一、研究緣起與背景
噪音無臭無味又不具殘留性,不像地震、火災、洪水、空氣及毒性化學物質污染對人有立即性之影響,以往並未受到太大重視,而近年來隨著國人居住品質的提升,人人皆盼望有一安寧的生活環境,對住宅音環境品質與要求也隨之提高,而依據環保署統計,在104年約28萬件陳情案件中,近九成屬感官可明顯感受之噪音、異味及環境衛生的污染陳情,其中噪音案件約佔35 %,因此有效協助解決噪音問題,可使民眾對政府施政成效明顯有感。
因此本所在防音及建築聲學研究部分,於96~98年間協助標準檢驗局制訂CNS 15160-3「聲學-建築物及建築構件之隔音量測-建築構件空氣音隔音之實驗室量測」等17項國家標準,以提升國內建築聲學國家標準並與國際接軌,98~99年間進行「住宅音環境現況調查與診斷機制研究」,建立住宅音環境現場調查與量測標準作業程序,藉由連棟以及集合(公寓大廈)住宅案例現況調查,包含環境噪音、構造隔音性能及住宅音環境問卷調查,以掌握我國住宅音環境問題來源,於100年進行「建築隔音性能基準及法制化研究」,參考國外音環境管理制度以及國內建築音環境現況與需求,研擬建築技術規則設計施工編防音修正條文草案(第46條及第46條之1~7),送營建署進行法制化作業,並將於明(108)年7月1日全面實施,對於國內住宅音環境品質提升及促進相關產業技術發展有重要貢獻。
綜觀本所前期研究已依照優先順序,逐步針對門、窗及牆之氣傳音隔音、樓板衝擊音與吸音作相當完整研究,並協助研訂國家標準、隔音法規,支援高性能防音綠建材研發驗證,執行成效良好,而噪音源特性,亦為防音重要因子之一,惟有確切掌握基本資料,才能對建築整體音環境有更完整之改善與防治,其性能數據可於無響室環境量測得到。因此,本研究擬在前期建築聲學成果基礎下,探討無響室後續可進行之實驗研究,並進一步透過國內外音源量測標準之解析,研擬CNS標準草案,俾使我國相關量測規範更為完備。
二、研究內容與成果
本研究首先蒐集國內外有關無響室應用於音源性能試驗之文獻,透過國外音源量測標準之解析,作為研擬相關CNS標準草案之參考依據,其次完成本所全(半)無響室聲場性能檢核,包括背景噪音修正量(k1)、環境修正量(k2)等性能評估,並實際選定12件市售資訊或家電產品進行試驗,分析其聲音特性,包括聲壓、聲功率、頻譜分佈等性能,最後綜合規範蒐集、實測試驗及前期研究成果進行分析比較,俾整理提出相關建議,以供後續標準制(修)訂及實驗室認證應用參考,本所全(半)無響室及實驗佈置如圖1~4所示,研究成果摘述如下:
(一)音源聲功率分析:聲功率為音源單位時間發射之聲音能量,其特性與量測距離或位置無關,適合作為產品噪音規範,本研究收集之12件試驗樣本評析結果彙整如表1所示,其中有5件屬於國內環保標章已規範產品,本實驗結果發現不斷電系統、吸塵器等2件無法達到規定噪音值基準,另7件非隸屬環保標章規範產品,其中玩具雷射槍之聲功率位準Lw(A)為83.7 dB(A),尚高於手持式頭髮吹風機環保標章80 dB(A)之基準,似有檢討研訂相關噪音指標管理之需要。
(二)音源聲壓分析:在聲壓位準量測部分,本研究參照ISO 7779規範進行實驗佈置,分別於待測音源之前、後、左、右距離皆為1m處架設4組麥克風,量測其聲壓位準量測Lpi,利用ISO 7779建議之方程式計算得到音源整體平均聲壓位準,本次收集之12件試驗樣本評析結果彙整如表2所示,其數值越大,代表聆聽者感受噪音程度越大。
(三)音源頻率特性及明顯不連續音調分析:本研究收集之12件試驗產品,其頻率特性均有所差異,吸塵器在頻率400 Hz處有突起單一數值;玩具雷射槍噪音頻率在160 Hz、800 Hz及3150Hz各有一個主成分波,本次試驗音源之頻率特性彙整如表3所示,由圖譜初判吸塵器、玩具雷射槍及不斷電系統等有3件試驗產品有較明顯突起單一數值,並將之轉換至快速傅立葉轉換(FFT)圖譜,利用ISO 7779建議之評估方法,進行明顯不連續音調分析,其中吸塵器在頻率444 Hz處之單頻雜訊比()為0.13 dB、玩具雷射槍在頻率819 Hz處之突出率(ΔLP)為4.19 dB及不斷電系統均達不到ISO 7779「明顯」之基準,故本次試驗樣本均無明顯不連續音調。
