(소리 세기)의 전파 특성
    1. 소리 세기(Sound Intensity)를 전기적인 전파(Propagation) 특성과 관련시켜 보면,
      1. 주파수에 따른 매질저항적 성질인 임피던스 관계식 처럼 표현 가능
      2. 즉, 소리 전파에 대한 저항성 성질 : (음향 임피던스) Z = p/U ≒ V / I (전기 임피던스)
        1. 전기계의 `전류 I`를 음향계의 `체적속도 U`, 전기계의 `전압 V`을 음향계의 `음압 p`으로 등가
    2. `소리 세기`와 `속도` 및 `음압` 간의 관계
      1. 매질의 `밀도` 및 `강성(탄성)`에 의해 관련될 수 있음
        1. 例) 저 밀도,약 탄성을 갖는 매질음파는 고 밀도,강 탄성을 갖는 매질음파 보다 동일 음압에서 더큰 속도 진폭을 보임
      2. (소리 세기,음압,속도 관계) I = p(t) U(t) [Pa ㎥/s] 또는 [W/㎡]
    3. 소리 세기를 다음의 3개 물리량 (음압, 밀도, 속도) 으로 연결시켜 보면,
      1. (음압,밀도,속도 관계) I = p2/ρc [Pa ㎥/s] 또는 [W/㎡]
        1. I : 소리 세기 [W/㎡] (음압유체 입자 속도의 곱)
        2. p : rms 음압 [N/㎡ 또는 Pa]
        3. ρ : 음향 매질 밀도 [㎏/㎥]
        4. c : 음향 입자 속도(음속) [m/sec]
  3. 음향 임피던스
    1. 음향 임피던스의 물리적 의미
      1. 매질의 고유 특성임
      2. 음향 유동의 음압차와 체적속도 간의 위상차로써, 음파의 전달을 방해하는 척도를 나타냄
      3. * 즉, 소리가 공기중으로 전파할 때, 공기 입자들의 움직임이 어려운 정도
        1. 임피던스가 작을수록, 단위 입력(속도)에 대해 출력(음압 차이 즉, )이 커짐
        2. 임피던스가 클수록, 단위 입력(속도)에 대해 출력(음압 차이 즉, )이 작아짐을 의미
    2. ※ (해석 용이성을 위해, 음파를 원거리 조화 평면파로 가정하고 있음)
    3. 음향 임피던스 (Acoustic Impedance)
      1. Z = p / U = (음압) / (유체 체적속도) [Pa s/㎥]
        1. 음향 매질 내 가상의 면에 작용하는 음압과 그 면을 통과하는 체적속도의 비
    4. 고유 또는 비 음향 임피던스 (Specific Acoustic Impedance)
      1. z = ρc = (음압) / (유체 입자속도) [Pa s/m]
        1. 단위 면(A=1) 당 음향 임피던스
        2. 매질음압입자 속도와의 비(比)

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