第三章 實驗計畫與結果
第二節 半無響室量測系統
一、實驗設備：
(一)半無響室
本所半無響室主要用途可依據 ISO 3745 等進行聲源或發聲 元件產品之聲壓位準及聲功率量測，以及模擬地面反射板實際 情況，即時找出噪音源位置，進而提供改善建議等實驗研究，
另亦可參照 ISO 17497-2 規定，進行擴散材指向性擴散係數 (directional diffusion coefficient)量測，以作為音樂廳等空間聲場 設計應用之參考
其室內淨容積為 516m3，截止頻率為100 Hz，量測頻率範圍 為100 Hz～10 k Hz，背景噪音等級 NR-5(1.02 dBA)。
其構造體為30 cm 厚之鋼筋混凝土結構，採用垂直共振頻率 3Hz 之隔振系統，吸音楔選用耐燃一級之岩綿材料，吸音率達 99％以上，長度達到截止頻率之需求。建置獨立控溫濕度空調及 排煙系統，並符合相關規範背景噪音之要求，並裝設5 軸自動測 試架，可由電腦連線操控定位座標點，由伺服馬達驅動機構移動 5 軸向滑軌至量測定點。
圖3-2.1 本所半無響室
（資料來源：本研究拍攝）
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(二) 5 軸自動測試架
(1) 自動定位系統之軌道能涵蓋半無響室之室內淨容積 10m×8.6m×6m 範圍內操控。
(2) 安裝之 5 軸滑軌分別為 X、Y、Z 水平移動軸及 T、U 轉動軸，
驅動機構為伺服馬達。
(3) 最大可移動之速度(X 軸)60 mm/sec、(Y 軸)20 mm/sec、(Z 軸)60 mm/sec。
(4) 最大可轉動之角度 (T 軸)360°、(U 軸)180°
(5) 定位精度±3mm 以內。
(6) 聲壓及聲強量測所需之探棒支持裝置。
(7) 5 軸之控制器採用 GPIB 介面操控。
圖3-2.2 5 軸自動測試架
（資料來源：本研究拍攝）
(三) 4 頻道資料收集器含訊號產生器 (1) 輸入頻道：4 訊道以上。
(2) 輸入接頭：7 PIN 麥克風轉接頭及 BNC 式接頭
(3) 7 PIN 麥克風轉接頭輸入接頭需提供 200V 極化電壓。
(4) 輸入位準：10 mV～5V
(5) 頻率範圍：＞20KHz，需具備 Antialiasing 濾波功能。
(6) 高通濾波頻率：DC、0.7Hz、7Hz、22.4Hz 相當或更多選擇
無響室聲場性能驗證與應用之研究
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(7) 分析方法：需可執行 Real Time(即時)、 1/1 Octave、1/3 Octave 倍頻分析，Overall 總量分析與 FFT 窄頻分析。
(8) 1/1 Octave 及 1/3 Octave 倍頻分析方法需符合 IEC 61260−1995 Class 1 及 ANSI S1.11 –1986 Type 1 之規範，Overall 總量分析 符合IEC 60651 Type 1 之規範。
(9) 即時頻寬：20KHz/Channel 以上。
(10)平均模式：Fast、Slow、Linear(Octave 倍頻分析及 Overall 總 量分析)或 Exponential、Linear、Peak(FFT 分析)。
(11)頻率加權：A、C 及 Linear。
(12)分析參數：Auto spectrum、Cross spectrum、Intensity spectrum 或更多。
圖 3-2.3 4 頻道資料收集器含訊號產生器
（資料來源：本研究拍攝）
(四)微音器及標準參考聲源
1/2” 自由音場微音器、微音器前置放大器、微音器校正器 及符合ISO 3741 及 ISO 6926 之規範標準參考聲源各需 1 組，其 性能要求與全無響室之儀器設備相同，故可互相流用，其中微音 器及校正器之量測系統可追朔至國家標準實驗室。
二、實驗條件與程序：
(一)環境需求
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實驗前一個小時須將空調打開，並將實驗室內之溫度設定在 15 ℃到 30 ℃、濕度設定在 30% RH 到 50% RH 之間，試驗過 程之溫、濕度的變動控制在±1℃及±5 %RH 範圍內，以滿足表 3-2.1 之規定。
表3-2.1 半無響室 ISO 3741 允許之溫(濕)度變動範圍 溫度(Θ)
範圍
相對濕度(φ)範圍
φ＜30％ 30％≦φ＜50％ φ≧50％
-5≦Θ＜10 ±1℃、±3 %RH ±1℃、±5 %RH ±3℃、±10 %RH 10≦Θ＜20 ±1℃、±3 %RH ±3℃、±5 %RH ±3℃、±10 %RH 20≦Θ＜50 ±2℃、±3 %RH ±5℃、±5 %RH ±5℃、±10 %RH
（資料來源：本研究整理）
(二)實驗佈置
(1) 微音器及待測聲源架設位置：
將微音器置入 5 軸自動測試架之麥克風夾持器中，待測聲 源參照 ISO 3745 放置於測試桌或地面中心點，量測在發聲源 半徑 r 處(量測半徑設定為 1m)之半球形表面聲壓位準，量測點 數為1 點，每點之量測時間至少為 30 秒，位置如圖 3-2.4 所示。
圖3-2.4 半球形表面聲壓位準量測位置
（資料來源：本研究整理）
(2) 微音器、聲源及儀器接線確認：
無響室聲場性能驗證與應用之研究
