第一章 緒論
第十節 聲功率試驗
4.1.3 試驗結果
A. 嵌頂式揚聲器測試結果
嵌頂式揚聲器係目前市面上十分常見的消防用揚聲器，其 優點為可配合天花板裝潢一體施工，美觀不佔用空間。嵌頂式 揚聲器於半無響室之試驗情形如圖 23 所示，比較嵌頂式揚聲 器於半無響室內500Hz、1000Hz、2000Hz 及 4000Hz 之方向性 試驗結果，如圖24。該試驗揚聲器設定的輸出功率為 0.22W，
若將揚聲器之輸出功率放大為0.32W 及 1.23W，在頻率為 1kHz 的試驗結果如圖 25 所示。由該試驗結果顯示，在半無響環境 中，揚聲器輸出功率大小與方向性幾乎無關，比較不同輸出功 率之試驗結果幾乎得到完全相同聲壓差異分布圖。該試驗中 2kHz 及各頻率加總之試驗結果如圖 26、圖 27 所示，由以上分 析結果顯示，於半無響環境中嵌頂式揚聲器之輸出功率與指向 特性無關，並可知愈低頻音其指向因子愈低，各方向聲壓位準 之差異愈小。嵌頂式揚聲器測試結果之方向性指數及指向係數 如表5 所示
圖23 嵌頂式揚聲器於半無響室方向性試驗情形
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗
Brand B directivity 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz
Directivity v.s. frequency(gain sv-12)
圖24 嵌頂式揚聲器於半無響室之試驗結果
Brand B directivity sv-12 sv-8 sv-3
Directivity v.s. volume @1kHz
圖25 嵌頂式揚聲器不同輸出功率於 1kHz 之方向性試驗結果 (資料來源：本研究整理)
0
Brand B directivity sv-12 sv-8 sv-3
Directivity v.s. volume @2kHz
圖26 嵌頂式揚聲器不同輸出功率於 2kHz 之方向性試驗結果
Brand B directivity sv-12 sv-8 sv-3
Directivity v.s. vol. @combination
圖 27 嵌頂式揚聲器同輸出功率於各頻率加總之方向性試驗結果
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗 揚聲器500Hz、1000Hz、2000Hz 及 4000Hz 於半無響室之方向 性試驗結果如圖 29 所示，該測試結果顯示低頻音之方向性較 佳。圖 30 與圖 31 為比較壁掛式揚聲器於不同輸出功率下之方 向性試驗結果，其結果與前一節嵌頂式揚聲器相似，輸出功率 大小與揚聲器之方向性無關。
若將相同的試驗方法與程序移至全無響環境重新進行，比
示。壁掛式揚聲器於全、半無響室之測試結果並無顯著差異，
僅於揚聲器正背面之聲壓位準差異值有些許偏差。若加大一倍 揚聲器與麥克風之距離，使設定距離改為 2m，其試驗結果如 圖 34 與圖 35，該結果與量測距離為 1m 之結果相似，並無明 顯差異。比較壁掛式揚聲器於半無響環境中，不同測試距離與 方向性試驗結果之差異，其1kHz 之差異比較如圖 36。
由以上試驗分析可得以下結論，揚聲器之方向性試驗結果 與試驗環境及量測距離等因素幾乎無關，不同試驗環境下所得 之量測值十分相近，即使改變量測距離亦同。
圖28 壁掛式揚聲器方向性試驗(半無響室) (資料來源：本研究整理)
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗
Brand Ph directivity 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz
Directivity v.s. frequency(gain sv-12)
圖29 壁掛式揚聲器於半無響室之試驗結果
Brand Phi directivity sv-12 sv-8
Directivity v.s. vol. @2k
圖30 壁掛式揚聲器不同輸出功率於 2kHz 之方向性試驗結果 (資料來源：本研究整理)
0
Brand Phi directivity sv-12 sv-8
Directivity v.s. vol. @combination
圖31 壁掛式揚聲器不同輸出功率於各頻率加總之方向性試驗結果
Brand Phi directivity anechoic semi-anechoic
Directivity v.s.distance @1kHz&1m
圖 32 全、半無響室 1kHz 方向性試驗結果比較 (資料來源：本研究整理)
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗
Brand Phi directivity anechoic semi-anechoic
Directivity v.s.distance @1m&sum