(四)資料蒐集分析:本研究發現我國現行CNS標準關於噪音量測,主要與工業安全、電機、機械、交通等現場環境之聲壓位準噪音量測有關,至於實驗室量測應用部分主要為聲功率位準量測。但應用於重點科技產業之3C產品等,國內噪音量測標準並未將ISO國際標準CNS調適化,而本所具備之聲學實驗室、量測方法均已滿足國際標準,可嘉惠國家相關重點產業之產品驗證,因此,本研究參考目前3C產業最常引用之ISO 7779標準,將內容轉化為中文,作為後續標準制訂之參考,本研究草擬標準架構如表4所示。
三、結語
本研究已完成本所全(半)無響室聲場性能檢核,並選定12件常見生活資訊或家電產品進行試驗,研究成果可供後續室內噪音源與建築防音技術深入探討,同時參酌國際最常引用ISO 7779完成「聲學-資訊設備及電信通訊設備所產生空氣噪音之量測標準(草案)」之研擬,並送請經濟部標準檢驗局進行法制化作業,期使國內聲音量測相關規範更為完備。
表1.不同音源之聲功率位準評析結果
排序
|
編號
|
資訊、家電及生活
產品
|
Lw(A)
dB(A)
|
Lw(Lin)
dB
|
環保標章基值
dB(A)
|
1
|
SP12
|
吸塵器
|
94.7
|
95.3
|
76
|
2
|
SP04
|
玩具雷射槍
|
83.7
|
84.1
|
-
|
3
|
SP06
|
手持式頭髮吹風機
|
79.7
|
80.3
|
80
|
4
|
SP05
|
手持式頭髮吹風機
|
70.7
|
70.6
|
80
|
5
|
SP03
|
不斷電系統
|
65.8
|
65
|
45
|
6
|
SP08
|
桌上風扇
|
61.8
|
62.5
|
-
|
7
|
SP11
|
除濕機
|
60.9
|
65.5
|
-
|
8
|
SP09
|
吸入式捕蚊燈
|
54
|
58.7
|
-
|
9
|
SP07
|
桌上風扇
|
50.3
|
52.1
|
-
|
10
|
SP01
|
電腦主機
|
39.8
|
50.2
|
45
|
11
|
SP02
|
筆記型電腦
|
32.4
|
40.3
|
-
|
12
|
SP10
|
光觸媒捕蚊燈
|
30.4
|
42.4
|
-
|
(資料來源:本研究整理)
表2.不同音源之聲壓位準評析結果
排序
|
編號
|
資訊、家電及生活
產品
|
dB(A)
|
備註
|
1
|
SP12
|
吸塵器
|
80.8
|
|
2
|
SP04
|
玩具雷射槍
|
69.9
|
|
3
|
SP06
|
手持式頭髮吹風機
|
64.5
|
|
4
|
SP05
|
手持式頭髮吹風機
|
56.0
|
|
5
|
SP08
|
桌上風扇
|
46.0
|
|
6
|
SP11
|
除濕機
|
43.7
|
|
7
|
SP03
|
不斷電系統
|
42.9
|
|
8
|
SP07
|
桌上風扇
|
38.3
|
|
9
|
SP09
|
吸入式捕蚊燈
|
35.5
|
|
10
|
SP01
|
電腦主機
|
27.5
|
|
11
|
SP02
|
筆記型電腦
|
21.0
|
|
12
|
SP10
|
光觸媒捕蚊燈
|
19.1
|
|
(資料來源:本研究整理)
表3.不同音源之音源頻率特性評析結果
排序
|
編號
|
資訊、家電及
生活產品
|
頻率特性
|
備註
|
1
|
SP12
|
吸塵器
|
頻率400 至10000 Hz之聲功率數值皆高於78 dB,有突起單一峰值在400 Hz
|
|
2
|
SP04
|
玩具雷射槍
|
在160 Hz 、800 Hz及3150 Hz各有1個主成分波
|
|
3
|
SP06
|
手持式頭髮吹風機
|
冷風(慢速)切換至熱風(快速)情境下, 頻率在160 至 200 Hz提高數值較其他高
|
熱風
情境
|
4
|
SP05
|
手持式頭髮吹風機
|
-
|
冷風
情境
|
5
|
SP03
|
不斷電系統
|
在頻率2000 Hz處有突起單一峰值,高於其它頻率13.4 dB以上
|
|
6
|
SP08
|
桌上風扇
|
最小轉速切換至最大轉速,頻率在2000 Hz以上提高之數值較其它頻率高
|
最大
轉速
|
7
|
SP11
|
除濕機
|
在250 Hz處有突起單一峰值
|
|
8
|
SP09
|
吸入式捕蚊燈
|
與桌上風扇在最小轉速之情境相當,惟有數個不明顯突起峰值
|
|
9
|
SP07
|
桌上風扇
|
-
|
最小
轉速
|
10
|
