第四章實驗計畫及成果
第一節 因子選定與實驗計畫簡介
吸音板之吸音性能可由前面之理論機制得知其板後空氣層於模擬中角色亦如 另一層傳播介質，故其厚度將會影響吸音板之性能表現，同時吸音板材料本身之 流阻亦對吸音性能具有影響，為探討此空氣層厚度、位置等對吸音效能之影響程 度，本研究實驗計畫可分為下列三個階段：
（1）以實驗方法探討空氣層厚度變化對吸音板吸音效果之影響。
（2）以實驗方法比較空氣層不同位置對吸音板吸音效果之影響(採雙層配置式,空 氣層分別位於雙層板中與位於板後。
（3）由假設吸音板流阻R1值，進行吸音板吸音係數理論值計算，並利用實驗資料 與理論運算結果進行比較，採用迭代運算方式以誤差最小方式求出吸音板實 際之流阻R值。實驗計畫進行流程如圖4.1所示
資料及相關文獻收集
研究與實驗方法設計
進行空氣層變化吸音 係數實驗
實驗結果整理
分析空氣層厚度及位 置對實驗結果之影響
利用假設流阻 R 值推 算理論隨機入射吸音 係數值
比對吸音係數理論值 與實驗值，利用最小 誤差方法推得吸音板 真實流阻值
結論與建議
圖 4.1 研究實驗計畫流程圖
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第四章 實驗計畫及成果
第二節 實驗方法簡介
本研究實驗計畫可分為二部分之實驗，分別為單層配置式吸音板空氣層變化 實驗、及雙層配置式吸音板空氣層變化實驗兩類，首先說明單層配置式吸音板空 氣層變化實驗：
（1） 單層配置式吸音板空氣層變化實驗：
將於性能實驗中心 R6 音響實驗室進行，利用測試平台為可升降之功能，採用 一般國內常用之岩棉或玻璃棉類吸音板（603×603）配置於測試平台上，測試 平台最多可下降 30cm，故扣除吸音板厚度後即為其空氣層厚度，預訂將厚度 以每 5cm 變化量來進行實驗，相關配置如圖 4.2 所示
測試平台 空氣層
吸音板
圖 4.2 單層配置式吸音板空氣層變化實驗配置圖
（2） 雙層配置式吸音板空氣層變化實驗：
為模擬空氣層位於兩吸音板間之情形，利用測試平台為可升降之功能，於測 試平台上下皆配置吸音板中間留空氣層，測試平台升降時即可變化兩板中空 氣層厚度，預訂將厚度以每 5cm 變化量來進行實驗，相關配置如圖 4.3 所示
測試平台 空氣層
吸音板
圖4.3雙層配置式吸音板空氣層變化實驗配置圖
本實驗預定將分別選用岩綿及玻璃綿吸音板來進行實驗，採每5cm變化空氣層厚度 方式，實驗分組如表4.1
表4.1 單、雙層配置空氣層厚度變化量實驗組表
編號
實驗組 A
（空氣層置於板下）
實驗組 B
（空氣層置於板下）
實驗組 C
（空氣層介於板中）
空氣層 厚度
（cm）
1 單層配置 雙層配置 雙層配置 30
2 單層配置 雙層配置 雙層配置 25
3 單層配置 雙層配置 雙層配置 20
4 單層配置 雙層配置 雙層配置 15
5 單層配置 雙層配置 雙層配置 10
6 單層配置 雙層配置 雙層配置 5
7 單層配置 雙層配置 － 0
為增加實驗之可靠度本實驗將採用每實驗組皆進行兩次重複實驗方式來進行，並 分別選用玻璃綿及岩綿兩種吸音板材料來進行實驗。
第三節 量測設備介紹及儀器配置
本所建築音響實驗館是國內首座符合ISO標準之音響實驗室【1】【2】，館內共 有九間實驗室，分別為6間餘響室以及3間全(半)無響室，其中R6實驗室功能為材料 之吸音性能量測，所有測試均遵循ISO-354設計、待測件尺寸以4m*3m為基準，吸 音係數等級宣告以ISO-11654之αw為基準。實驗室可根據JIS-A-6301、CNS 9057、
ISO-11654及ASTM-C-423等規範進行吸音係數測試及宣告。測試原理為採用沙賓 之迴響時間量測方法，首先測量R6實驗室無測試件時迴響時間數據，然後將待測
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第四章 實驗計畫及成果