圖33 全、半無響室各頻率加總之方向性試驗結果比較
Brand Phi directivity anechoic semi-anechoic
Directivity v.s.distance @1kHz&2m
圖34 全、半無響室內增長量測距離 1kHz 之方向性試驗結果比較 (資料來源：本研究整理)
0
Brand Phi directivity anechoic semi-anechoic
Directivity v.s.distance @2m&sum
圖35 全、半無響室內增長量測距離各頻率加總之方向性試驗結果
Brand Phi directivity L=2m L=1m
Directivity v.s.distance @1kHz(semi-anechoic)
圖36 壁掛式揚聲器於半無響室內測試距離加倍與試驗結果之差異 (資料來源：本研究整理)
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗
另外，關於揚聲器安裝於方向性試驗轉盤時，初始角度之 偏差對試驗結果是否產生影響方面，本研究將揚聲器之初始 角度設定為0 度及 30 度，如圖 37。在頻率為 1kHz 及各頻率 加總之試驗結果比較如圖38 與圖 39，由於揚聲器之聲壓位準 最大值角度已偏移，造成試驗結果之聲壓位準差異分布圖亦 產生旋轉偏移，因此揚聲器之初始角度偏差將造成聲壓分布 圖之些許旋轉偏移，但不影響方向性試驗之整體試驗結果。
圖37 揚聲器初始角度設定偏移 30 度 (資料來源：本研究整理)
0
Brand Phi directivity initial 0 degree initial 30 degree
Directivity v.s.angle @1kHz
圖38 初始角度 0 度與 30 度在 1kHz 之試驗結果比較
Brand Phi directivity initial 0 degree initial 30 degree
Directivity v.s.angle @sum
圖 39 初始角度 0 度與 30 度在各頻率加總之試驗結果比較 (資料來源：本研究整理)
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗
壁掛式揚聲器之指向係數 Q 及方向性指數 DI 與頻率有極 大的關係，比較 500Hz、1000Hz、2000Hz 及 4000Hz 等四種 頻率之方向性指數及指向係數，如表 6。由上表顯示，在半無 響環境下低頻波段(500Hz)之方向性指數介於-4.2~6.5 之間，
而其指向係數則介於0.38~4.36 之間。1kHz~2kHz 中頻段的方 向性指數介於-8.4~10.2，指向係數則介於 0.14~10.51 之間，
而較高頻波段(4kHz)之方向性指數及指向係數分布範圍更 大，方向性指數介於-8.5~11.9，指向係數則介於 0.14~15.51 之間。相同的試驗設定下，比較全無響環境之測試結果，如 表7，頻率 500Hz 之方向性指數介於-7.12~3.35，指向係數介 於 0.19~2.16 之間；1kHz~2kHz 中頻波段之方向性指數介於 -12.13~7.28，指向係數則介於 0.06~5.35 之間，而較高頻波段 (4kHz) 之 方 向 性 指 數 介 於 -12.46~9.77 ， 指 向 係 數 介 於 0.06~9.48。
表6 壁掛式揚聲器方向性指數與指向係數試驗結果(半無響室) 方向性指數(DI) 指向係數(Q)
角度範
圍(度) 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz 0-15 6.4 7.9 10.2 11.9 4.36 6.1 10.51 15.51 15-30 6.1 6.9 9.0 6.0 4.1 4.88 8.01 3.98 30-45 5.7 5.7 6.8 2.0 3.72 3.7 4.8 1.59 45-60 5.1 4.7 3.8 2.5 3.26 2.98 2.41 1.79 60-75 4.4 4.1 0.4 2.4 2.76 2.58 1.1 1.76 75-90 3.4 3.3 -1.8 0.6 2.21 2.15 0.66 1.14 90-105 2.2 1.7 -2.4 -2.7 1.66 1.46 0.57 0.54 105-120 0.6 -1.8 -3.5 -3.5 1.15 0.67 0.45 0.44 120-135 -1.2 -7.1 -6.7 -5.8 0.77 0.19 0.21 0.26 135-150 -2.8 -7.8 -6.3 -8.5 0.53 0.17 0.24 0.14
150-165 -3.8 -3.6 -2.6 -2.2 0.41 0.43 0.55 0.6 345-360 6.5 8.0 10.2 12.9 4.49 6.35 10.58 19.35 (資料來源：本研究整理)
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗
