Transmission Noise Seduction Performance of Smart Panels using Piezoelectric Shunt Damping

압전감쇠를 이용한 압전지능패널의 전달 소음저감 성능

The possibility of a transmission noise reduction of piezoelectric smart panels using piezoelectric shunt damping is experimentally studied. Piezoelectric smart panel is basically a plate structure on which piezoelectric patch with shunt circuits is mounted and sound absorbing materials are bonded on the surface of the structure. Sound absorbing materials can absorb the sound transmitted at mid frequency region effectively while the use of piezoelectric shunt damping can reduce the transmission at resonance frequencies of the panel structure. To be able to reduce the sound transmission at low panel resonances, piezoelectric damping using the measured electrical impedance model is adopted. Resonant shunt circuit for piezoelectric shunt damping is composed of register and inductor in series, and they are determined by maximizing the dissipated energy throughout the circuit. The transmitted noise reduction performance of smart panels is investigated using an acoustic tunnel. The tunnel is a tube with square crosses section and a loud-speaker is mounted at one side of the tube as a sound source. Panels are mounted in the middle of the tunnel and the transmitted sound pressure across panels is measured. Noise reduction performance of a smart panels possessing absorbing material and/or air gap shows a good result at mid frequency region but little effect in the resonance frequency. By enabling the piezoelectric shunt damping, noise reduction of 10dB, 8dB is achieved at the resonance frequencise as well. Piezoelectric smart panels incorporating passive method and piezoelectric shunt damping are a promising technology for noise reduction in a broadband frequency.

안전감쇠에 의해 전달 소음을 저감시키는 압전지능패널에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 압전지능패널은 기본적으로 압전재료를 부착한 평판 구조물에 션트회로를 연결하고 흡음재들을 부가한 구조물이다. 지능패널은 중 주파수영역에서 흡음재의 수동적 특성을 이용하고 저주파수영역의 공진주파수에서는 압전감쇠를 적용하여 소음저감을 이루는 개념이다. 저주파공진에서의 소음저감을 위하여 측정한 전기적임피던스모델을 이용하는 압선감쇠를 적용하였다. 압전감쇠를 위한 공진 션트회로는 직렬로 연결된 저항과 인넉터로 구성되었으며, 저항과 인덕터는 회로에서 소산되는 에너지가 최대가 될 수 있는 값으로 최적설계하였다. 압전지능패널의 전달 소음저감성능은 음향터널을 사용하여 실험을 수행하였다. 음향터널은 사각단면 형태이며 소음 원으로 터널의 한 쪽 끝에 스피커가 설치되었다. 패널들을 터널의 중앙에 설치하여 투과 음압을 측정하였다. 흡음재를 갖는 지능패널과 흡음재와 공기층을 갖는 압전이중지능패널은 수동적 특성에 의해 저주파영역의 공진주파수를 제외한 중 주파수영역에서 뚜렷한 소음저감 효과를 나타내었다. 압전감쇠를 통하여, 첫 번째 공진주파수에서 약 10dB, 8dB의 소음저감 효과를 얻었다. 압전감쇠와 수동특성을 혼용하는 압전지능패널은 넓은 주파수영역에서의 소음저감을 위한 유망한 기술이다.