件放置進R6實驗室內，再次測量迴響時間，利用沙賓公式來得到吸音材料之吸音 係數。實驗室配置圖如圖4.4
R6
試件安裝位置
測試平台
全頻帶聲源 12 吋隨機麥克風
圖4.4 R6音響實驗室實驗配置圖
R6實驗室內容積為350m3，截止頻率為80Hz，量測頻寬範圍為100Hz~5000Hz，可供 吸音材測試平臺尺寸為3960mm×2960mm，平台最大可下降30cm，背景噪音為R6/ NR-5
。儀器採用5支B&K 4943隨機音場麥克風搭配Pulse-3560E頻譜分析儀進行音場量 測，音源則為JBL, SR-X series指向性音源及Crown CTs-1200聲源功率放大器
第四節 玻纖板實驗成果
本研究預定選擇目前常用之岩綿與玻璃纖維綿材質之吸音板材進行實驗，目 前進行玻璃纖維綿材質部分，經由調查後選用目前常用之板厚 15cm 玻璃纖維綿吸 音板進行實驗，依照表 4.1 之實驗分組進行實驗組 A 至 C 之實驗。
（一）實驗組 A－
實驗組 A 是採用單層配置之 15cm 厚玻璃纖維綿吸音板，置放於 R6 實驗室測 試平台上以每 5cm 變化量依 ISO354（CNS9056）、ISO11654（CNS15218）【11】【12】
分別進行板後空氣層 30cm 至 0cm 之實驗及宣告，為了實驗可靠度每實驗組皆進 行相同之 2 次實驗取平均值，綜合最後各組實驗吸音係數結果如圖 4.5
單層配置吸音係數圖
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 頻率(Hz)
第四章 實驗計畫及成果
630Hz吸音係數圖
第四章 實驗計畫及成果
各次實驗單一數值宣告，其結果如表4.2，由此表可明顯得到隨著空氣層增加吸音 板之吸音係數單一數值αW也隨之增大，此結論與前面之討論相似，但以空氣層為 25cm時為吸音係數最大值。
表4.2 實驗組A空氣層厚度變化量－吸音係數單一數值表 編號 空氣層厚度（cm） 吸音係數αW（ISO11654）
1 0 0.3
2 5 0.5
3 10 0.7
4 15 0.8
5 20 0.75
6 25 0.85
7 30 0.8
（二）實驗組B－
本實驗是採用與分組A相同之玻璃纖維吸音板，但為模擬吸音板厚度增厚之效 應，採雙層配置厚度為15cm+15cm（30cm）厚置放於R6實驗室測試平台上，以每 5cm變化量依ISO354（CNS9056）、ISO11654（CNS15218）分別進行板後空氣層30cm 至0cm之實驗及宣告，為了實驗可靠度每實驗組皆進行相同之2次實驗取平均值，
綜合最後各組實驗吸音係數結果如圖4.13
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第四章 實驗計畫及成果
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 頻率(Hz)
160Hz吸音係數變化圖
第四章 實驗計畫及成果
2500Hz吸音係數圖
第四章 實驗計畫及成果
由表4.3可得知
表4.3 實驗組B空氣層厚度變化量－吸音係數單一數值表 編號 空氣層厚度（cm） 吸音係數αW（ISO11654）
1 0 0.5
2 5 0.7
3 10 0.95
4 15 0.95
5 20 0.95
6 25 0.95
7 30 0.9
吸音板厚度加厚後之吸音效果明顯較單層配置時增加，於空氣層厚度調整至10cm 時由ISO11654規範宣告所到之吸音係數單一數值αW可到0.95，同時空氣層厚度變 化仍對吸音板之吸音效果具相當影響，當空氣層厚度為0時αW為0.5，僅為10cm時 之一半，另外也可觀察到當板後空氣層為25cm時較30cm之αW好，故並非空氣層越 大對吸音效果會越好，同時若比較表4.2與4.3可得到當單層吸音板若空氣層為 25cm時αW為0.85，較雙層時但空氣層厚度0至5cm時要優良，故並非一味加厚板材 就可得到更好之吸音效果，而是需要同時考量板後空氣層厚度之影響效應。