225-240 -4.3 -11.5 -6.4 -6.8 0.37 0.07 0.23 0.21 240-255 -2.4 -5.3 -6.0 -6.9 0.57 0.29 0.25 0.21 255-270 -0.7 -1.7 -6.5 -6.0 0.84 0.67 0.23 0.25 270-285 0.6 0.1 -5.8 -2.3 1.14 1.03 0.26 0.59 285-300 1.5 1.0 -2.5 -1.1 1.42 1.27 0.56 0.78 300-315 2.3 1.8 0.6 -0.6 1.68 1.52 1.14 0.87 315-330 2.8 2.9 3.2 -0.9 1.9 1.93 2.11 0.82 330-345 3.2 4.1 5.4 3.7 2.07 2.57 3.5 2.35 345-360 3.3 5.0 6.9 9.0 2.16 3.18 4.87 7.98 (資料來源：本研究整理)
C. 號角式揚聲器測試結果
號角式揚聲器亦是一種十分常用之消防揚聲器之一，其特 性是輸出之聲壓位準較大，具較強的指向性，可針對特定區域 或特定方向進行廣播。號角式揚聲器於半無響室之試驗情形如 圖 40 所示，安裝方式係以號角式揚聲器之聲學中心為中心 軸，量測距揚聲器前方1m 處之聲壓位準。由於號角式揚聲器 之外殼開口為長方形，本文研究揚聲器兩方向指向係數之差 異，如圖 41。將號角式揚聲器平放與旋轉直立擺置之試驗結 果如圖 42 與圖 43，而兩種安裝方式在 1kHz、4kHz 及各頻率 加總之差異比較如圖44~46。由以上分析顯示，號角式揚聲器 兩垂直旋轉軸雖然外型上有些許差異，但無論以水平或直立方 式擺設其各頻率加總之試驗結果，在方向性試驗上並無顯著差 異。然而，揚聲器擺設對愈高頻之波段影響愈大，如圖45。
圖40 號角式揚聲器水平擺放測試 (資料來源：本研究整理)
圖41 號角式揚聲器旋轉直立擺放測試 (資料來源：本研究整理)
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗
Horn speaker directivity 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz
Directivity v.s. frequency(gain sv-12)
圖42 號角式揚聲器水平擺放測試結果
Horn speaker directivity 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz
Directivity v.s. frequency(vertical place)
圖43 號角式揚聲器旋轉直立擺置測試結果 (資料來源：本研究整理)
0
Horn speaker directivity plane position vertical position
Directivity of plane and vertical place @1k
圖44 號角式揚聲器兩旋轉軸 1kHz 試驗結果比較
Horn speaker directivity plane position vertical position
Directivity of plane and vertical place @4k
圖45 號角式揚聲器兩旋轉軸 4kHz 試驗結果比較 (資料來源：本研究整理)
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗
Horn speaker directivity plane position vertical position
Directivity of plane and vertical place @sum
圖46 號角式揚聲器兩旋轉軸於各頻率加總值試驗結果比較
0
Horn speaker directivity initial 0 degree initial 30 degree
Directivity v.s.angle @1kHz
圖48 號角式揚聲器兩旋轉軸 1kHz 試驗結果比較
Horn speaker directivity initial 0 degree initial 30 degree
Directivity v.s.angle @sum
圖49 號角式揚聲器兩旋轉軸試驗結果各頻率加總值比較 (資料來源：本研究整理)
關於揚聲器之指向係數Q 及方向性指數 DI 的分析方面，號角 式揚聲器在半無響環境下之指向係數分析結果如表 8，表中分別 比較500Hz、1000Hz、2000Hz 及 4000Hz 之方向性指數及指向係 數。方向性指數方面 500Hz 之試驗結果介於-0.68~7.37；1kHz 介
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗
異性更大，介於-12.6~15.45 之間。將方向性指數轉換成指向係數，