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半無響室接線盒及微音器皆有固定編號，將微音器依照編 號正確的接至接線盒裡，確定卡榫是否固定。聲源線亦接至接 線盒中，將接頭正確插入聲源孔，依序打開 4 頻道資料收集器 含訊號產生器、網路分路器(Hub) 、分析用電腦及監視系統，
並確認無誤後即可進行試驗。
圖3-2.5 微音器、聲源及儀器接線
（資料來源：本研究整理）
(三)實驗程序
(1) 微音器安裝及查核：
啟動 5 軸自動測試架操控軟體”MPS”，將微音器對準地面 中心點，量取地面至微音器距離，並將微音器夾持器面向 Y 軸正向（面向實驗室門），於軟體介面輸入欲量測半徑 r(注意 單位為 mm)後，輸入 ISO 3745 規定的量測點位或載入實驗室 已存儲之”basic.mps”檔案，即完成微音器安裝程序，如圖 3-1. 6 所示。
訊號產生器
擴大機 後處理軟體
報告編輯
分析儀 擷取系統 麥克風
前置放大器 或 聲度表
待測物 半無響室 半球型量測點數:10
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將 1/2” 微音器校正器套至欲查核之微音器上，並開啓 1 k Hz 聲源，查核結果其 Gain Adjust 值必須在允收條件之間方可 視為合格，若超過範圍可先拆除微音器再重新安裝查驗，若還 是不合格則應更換微音器。
圖3-2.6 微音器安裝
（資料來源：本研究拍攝）
(2) 背景噪音量測與修正：
在 ISO 3744、ISO 3745 及 ISO 374 使用聲壓法計算聲功率 之方式中，均提出背景噪音修正 K1，意即由量測表面之聲壓 值計算待測物之聲功率位準時，需將背景噪音納入修正。而背 景噪音之修正量與修正要求往往取決於無響室之背景噪音量 與待測物之聲壓值，若背景噪音聲壓位準高於待測物聲壓位準 減 6 dB，量測的頻帶聲壓位準必須依表 3-1.1 之背景噪音的影 響作修正。
圖3-2.7 背景噪音量測圖譜
無響室聲場性能驗證與應用之研究 位準Lpf (surface sound pressure level, SPL)，單位為分貝(dB)，
並計算聲源於半無響環境下之聲功率位準。其計算公式如下：
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(5) 突出率(Prominence Ratio，ΔLP)量測
很多人或許都有類似的經驗，就是在使用不斷電系統時，
即使其發出來的聲壓值很低，但其間摻雜著幾個明顯的不連續 音調(Discrete Tone)，會讓人覺得聽起來不舒服，這種不舒服
左 前、後 右
音源
無響室聲場性能驗證與應用之研究
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的感受是傳統量測聲壓值及聲功率所無法體現出來的。在 ISO 7779 標準，有針對噪音源中明顯的不連續音調加以定義：
(1)對 ft＞171.4 Hz
(2)對 ft≦171.4 Hz
其中△Lp表示突出率
LM 表示該不連續音調之中頻帶區的聲壓位準 LL 表示該不連續音調之低頻帶區的聲壓位準 LU 表示該不連續音調之高頻帶區的聲壓位準 ft 表示該不連續音調所在之頻率
而 ISO 7779 更進一步定義了判斷該不連續音調是否屬於「明 顯」之標準
(1)對 ft≧1,000 Hz
△ (2)對 89.1 Hz≦ft＜1,000 Hz
△Lp≧9.0dB
圖 3-2.9 不連續音調量測圖譜
（資料來源：ISO 7779）
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(6) K2環境影響修正：
先依據ISO 3745 規範量測得到各頻帶之參考音源聲功率 值 Lw*，再與參考音源校正值(Lwr)相減，所得之值依序填入自 動化操作軟體，即可完成環境影響修正，圖 3-2.10 為標準參考 音源量測結果，其聲功率位準為Lw(Lin) = 94.4 dB、Lw(A) = 94 dB(A)。
圖3-2.10 參考音源聲功率量測結果
（資料來源：本研究整理）
-10 10 30 50 70 90 110
100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
無響室聲場性能驗證與應用之研究
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100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
無響室聲場性能驗證與應用之研究
100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
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100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
無響室聲場性能驗證與應用之研究
100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
