噪音工程理论
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1 2
音量分貝減法 : P12 − P22 0.1⋅L 0.1⋅L L1 − L2 = 10 ⋅ Log ( ) 10 Log(10 10 ) = ⋅ − 2 Pref
1 2
P2 P2 P2 LP = 10 ⋅ Log( 2 ) ; 0.1 ⋅ LP = Log( 2 ) ; ( 2 ) = 100.1⋅L Pref Pref Pref
Prms 2 Lp = 10 Log ( ) dB Pref Prms = 音壓均方根值 ( Pa or N/m 2 ) 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 )
標準音源
Calibrator
噪音計
Sound Level Meter
¾
噪音工程
25
行駛之噪音(台灣及美國)
重型車 L=38.5+24.6logV ¾ 中型車 L=16.4+33.9logV ¾ 小汽車 L=2.4+38.1logV ¾ 機車 L=30.8+21.6logV
¾
噪音工程 26
道路交通預測模式(日本)
¾ ¾
流量:1000量/hr， V=100Km/hr以上 公式：
L L L 50 = Lw - 8 - 20logL + 10log(π - tanh2π ) + α d d
2
Pr ms Lp = 20 log P 0
= 140 dB I − 12 10
200 2 = = 97 . 8 w/m 410
2
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]
I LI = 10 log I 0 0 . 01 LI = 10 log = 100 dB − 12 10
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]
200 −5 = 20 log 2 10 × I ⇒ LI = Lp = 140 = 10log I = 10log 0 ⇒ I = 10 14 × 10 − 12 = 100 w / m 2 Prms 或 I= ρC
2 2 2 N m N N ⋅ S ⋅ 1 m 1 P = ρ cI = ( ⋅ 3 )⋅( )⋅( ⋅ 2 ) = 4 = Pa2 S m m m S m
I = w2 = N ⋅m ⋅ 12 ( 1 w = 1 N ⋅m ) S S m m
2 kg N ⋅S 2 N S ⋅ ( 1 kg = 1 ρ: 3 = ) 4 m m m
噪音工程
8
4. 聲功率位準 (Sound Power Level) : Lw W ) dB Lw = 10 Log ( Wref W : 音源音功率 ( Watt ) Wref : 參考音功率 ( 10 -12 W )
kcal/hr T C
O
Lw
Lp及LI
噪音工程
9
5. 聲強位準 (Sound Intensity Level) : L I I LI = 10 Log ( ) dB Iref I : 音強度 ( w/m 2 ) Iref : 參考音強度 ( 10 -12 w/m 2 )
聲音位準之距離衰減
¾
¾
¾
點音源 ---- Lp=Lw-10logS 點音源在空中(球體) ----- S=4πr2 Lp=Lw-20logr-11 點音源在地面(半球體) ----- S=2πr2 Lp=Lw-20logr-8 點音源在牆角(1/4球體) ----- S=πr2 Lp=Lw-20logr-5 線音源 ---- Lp=Lw-10logS-----S=2πr Lp=Lw-10logr-8 面音源 ---- W及I不變， 長距離下， LI=Lw-8
噪音工程 4
噪音傳播的因子
影響因子 ¾ 反射 ¾ 折射 ¾ 繞射 ¾ 吸收
¾
噪音工程 5
聲音單位之定義
¾ 分貝（dB）的意義 ¾ 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) ¾ 聲音強度(I)與聲音強度位準( Sound Intensity Level）(LI) ¾ 分貝的加減法 : LP1 + LP1 = L P1+ P2
第一章 噪音基本理論
噪音的定義 ¾ 噪音的特性 ¾ 影響噪音傳播的因子 ¾ 聲音單位之定義
¾
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 ¾ 法規規定 聲音超過管制標準者 ¾ OSHA 大到足以傷害聽力的聲音
¾
噪音工程 2
噪音的特性
¾ ¾
¾ ¾ ¾
¾
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。 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。
4 P 2 / ρC 4P 2 ⇒ LI 2 = 10 log I2 = ρC I0
4 P 2 / ρC P 2 / ρC ⇒ LI 2 − LI 1 = 10 log − 10 log = 10 log 4 = 6 dB I0 I0
噪音工程 6
1. 分貝 dB的定義 量測值 分貝數 = 10Log dB 參考值
音源 Pa
200
噴射機起飛 (70m) 汽車喇叭 (1m) 打鉚釘, 呼喊 (0.2m)
dB
140
人耳感覺
會感覺疼痛
20 2
120
最高發聲音量