SP01
|
電腦主機
|
100 至 400 Hz 之數值較其它頻率高,在頻率125 Hz處有最大值
|
|
11
|
SP02
|
筆記型電腦
|
100 至 400 Hz 之數值較其它頻率高,在頻率800 Hz處有突起單一峰值
|
|
12
|
SP10
|
光觸媒捕蚊燈
|
趨勢與筆記型電腦發出之噪音相當,惟在頻率800 Hz處無對應突起數值
|
|
(資料來源:本研究整理)
表4.ISO 7779標準架構表
規範章節
|
小節
|
備註
|
- 適用範圍
|
|
|
- 參考標準
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|
|
- 用語釋義
|
3.1 一般定義
|
|
3.2 聲學定義
|
|
- 符合性要求
|
|
|
- 設備安裝及操作
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5.1設備安裝
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|
5.2輸入電壓與頻率
|
|
5.3設備操作
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- 迴響室聲功率位準測定法
|
6.1概述
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|
6.2量測不確定度
|
|
6.3測試環境
|
|
6.4儀器
|
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6.5設備安裝及操作
|
|
6.6微音器及聲源位置
|
|
6.7聲壓位準的測定
|
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6.8參考聲源之聲壓位準的測定
|
|
6.9聲壓位準的計算
|
|
6.10聲功率位準的測定
|
|
- 半無響室聲功率位準測定法
|
7.1概述
|
|
7.2量測不確定度
|
|
7.3測試環境
|
|
7.4儀器
|
|
7.5設備安裝及操作
|
|
7.6微音器及聲源位置
|
|
7.7聲壓位準的測定
|
|
7.8表面聲壓位準的計算
|
|
7.9聲功率位準的測定
|
|
- 在操作者或在場人員位置之聲壓位準測定法
|
8.1概述
|
|
8.2量測不確定度
|
|
8.3測試環境
|
|
8.4儀器
|
|
8.5設備安裝及操作
|
|
8.6微音器位置
|
|
8.7聲壓位準的量測
|
|
8.8聲壓位準之測定
|
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- 要記錄及報告的資料
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9.1要記錄的資料
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9.2報告的資料
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10.附錄
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10.1 測試配件
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10.2 量測表面
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10.3 特殊設備之安裝及運作
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10.4 明顯不連續音調之判別及評估
|
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10.5 脈衝噪聲之評估
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(資料來源:本研究整理)
圖1.本所全無響室
圖2.全無響室實驗佈置
圖3.本所半無響室
圖 4.半無響室實驗佈置