（三）實驗組C－
本實驗是採用與分組B相同之玻璃纖維吸音板，但為模擬空氣層位於吸音板中 間時之吸音係數變化效應，採用與實驗組B相同之雙層配置厚度為15cm+15cm
（30cm）厚之吸音板，分兩層置放於R6實驗室測試平台上與上方測試架，以每5cm 變化量依ISO354（CNS9056）、ISO11654（CNS15218）分別進行板後空氣層30cm至 0cm之實驗及宣告，為了實驗可靠度每實驗組皆進行相同之2次實驗取平均值，綜 合最後各組實驗吸音係數結果如圖4.23
雙層配置吸音係數圖
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 頻率(Hz)
圖4.26 實驗分組C吸音係數－空氣層厚度變化圖（100Hz、125Hz）
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第四章 實驗計畫及成果
630Hz吸音係數圖
第四章 實驗計畫及成果 氣層厚度15cm至 30cm這一組則由圖4.23之曲線變化可以得知空氣層變化對於吸 音板1600Hz以下吸音效果影響並不顯著，但本組於630Hz至800Hz處吸音係數有明 顯之下降。
另外由圖4.24至圖4.32可得到630Hz至1000Hz時空氣層厚度對吸音係數之影 響量幾較小，但1250Hz至2500Hz之範圍則隨著空氣層厚度增加吸音係數值有減小 之趨勢，而於2500Hz至5000Hz之範圍則吸音係數上下跳動無一致之變化趨勢。
若以ISO11654（CNS15218）進行各次實驗單一數值宣告，其結果如表4.4
表4.4 實驗組C空氣層厚度變化量－吸音係數單一數值表 編號 空氣層厚度（cm） 吸音係數αW（ISO11654）
1 0 0.5
2 5 0.7
3 10 0.85
4 15 0.85
5 20 0.85
6 25 0.9
7 30 0.85
由表4.4之ISO11654宣告所得之吸音係數αW值可得知以空氣層厚度25cm時所得到 之單一數值吸音係數為最好0.9，同時比較實驗組B與實驗組C之實驗結果可得知雖 兩者皆為雙層配置式，但單一數值吸音係數仍以實驗組B之結果較佳，當空氣層為 0cm至5cm時兩者結果相同，但空氣層厚度為10cm至30cm之區段實驗組之結果普遍 較實驗組C為佳。
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第四章 實驗計畫及成果
第五節 岩綿板實驗成果
本研究岩綿板部分選用目前常用之板厚 15cm 岩綿吸音板進行實驗，依照表 4.1 之實驗分組進行實驗組 A 至 C 之實驗。
（一）實驗組 A－
實驗組 A 是採用單層配置之 15cm 厚岩綿吸音板，置放於 R6 實驗室測試平台 上以每 5cm 變化量依 ISO354（CNS9056）、ISO11654（CNS15218）分別進行板後空 氣層 30cm 至 0cm 之實驗及宣告，為了實驗可靠度每實驗組皆進行相同之 2 次實 驗取平均值，綜合最後各組實驗吸音係數結果如圖 4.35
單層配置吸音係數圖
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 頻率(Hz)
吸音係數
空氣層ocm 空氣層5cm 空氣層10cm 空氣層15cm 空氣層20cm 空氣層25cm 空氣層30cm
圖4.35 單 層配
置式岩綿吸音板吸音係數變化圖（分組A）
若分別將頻譜圖中各頻率吸音係數分別繪製吸音係數變化圖，如圖4.36至圖4.44
空氣層厚度變化量對單、雙層配置式吸音板吸音效果之研究
第四章 實驗計畫及成果
1600Hz吸音係數圖
第四章 實驗計畫及成果
第四章 實驗計畫及成果