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
重型卡車 (15m) 空氣擊碎機 (15m) 運貨車
100 80 60
非常吵雜 聽力傷害(持續8小時) 煩躁喧嘩 影響打電話
200,000µ 20,000µ 2000µ 200µ 20µ
小汔車 (15m) 客廳 臥室, 起居室 圖書館
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
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？
[解]
I1 (1) LI 1 = 110 log I 0 2 I1 LI 2 = 10 log I 0 = 10 log 2 = 3dB 2 I1 I1 ⇒ LI 2 − LI 1 = 10 log I − 10 log I 0 0 P 2 / ρC P2 ⇒ LI 1 = 10 log ( 2 ) I1 = ρC I0
噪音工程 12
6. 分貝加減法 : 對數加法 : Log A + Log B = Log A ⋅ B A 對數減法 : Log A - Log B = Log ( ) B 音量分貝加法 : P12 + P22 0.1⋅L 0.1⋅L L1 + L2 = 10 ⋅ Log ( ) 10 Log(10 10 ) = ⋅ + 2 Pref
噪音工程
P
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
2.5 3.5 3.0
L1-L2 ≧ 10 dB； ∆L ≦0.4dB
∆L
2.0
1.5
當有 N 部機器同時運轉時： L1+……+L1= L1 + 10logN
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]
w 100 I= = = 0 . 079 w/m 2 2 4πr 4π × 10 0 . 079 LI = 10 log = 109 dB − 12 10
2
P2 I= ⇒ ρ C = 412 . 8 ( ρ = 1 . 2 Kg / m 3 C = 344m/s) ρC ⇒ P = ( ρ CI) 1/2 = ( 412 . 8 × 0 . 079 ) 1 / 2 = 5 . 71 N / m 2 P 5 . 71 ⇒ Lp = 20 log = 20 log = 109 dB −5 2 × 10 P0 ⇒ LI = Lp
噪音工程 19
第二章 噪音之來源
工業噪音 ¾ 交通噪音 ¾ 營建噪音 ¾ 其他噪音
¾
噪音工程 20
工業噪音之來源
¾從機械之振動產生 ¾碰撞衝擊產生振動 ¾不平衡力或位移產生振動 ¾機械摩擦產生噪音 ¾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 ¾ 鐵路交通噪音 ¾ 航空噪音
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 直接音聲場: I = P2 / ρc ; ρc = 400 N•s2/m3 當 Iref = 10-12 w/m2 Pref = 0.00002 Pa LI = Lp
噪音工程
10
I = P2 / ρc ρ : 空氣密度(Kg/m3) c : 音速(m/s)
N 1 2 3 4 5 6 10*logN N 10*logN 0.0 7 8.5 3.0 8 9.0 4.8 9 9.5 6.0 10 10.0 7.0 100 20.0 7.8 1000 30.0
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
14
2 ⋅ N S ρ C ≈ 400 m3
噪音工程
11
2 2 I = P2 = P2 P P = = 2 -12 N ⋅S N -10 2 I 0 ρ C⋅I 0 400 × 10 ( 3 ⋅ S⋅m ) 4 × 10 Pa P0 m
2 I P 10 log( ) = 10 log ( 2 ) I0 P0
,
Li = Lp
W = I ⋅S ( W = 10 - 12 w , I = 10 - 12 w ) 0 0 W0 I 0 ⋅S 0 m2
10 log( W ) = 10 log ( I ) + 10 log( S ) , S 0 = 1 m 2 W0 S0 I0
L w = L p + 10 log S
¾
噪音工程
22
道路交通噪音之來源
¾ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ輛發聲源所產生 ¾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) ¾ 汽油車 L=５0logN+K２，dB(A)
¾
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 ¾ 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 3
噪音的特性
¾ ¾ ¾ ¾
¾
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….)。 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。
音量分貝減法 : P12 − P22 0.1⋅L 0.1⋅L L1 − L2 = 10 ⋅ Log ( ) 10 Log(10 10 ) = ⋅ − 2 Pref
