噪音基本理论

LAET:整列車之噪音 LAEB :車廂之噪音 LAEH:車頭之噪音 LABma:車廂通過之最大噪音 TEC:列車通過之有效時間(ΔL<5dB)
LAHmax:車頭通過之最大噪音 d:軌距 L:列車長 N:推動車頭數 V:列車速度
噪音工程
29
航空噪音
➢ 來源
構架噪音 (空穴噪音)
空氣剪力層受到擾動
噪音計
Sound Level Meter
標準音源
Calibrator
噪音工程
8
4. 聲功率位準(Sound PowerLevel) : Lw Lw 10 Log ( W ) dB Wref W : 音源音功率 ( Watt ) Wref : 參考音功率 ( 10-12 W )
kcal/hr
T OC
噪音的特性
➢ 分析噪音時除量測大小外 ，尚須分析其頻率組成。
➢ 分析噪音頻率可採用固定頻寬及固定百分率頻寬分析 器兩種儀器。
➢ 介質可以是液體(水) ，氣體(空氣) 或固體(R.C) 。
➢ 八音階頻帶(Octave Bandwidth) 上一個頻帶之中心頻率為下一個之2倍(63 ， 125 ， 250 ， 500….)。
80 煩躁喧嘩
影響打電話
60
安靜
40
非常安寧
20
剛好聽得見
0 聽覺極限
噪音工程
7
3.音壓位準(Sound Level)、噪音位準：Lp
Lp 10 Log ( Prms )2 dB Pref
Prms 音壓均方根值( Pa or N/m2 ) Pref 參考音壓( 2 x 10-5 Pa )
音壓 P : 音波以大氣壓為中心來回壓力變化( 1Pa = 1N/m2 )
N 10*logN N 10*logN
1
0.0
7
8.5
2
3.0
8
9.0
3
4.8
9
9.5
4
6.0 10 10.0
5
7.0 100 20.0
6
7.8 1000 30.0
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
L1 - L2
噪音工程
➢ 1/3八音階頻帶(1/3 Octave Bandwidth) 上一個頻帶之中心頻率為下一個之21/3倍(50 ， 63 ， 80 ， 100 ， 125 ….)。 此一頻帶之頻寬與人耳之敏感寬度接近，故為國際組 織所採用。
噪音工程
4
噪音傳播的因子
➢ 影響因子 ➢ 反射 ➢ 折射 ➢ 繞射 ➢ 吸收
➢ 線音源 ---- Lp=Lw-10logS-----S=2r Lp=Lw-10logr-8
➢ 面音源 ---- W及I不變， 長距離下， LI=Lw-8
噪音工程
15
[例題1- 1] 有一點音源W=100w ，試求距離音源10m之聲音 強度，音壓及音壓位準為何？
[解]
I
w 4r 2
100 4π 102
P2
/ C I0
10 log
4
6dB
噪音工程
19
第二章 噪音之來源
➢ 工業噪音 ➢ 交通噪音 ➢ 營建噪音 ➢ 其他噪音
噪音工程
20
工業噪音之來源
➢從機械之振動產生 ➢碰撞衝擊產生振動 ➢不平衡力或位移產生振動 ➢機械摩擦產生噪音 ➢流體與金屬表面接觸或氣
體亂流產生
噪音工程
21
交通噪音之種類
➢ 道路交通噪音 ➢ 鐵路交通噪音 ➢ 航空噪音
➢ d:前後車之平均車頭距離(m) ，d=V/Q
➢ Q:車流量(輛/hr)
➢ α:修正值， α = αi+ αd
αi為地表特性，αd為效果衰減
噪音工程
28
鐵路交通噪音
克茲威爾公式
LAET=10log(100.1LAEB+100.1LAEH) LAEB=LABmax+10logTEC LAEH=LAHmax+10log(πdNL/V)
第一章 噪音基本理論
➢ 噪音的定義 ➢ 噪音的特性 ➢ 影響噪音傳播的因子 ➢ 聲音單位之定義
噪音工程
1
噪音的定義
➢ 一般說法 不喜歡聽到或令人不愉快的聲音
➢ 法規規定 聲音超過管制標準者
➢ OSHA 大到足以傷害聽力的聲音
噪音工程
2
噪音的特性
➢ 噪音為聲音的一種 ，具有一切聲音所有的特性。
➢ 聲音是由振動所造成， 須由彈性介質以音波方式將 能量傳送出去。
ref
)
;
0.1 LP
P2 Log(
)
;
(
P2
) 100.1LP
P2 ref
P2 ref
噪音工程
13