則 指 向 係 數 之 分 布 範 圍 在 500Hz 為 0.85~5.45 ， 1kHz 介 於 0.32~12.07，2kHz 介於 0.16~23.08，4kHz 之指向係數最大，分布 範圍為0.01~35.11 之間。
另外，號角式揚聲器在全無響環境下之試驗結果，如表9。方 向 性 指 數 在 500Hz 之 試 驗 結 果 介 於 -0.98~7.42 ； 1kHz 介 於 -5.79~10.91；2kHz 介於-7.87~13.88；而 4kHz 方向性試驗之差異 性更大，介於-13.58~16.03 之間。將方向性指數轉換成指向係數，
則 指 向 係 數 之 分 布 範 圍 在 500Hz 為 0.80~5.52 ， 1kHz 介 於 0.26~12.34，2kHz 介於 0.16~24.43，4kHz 之指向係數最大，分布 範圍為0.04~40.09 之間。
表8 號角式揚聲器方向性指數與指向係數試驗結果(半無響室) 方向性指數(DI) 指向係數(Q)
角度範
圍(度) 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz 0-15 7.4 10.7 13.6 15.5 5.45 11.69 23.08 35.11 15-30 6.6 8.6 8.7 7.9 4.56 7.33 7.49 6.13 30-45 5.4 5.7 4.4 3.8 3.48 3.71 2.77 2.38 45-60 4.0 2.8 2.3 3.2 2.49 1.89 1.68 2.09 60-75 2.5 0.7 -0.2 -1.5 1.77 1.19 0.94 0.71 75-90 1.1 -0.4 -3.5 -5.3 1.28 0.9 0.44 0.29 90-105 0.0 -1.6 -4.0 -8.1 0.99 0.69 0.4 0.15 105-120 -0.7 -3.4 -4.6 -10.7 0.86 0.46 0.34 0.09 120-135 -0.7 -5.0 -6.1 -9.3 0.86 0.32 0.24 0.12 135-150 -0.2 -5.0 -5.2 -10.4 0.95 0.32 0.3 0.09 150-165 0.5 -3.5 -8.1 -6.8 1.12 0.45 0.16 0.21 165-180 1.1 -2.0 -7.4 -10.5 1.29 0.64 0.18 0.009 180-195 1.0 -1.7 -6.8 -11.1 1.27 0.68 0.21 0.08 195-210 0.5 -2.9 -7.9 -6.6 1.13 0.52 0.16 0.22
225-240 -0.7 -4.6 -7.2 -9.5 0.86 0.35 0.19 0.11 345-360 7.3 10.8 13.6 14.5 5.43 12.07 22.92 23.28 (資料來源：本研究整理)
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗
300-315 1.1 0.3 -1.6 -0.5 1.30 1.08 0.69 0.89 315-330 2.5 3.2 0.3 0.3 1.76 2.11 1.08 1.08 330-345 3.5 5.9 4.8 2.4 2.26 3.92 2.99 1.73 345-360 4.3 7.7 9.9 10.7 2.68 5.95 9.89 11.83 (資料來源：本研究整理)
第二節 聲壓位準試驗
4.2.1 試驗目的
聲壓位準試驗的目的在於定義揚聲器之最大聲壓位準值，作 為緊急廣播或警報鳴動時設計之依據。依據「緊急廣播設備用揚 聲器認可基準」之分類，揚聲器鳴動之聲壓位準共分三級，分別 為S 級(84dB~87dB)、M 級(87dB~92dB)及 L 及(92dB 以上)。
4.2.2 試驗方法
揚聲器聲壓位準的試驗方法係以第二信號音為音源，揚聲器 之輸出功率為 1 瓦特(Watt)，並量測距揚聲器前 1m 處的聲壓位 準。依「緊急廣播設備用揚聲器認可基準」之規定，該試驗必須 於全無響環境下量測，本研究另於半無響環境下進行相同的試 驗，比較兩者之差異程度。
4.2.3 試驗結果
比較嵌頂式、壁掛式及號角式三種揚聲器之聲壓位準試驗結 果，全無響室及半無響室之試驗結果如圖50 與圖 51 所示。由分 析結果顯示，揚聲器以相同輸出功率鳴動時，號角式揚聲器之聲 壓位準最高，達 102dB；而嵌頂式揚聲器次之，其 1W 之聲壓位 準為 89~91dB 之間；壁掛式揚聲器之最低，僅約 89dB。由試驗 結果分類，號角式係屬 L 級之揚聲器，嵌頂式及壁掛式則屬 M 級 揚聲器。
由兩種不同試驗環境下之測試結果並未出現顯著差異，其原 因可能半無響室之試驗係將揚聲器置於旋轉裝置支撐桿上，距離 地面高 1.35ｍ，因此地面之反射效果對聲壓位準之量測結果幾乎 沒有影響。
91.4 89.2
102
第四章 無迴響環境之揚聲器試驗