1 2
P2 P2 P2 LP = 10 ⋅ Log( 2 ) ; 0.1 ⋅ LP = Log( 2 ) ; ( 2 ) = 100.1⋅L Pref Pref Pref
Prms 2 Lp = 10 Log ( ) dB Pref Prms = 音壓均方根值 ( Pa or N/m 2 ) 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 )
標準音源
Calibrator
噪音計
Sound Level Meter
¾
噪音工程
25
行駛之噪音(台灣及美國)
重型車 L=38.5+24.6logV ¾ 中型車 L=16.4+33.9logV ¾ 小汽車 L=2.4+38.1logV ¾ 機車 L=30.8+21.6logV
¾
噪音工程 26
道路交通預測模式(日本)
¾ ¾
流量:1000量/hr， V=100Km/hr以上 公式：
L L L 50 = Lw - 8 - 20logL + 10log(π - tanh2π ) + α d d
2
Pr ms Lp = 20 log P 0
= 140 dB I − 12 10
200 2 = = 97 . 8 w/m 410
2
噪音工程
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[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]
I LI = 10 log I 0 0 . 01 LI = 10 log = 100 dB − 12 10
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]
200 −5 = 20 log 2 10 × I ⇒ LI = Lp = 140 = 10log I = 10log 0 ⇒ I = 10 14 × 10 − 12 = 100 w / m 2 Prms 或 I= ρC
2 2 2 N m N N ⋅ S ⋅ 1 m 1 P = ρ cI = ( ⋅ 3 )⋅( )⋅( ⋅ 2 ) = 4 = Pa2 S m m m S m
I = w2 = N ⋅m ⋅ 12 ( 1 w = 1 N ⋅m ) S S m m
2 kg N ⋅S 2 N S ⋅ ( 1 kg = 1 ρ: 3 = ) 4 m m m
噪音工程
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4. 聲功率位準 (Sound Power Level) : Lw W ) dB Lw = 10 Log ( Wref W : 音源音功率 ( Watt ) Wref : 參考音功率 ( 10 -12 W )
kcal/hr T C
O
Lw
Lp及LI
噪音工程
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5. 聲強位準 (Sound Intensity Level) : L I I LI = 10 Log ( ) dB Iref I : 音強度 ( w/m 2 ) Iref : 參考音強度 ( 10 -12 w/m 2 )
聲音位準之距離衰減
¾
¾
¾
點音源 ---- Lp=Lw-10logS 點音源在空中(球體) ----- S=4πr2 Lp=Lw-20logr-11 點音源在地面(半球體) ----- S=2πr2 Lp=Lw-20logr-8 點音源在牆角(1/4球體) ----- S=πr2 Lp=Lw-20logr-5 線音源 ---- Lp=Lw-10logS-----S=2πr Lp=Lw-10logr-8 面音源 ---- W及I不變， 長距離下， LI=Lw-8
噪音工程 4
噪音傳播的因子
影響因子 ¾ 反射 ¾ 折射 ¾ 繞射 ¾ 吸收
¾
噪音工程 5
聲音單位之定義
¾ 分貝（dB）的意義 ¾ 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) ¾ 聲音強度(I)與聲音強度位準( Sound Intensity Level）(LI) ¾ 分貝的加減法 : LP1 + LP1 = L P1+ P2
第一章 噪音基本理論
噪音的定義 ¾ 噪音的特性 ¾ 影響噪音傳播的因子 ¾ 聲音單位之定義
¾
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 ¾ 法規規定 聲音超過管制標準者 ¾ OSHA 大到足以傷害聽力的聲音
¾
噪音工程 2
噪音的特性
¾ ¾
¾ ¾ ¾
¾
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。 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。
4 P 2 / ρC 4P 2 ⇒ LI 2 = 10 log I2 = ρC I0
4 P 2 / ρC P 2 / ρC ⇒ LI 2 − LI 1 = 10 log − 10 log = 10 log 4 = 6 dB I0 I0
噪音工程 6
1. 分貝 dB的定義 量測值 分貝數 = 10Log dB 參考值
音源 Pa
200
噴射機起飛 (70m) 汽車喇叭 (1m) 打鉚釘, 呼喊 (0.2m)
dB