分貝加法: 查表法
L1 >L2 L1 + L2 = L1 + L L 值由右表中查得
當 L1 = L2 ， L = 3 dB 可忽略不計
L1-L2 ≧ 10 dB； L ≦0.4dB
L
當有 N 部機器同時運轉時： L1+……+L1= L1 + 10logN
引擎噪音
內部噪音 -- 風扇、壓縮、機渦輪
外部噪音 – 排氣
噪音工程
30
營建噪音
➢ 來源 機器運轉之引擎聲 操作機械與物體碰撞、衝擊 之聲音
噪音工程
31
其他噪音
➢ 來源
家庭—電器產品 商場 機關學校 公共場所
噪音工程
32
第三章 噪音之影響
對人類之影響
1. 聽力損失 2. 對生理之影響 3. 干擾交談 4. 干擾睡眠 5. 造成心理厭煩
➢ V>40Km/hr
a:一般車=0.18~0.23
特種車=0.2~0.31
Ｋ:大車=94 小貨車=87 小車=84
噪音工程
25
行駛之噪音(台灣及美國)
➢ 重型車 L=38.5+24.6logV
➢ 中型車 L=16.4+33.9logV
➢ 小汽車 L=2.4+38.1logV
➢ 機車 L=30.8+21.6logV
音源 Pa
200
噴射機起飛 (70m) 20
汽車喇叭 (1m)
打鉚釘, 呼喊 (0.2m)
重型卡車 (15m)
2
空氣擊碎機 (15m)
運貨車
200,000
小汔車 (15m)
客廳 臥室, 起居室 圖書館
20,000 2000
200
20
dB 人耳感覺
140
會感覺疼痛
120
最高發聲音量
100 非常吵雜
聽力傷害(持續8小時)
0.079 w /m2
LI
10 log
0.079 1012
109dB
I P2 C 412.8( 1.2Kg / m3 C 344m/s) C
P (CI)1/2 (412.8 0.079)1/ 2 5.71N / m2
Lp
20 log
P P0
20 log
5.71 2 105
I I0
)
10
log
(
P2 P02
)
,
Li Lp
W IS W0 I0 S0
( W0
10-12 w
, I0
10-12
w m2
)
10log( W ) 10 log ( I )
W0
I0
10 log( S ) S0
,
S0
1m2
Lw Lp 10 log S
噪音工程
12
6. 分貝加減法:
對數加法: Log A Log B Log A B
Lw
Lp及LI
噪音工程
9
5.聲強位準(Sound Intensity Level) : LI LI 10 Log ( I ) dB Iref I : 音強度 ( w/m2 ) Iref : 參考音強度 ( 10-12 w/m2 )
A I=W/A
人耳可聽到最弱聲強約 10-12 w/m2 w
人耳有刺痛感的聲強約 10 w/m2
Leabharlann Baidu
N m S
1 m2
)
N2 m4
Pa2
I
w m2
N m S
1 m2
(
1
w
1
N m S
)
:
kg m3
NS2 m4
( 1 k g 1 NS2 ) m
C
400
N S m3
2
噪音工程
11
I I0
P2 CI0
P2 400 10-12
(
NS N
m3 Sm
)
4
P2 10-10 Pa2
P2 P02
10
log(
14
聲音位準之距離衰減
➢ 點音源 ---- Lp=Lw-10logS 點音源在空中(球體) ----- S=4r2 Lp=Lw-20logr-11 點音源在地面(半球體) ----- S=2r2 Lp=Lw-20logr-8 點音源在牆角(1/4球體) ----- S=r2 Lp=Lw-20logr-5
b1+b2+b3=1
噪音工程
27
道路交通預測模式(日本)
➢ L50：噪音之位準中值，dB(A) ➢ V：平均車速(Km/hr)
➢ a1:大型車所佔%，a2:小型車所佔% ➢ b1:乘用車所佔% b2:小貨車所佔% b3:大型車所佔%。 ➢ L:二車道---道路中心至受音者之距離(m)
四車道---每道路中心至受音者之平均距離(m)
噪音工程
26
道路交通預測模式(日本)
➢ 流量:1000量/hr， V=100Km/hr以上
➢ 公式：
L50
Lw
-8-
20logL 10log(π
