과도 신호 (Transient Signal)

신호의 기본적인 분류 방법에 따르면, 신호는 주기신호(Periodic Signal), 랜덤신호(Random Signal), 그리고 과도신호(Transient Signal)로 구분할 수 있다. 주기신호 및 랜덤신호에 대한 설명은 아래 링크를 참조하면 좋다.

<링크>
1. 신호의 분류 방법
2. 주기신호
3. 랜덤신호

이번 글에서는 "과도 신호(Transient Signal)" 에 대해 간략하게 정리해보려고 한다. (※ 몇가지 문헌들을 공부하여 요약한 것 임.)

1. 과도 신호(Transient Signal) 란?

Transient Signal 을 부르는 우리나라 단어는 몇 가지가 있다. 과도신호, 순간신호, 천이신호 등... 일반적으로 소음진동 분야에서는 "과도 신호" 라고 부르는 것 같다.

영어로 Transient 라는 단어는 "일시적인, 순간적인" 이라는 의미를 갖고 있다. Transient Signal 이라는 용어 또한 "일시적인 신호, 순간적인 신호" 라고 불렀을 때, 그 특징이 명확히 드러나는 것 같다.

Transient Signal 은 "한정된 시간" 동안 발생하는 신호를 말한다. 다시 말하면 Transient Signal 은 어느정도 시간이 경과하면 감소되어 없어지는 신호다. 그래서 Transient Signal 는 일반적으로 "충격 신호" 형태로 나타난다. 예를들어, 망치로 구조물을 가격하면 그 순간 큰 진동이 발생하지만, 시간이 경과하면 진동이 작아지고 결국 없어져서 원래 상태로 되돌아간다. Transient Signal 은 그런 형태의 신호다.

소음진동 분야에 있어서 Transient Signal 발생했다가 사라지는 그 "한정된 시간" 의 길이에 영향을 미치는 대표적인 요소는 "감쇠 (Damping)" 다. 시스템의 감쇠가 작으면 Transient Signal 이 강하게 발생했다가 상대적으로 긴 시간에 걸쳐 감소되다가 없어진다. 반면, 시스템의 감쇠가 크면 Transient Signal 은 발생 이후 급격히 감소하고 단시간내 없어진다.

2. 과도 신호(Transient Signal)의 예측 가능성

제목이 좀 이상하지만, 어쨌든 하고싶은 말은... Transient Signal 은 신호의 현재 특성을 알면, 다음에 나타날 특성도 어느정도 예측이 가능한 Deterministic Signal 로 분류할 수 있다는 것이다. (※ 이런 면에서, Transient Signal 은 Periodic Signal 과 공통점이 있다.) 조금 달리 표현하자면, Transient Signal 을 발생시키는 특정 이벤트(event)가 있다고 할 때, 만약 같은 이벤트가 반복된다면, 신호 또한 같은 Transient Signal 이 반복되어 발생한다는 것이다.

기타(Guitar)줄을 생각해보자. 줄 하나를 F의 힘으로 튕겼다. 그러면 그 때 발생하는 소리(sound)는 Transient Signal 형태로 나타날 것이다. 잠시 뒤, 그 줄을 다시 똑같은 F의 힘을 튕겼다고 해보자. 그러면 당연히 전과 같은 Transient Signal 소리가 반복되어 나타날 것이다.

3. 과도 신호(Transient Signal)의 그래프

반복적인 이야기지만, Transient Signal 의 가장 큰 특징은 신호가 한정적인 시간동안 발생한 뒤 없어진다는 것이다. 이것이 Transient Signal 을 Periodic Signal & Random Signal 과 구분하는 차이점 이기도 하다.

Periodic, Random, Transient Signal 형태를 직관적으로 이해할 수 있도록 그래프로 표현해봤다. 세 종류의 신호들의 차이점을 명확히 볼 수 있다. (그래프의 시간축은 모두 "5초"로 동일하게 설정하였고, 진폭은 약 10 이다.)

과도 신호 (Transisent Signal)

주기 신호 (Periodic Signal)

랜덤 신호 (Random Signal)

 

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신호의 기본적인 분류에 해당하는 3종류의 신호들에 대해 나름 정리해봤다.

여기서 그치지 말고, 각 신호들에 대한 더 자세한 내용들에 대해 앞으로 더 공부하고 정리해봐야겠다.


끝.