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100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
無響室聲場性能驗證與應用之研究
100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
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100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
無響室聲場性能驗證與應用之研究
100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
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100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
無響室聲場性能驗證與應用之研究
100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
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100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
無響室聲場性能驗證與應用之研究
100 200 400 800 1600 3150 6300
聲功率(dB)
1/3 倍頻 (Hz) 聲功率位準頻譜圖
聲功率位準
聲功率位準-A weighted
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(三)小結
1. 針對資訊產品電腦主機噪音之頻率特性，頻率 100 至 400 Hz 之 數值較其它頻率高，在頻率 125 Hz 處有最大值，其峰值聲功率 Lw=47 dB；另筆記型電腦噪音之頻率特性亦有相同情形，頻率 100 至 400 Hz 之數值較其它頻率高，但在頻率 800 Hz 處有突起單一 數值。但總體來說其 A-加權聲功率位準 Lw(A)可達到環保標章噪 音值＜45 dB(A)之基準。
2. 針對不斷電系統噪音之頻率特性，頻率 100 至 10000 Hz 之聲功 率數值皆小於50.2 dB，但在頻率 2000 Hz 處之聲功率 Lw=63.6 dB，
高於其它頻率 13.4 dB 以上，人可以感受的到”逼”高頻之警報聲。
3. 針對小孩玩具雷射槍噪音之頻率特性，頻率在 160 Hz、800 Hz 及 3150Hz 各有一個主成分波，其 A-加權聲功率位準 Lw(A)為 83.7 dB(A)，尚高於手持式頭髮吹風機環保標章 80dB(A)之基準，似有 檢討研訂相關噪音指標管理之需要。
4. 針對手持式頭髮吹風機噪音之頻率特性，在使用冷風(慢速)情境下，
其 A-加權聲功率位準 Lw(A)為 70.7 dB(A)，若切換至熱風(快速) 情 境下，Lw(A)升高至 79.7 dB(A)，且頻率 100 至 400 Hz 提高之數 值較其它頻率高。
5. 針對桌上風扇噪音之頻率特性，在最小轉速情境下，其 A-加權聲 功率位準 Lw(A)為 50.3 dB(A)，若切換至最大轉速情境下，Lw(A) 升高至 61.8 dB(A)，初步觀察無特定頻率有明顯提高之現象。
6. 針對捕蚊燈噪音之頻率特性，吸入式之 A-加權聲功率位準 Lw(A) 為 54 dB(A)，與上開桌上風扇在最小轉速之情境相當；而光觸媒 之A-加權聲功率位準 Lw(A)為 30.4 dB(A)與筆記型電腦發出之噪音 相當。
7. 針對除濕機、吸塵器家電產品噪音之頻率特性，除濕機之 Lw(A) 為 60.9 dB(A)，在頻率 250 Hz 處有突起單一數值，吸塵器之 Lw(A) 為 94.7 dB(A)，在頻率 400 至 10000 Hz 之數值皆高於 78 dB。
8. 針對本次試驗產品在距離 1m 之聲壓位準Lpf ，依序為吸塵器
無響室聲場性能驗證與應用之研究
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(80.8dB(A))＞玩具雷射槍(69.9dB(A))＞手持式頭髮吹風機(快速) (64.5dB(A))＞手持式頭髮吹風機(慢速) (56.0dB(A))＞桌上風扇 (快速) (46.0dB(A))＞除濕機(43.7dB(A))＞不斷電系統(42.9dB(A))
＞桌上風扇(慢速) (38.3dB(A))＞吸入式捕蚊燈(35.5dB(A))＞電腦 主 機(27.5dB(A)) ＞ 筆 記 型 電 腦 (21.0dB(A)) ＞ 光 觸 媒 捕 蚊 燈 (19.1dB(A))
9. 針對在本次試驗產品是否含有明顯不連續音調部分，本研究由聲功 率位準1/3 倍頻圖譜初判吸塵器、玩具雷射槍及不斷電系統有 3 件 試驗產品有明顯突起單一數值，並將之轉換至快速傅立葉轉換
（FFT）圖譜，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 819Hz 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，故量測結果均標 註為無明顯不連續音調。