140
人耳感覺
會感覺疼痛
20 2
120
最高發聲音量
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
重型卡車 (15m) 空氣擊碎機 (15m) 運貨車
100 80 60
非常吵雜 聽力傷害(持續8小時) 煩躁喧嘩 影響打電話
200,000µ 20,000µ 2000µ 200µ 20µ
小汔車 (15m) 客廳 臥室, 起居室 圖書館
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
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？
[解]
I1 (1) LI 1 = 110 log I 0 2 I1 LI 2 = 10 log I 0 = 10 log 2 = 3dB 2 I1 I1 ⇒ LI 2 − LI 1 = 10 log I − 10 log I 0 0 P 2 / ρC P2 ⇒ LI 1 = 10 log ( 2 ) I1 = ρC I0
噪音工程 12
6. 分貝加減法 : 對數加法 : Log A + Log B = Log A ⋅ B A 對數減法 : Log A - Log B = Log ( ) B 音量分貝加法 : P12 + P22 0.1⋅L 0.1⋅L L1 + L2 = 10 ⋅ Log ( ) 10 Log(10 10 ) = ⋅ + 2 Pref
噪音工程
P
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
2.5 3.5 3.0
L1-L2 ≧ 10 dB； ∆L ≦0.4dB
∆L
2.0
1.5
當有 N 部機器同時運轉時： L1+……+L1= L1 + 10logN
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]
w 100 I= = = 0 . 079 w/m 2 2 4πr 4π × 10 0 . 079 LI = 10 log = 109 dB − 12 10
2
P2 I= ⇒ ρ C = 412 . 8 ( ρ = 1 . 2 Kg / m 3 C = 344m/s) ρC ⇒ P = ( ρ CI) 1/2 = ( 412 . 8 × 0 . 079 ) 1 / 2 = 5 . 71 N / m 2 P 5 . 71 ⇒ Lp = 20 log = 20 log = 109 dB −5 2 × 10 P0 ⇒ LI = Lp
噪音工程 19
第二章 噪音之來源
工業噪音 ¾ 交通噪音 ¾ 營建噪音 ¾ 其他噪音
¾
噪音工程 20
工業噪音之來源
¾從機械之振動產生 ¾碰撞衝擊產生振動 ¾不平衡力或位移產生振動 ¾機械摩擦產生噪音 ¾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 ¾ 鐵路交通噪音 ¾ 航空噪音
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 直接音聲場: I = P2 / ρc ; ρc = 400 N•s2/m3 當 Iref = 10-12 w/m2 Pref = 0.00002 Pa LI = Lp
噪音工程
10
I = P2 / ρc ρ : 空氣密度(Kg/m3) c : 音速(m/s)
N 1 2 3 4 5 6 10*logN N 10*logN 0.0 7 8.5 3.0 8 9.0 4.8 9 9.5 6.0 10 10.0 7.0 100 20.0 7.8 1000 30.0
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
14
2 ⋅ N S ρ C ≈ 400 m3
噪音工程
11
2 2 I = P2 = P2 P P = = 2 -12 N ⋅S N -10 2 I 0 ρ C⋅I 0 400 × 10 ( 3 ⋅ S⋅m ) 4 × 10 Pa P0 m
2 I P 10 log( ) = 10 log ( 2 ) I0 P0
,
Li = Lp
W = I ⋅S ( W = 10 - 12 w , I = 10 - 12 w ) 0 0 W0 I 0 ⋅S 0 m2
10 log( W ) = 10 log ( I ) + 10 log( S ) , S 0 = 1 m 2 W0 S0 I0
L w = L p + 10 log S
¾
噪音工程
22
道路交通噪音之來源
¾ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ輛發聲源所產生 ¾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) ¾ 汽油車 L=５0logN+K２，dB(A)
¾
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 ¾ 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 3
噪音的特性
¾ ¾ ¾ ¾
¾
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….)。 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。