-
L d
tanh2π
L) d
α
➢ 二車種---Lw=87+0.2V+10log(a1+a2) a1+a2=1
➢ 三車種---Lw=85+0.2V+10log(b1+3.2b2+16b3)
[解]
(1)
LI 1
110
log
I1 I0
LI 2
10log
2I1 I0
LI 2
LI1
10 log
2I1 I0
10 log
I1 I0
10 log
2
3dB
(2)
I1
P2 C
LI1
10log
P2 / C I0
I2
4P2 C
LI2
10
log
4P
2
I
/
0
C
LI 2
LI1
10 log
4P2 / I0
C
10 log
或 I Prms2 2002 97.8 w /m2 C 410
噪音工程
17
[例題1- 3] 有一音源之I=0.01w/m2，試求音源之音強位準為 何？
[解]
LI
10 log
I I0
LI
10
log
0.01 1012
100dB
噪音工程
18
[例題1- 4] 若I加倍時，LI會增加多少分貝？若P加倍時又如 何？
噪音工程
5
聲音單位之定義
➢ 分貝（dB）的意義 ➢ 聲音壓力(I)與聲音壓力位準( Sound Pressure Level）(Lp)
聲音功率(W)與聲音功率位準(Sound Power Level) (Lw) ➢ 聲音強度(I)與聲音強度位準( Sound Intensity Level）(LI) ➢ 分貝的加減法 : LP1 + LP1 = L P1+ P2
直接音聲場: I = P2 / c ; c = 400 N•s2/m3
當 Iref = 10-12 w/m2
Pref = 0.00002 Pa LI = Lp
噪音工程
10
I = P2 / c
: 空氣密度(Kg/m3) c : 音速(m/s)
P2
cI ( NS2 m
1 m3
) (mS ) (
噪音工程
22
道路交通噪音之來源
➢車輛發聲源所產生 ➢車輛行駛所產生
噪音工程
23
車輛發聲源之噪音
➢ 柴油車 L=30logN+K1，dB(A)
➢ 汽油車 L=５0logN+K２，dB(A)
Ｎ：引擎轉速（rpm） K1及K２：係數
噪音工程
24
行駛之噪音(車速)
➢ L=aV+K，dB(A) V(Km/hr):行車速度 a,K為係數
噪音工程
6
1. 分貝dB的定義
分貝數
10Log
量參測考值值
dB
2.分貝的意義 ․自然界物理量的標示有等差 (高速公路里程)及等比(人 體對聲音的感受 dB)兩種 ․分貝為無因次化單位，可做 為任何等比計量單位 ․人耳聽力範圍為 0.00002 – 200.00000 Pa 0.0 dB - 140.0 dB
對數減法: Log A - Log B Log ( A ) B
音量分貝加法:
L1
L2
10
Log
(
P2 1
P2 2
)
10
Log(100.1L1
100.1L2
)
P2 ref
音量分貝減法:
L1
L2
10 Log
(
P2 1
P2 2
)
10
Log(100.1L1
100.1L2
)
P2 ref
LP
10 Log( P2 P2
➢ 介質可以是液體(水) ，氣體(空氣) 或固體(R.C) 。
➢ 聲音在真空中因無介質而無法傳送出去。
➢ 人耳可聽到之頻率為 20~20000HZ ， 較敏感範圍 為1000~4000HZ 。 f<20HZ為超低頻音，f>20000HZ為超高頻音。
➢ 噪音為許多頻率聲音所組成， 甚少純音。
噪音工程
3
噪音工程
33
耳朵之構造及功能
1. 中耳
耳殼：分辨聲音 外聽道：保持溫濕度，維持鼓膜彈性 鼓膜：連接外耳及中耳，將聲音傳至中耳
2. 中耳
由錘骨、鉆骨、鐙骨構成，將聲音傳至內耳
3. 內耳
半規管：控制身體平衡 耳堝：控制聽覺(由神經纖維傳至大腦)
噪音工程
34
109
dB
LI Lp
噪音工程
16
[例題1- 2] 有一音源之Prms=200N/m2，試求音源之聲音強 度及音壓位準為何？
[解]
Lp
20 log
Pr ms P0
20 log
200 2 105
140
dB
LI
Lp
140
10log
I I0
10log
I 1012
I 1014 1012 100w / m2