CNS 14655-1-2002 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources - Engineering methods for small movable sources in reverberant fields - Part1 Comparison method fo.pdf
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1、1 印行年月94年10月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 17.140.01 C6416-1 14655-1 經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 91年7月1日 年月日 (共15頁) 聲學測定噪音源聲功率位準的工程級方法用於迴響聲場小型、可移動的聲源第一部:硬牆測試室的比較法 Acoustics Determination of sound power levels of noise sources Engineering methods for small, movable sources in reverberant fields Par
2、t 1: Comparison method for hard-walled test rooms 0.簡介 0.1 CNS 14653聲學噪音源聲功率位準測定使用基本標準的指引系列標準規範多種不同方法,以測定機器、設備和其次組件的聲功率位準,本標準為其中之一。這些基本標準,規範聲學的要求,以因應不同測試環境的量測,如表0.1所示。當要選定CNS 14653系列標準的一個方法時,就必須針對噪音測試的條件和目的,作最適當的選擇,CNS 14653提供一般性的指導原則,以協助方法的選定。CNS 14653只提供關於受測機器或設備的操作和架設的一般原則,對於特定型式的機器或設備,若有的話,必須參照規
3、範其架設和操作條件的噪音測試法規。 0.2 本標準所述方法,可量測在指定的固定之微音器位置或沿指定的路徑,其倍頻帶的聲壓位準。使用比較法,決定倍頻帶聲功率位準。由倍頻帶聲功率位準的計算,即可獲得A-加權聲功率位準。聲源的方向性特性和聲源發出非穩定噪音之散發噪音暫時模式,是本標準的方法所無法判定的量。 0.3 本標準及CNS 14655-2聲學利用聲壓測定噪音源聲功率位準的工程級方法用於迴響聲場小型、可移動的聲源第二部:特殊迴響測試室的方法規範小型噪音源A-加權和倍頻帶聲功率位準的測定方法。這些方法適用於小型機器、裝置、零組件和次組件(sub-assemblies),可安裝在有規定聲音特性的硬牆
4、(hard-walled)測試室或特殊迴響測試室,尤其適合於可攜式小設備;而未打算用於大件固定式設備,由於其操作或安裝方式,不能容易地移入測試室以及按正常使用來操作。這程序使用於要求工程等級的準確度,而無須使用到實驗室設施。 0.4 在CNS 14655-2也是另一可使用的比較法,但本方法,允許從每一個微音器位置的單一A-加權聲壓位準之量測,來判定受測聲源的A-加權聲功率位準,而不從倍頻帶位準的總和來判定。直接法排除了對基準聲源的需求,但須使用到一間特殊的迴響測試室。直接法基於一項前提,即在測試室內,以空間和時間作平均的聲壓位準,可用來判定聲源所發出的聲功率位準。而此特殊迴響測試室的性質需加以
5、選定,使得測試室對受測試設備的聲功率輸出之影響很小。測試室所需的微音器和聲源位置之數目均有規範。 依CNS 14655-2所述量測方法,特殊迴響室所要滿足的條件,比本標準所述,置於硬牆測試室之比較法,明顯地有更多的限制。 2 CNS 14655-1, C 6416-1 可用的選擇性資料A-加權聲功率位準其它加權的聲功率位準方向性資料和聲壓位準為時間的函數;其它加權聲功率位準。聲壓位準為時間的函數;其他加權聲功率位準倍頻帶聲功率可獲得的聲功率位準在1/3倍頻帶或倍頻帶A-加權和在倍頻帶A-加權和在1/3倍頻帶或倍頻帶A-加權A-加權噪音的特性穩定、寬頻帶穩定、不連續頻率或窄頻帶穩定、寬頻帶、窄頻
6、帶、或不連續頻率不限不限不限穩定、寬頻帶、窄頻帶、或不連續頻率聲源的容積最好是小於測試室容積的1%最大尺寸小於15m 最好小於測試室容積的0.5%無限制:只受可利用的測試環境限制無限制測試環境符合規範要求的迴響室硬牆測試室特殊的迴響測試室室外或在一個大的室內無響室或半無 響室無特殊測試環境無特殊測試環境;受測聲源無法移動方法的分級(等級1) 精密級(等級1) 工程級(等級2) 工程級(等級2) 精密級(等級1) 評估級(等級3) 評估級(等級3) 表0.1 國家標準所規範測定機器和設備的聲功率位準的方法國家標準編號1)14654 14654 14655-1 14655-2 14656 1465
7、7 14658 14659 註1)參照第2節 3 CNS 14655-1, C 6416-1 1.適用範圍 1.1 概述:本標準規範了一相當簡單的工程級方法來測定小型、可移動噪音源的聲功率位準。此量測的進行是將聲源安裝在一硬牆圍繞的測試室內。用一比較的方法來測定聲源的倍頻帶聲功率位準。將受測試聲源所產生的空間平均 (倍頻帶 )聲壓位準與一已知聲功率輸出的基準聲源產生的空間平均 (倍頻帶 )聲壓位準作比較。若這兩組量測的條件是相同的,則它們的聲壓位準的差就等於聲功率位準的差。 A-加權的聲功率位準便可自倍頻帶的聲功率位準計算出來。 備考 1. 測定小型噪音源聲功率位準的精密級方法,規範在 CNS
8、 14654 和 CNS 14657。 1.2 噪音的型式:本標準所規範的方法,適合在一特定頻率範圍內,對所有型式的噪音之量測,由孤立式突然出現聲音能量所構成的間歇噪音除外。 1.3 噪音源:噪音源有可能是一個裝置、機器、零組件或次組件。受測試噪音源的最大尺寸,是取決於聲音測試之測試室大小 (參照第 4.1 節 )。 備考 2. 對於由短暫湧現之噪音所構成的間歇的噪音源,可用 CNS 14656 和 CNS 14657 所規範的自由聲場方法。 1.4 量測的不確定度:依照本標準所做的測定結果,其 A 加權的聲功率位準之再現性標準差小於或等於 1.5dB(參照表 1)。 根據本標準的程序來測定一
9、噪音源的聲功率位準單一值,很可能在量測不確定度範圍內與真值相差一個數量。會對聲功率位準的測定衍生出不確定度而影響結果的因素有好幾個,有些和量測實驗室環境條件有關,其他則是與實驗技術有關。 若一特殊的噪音源要被送到數個不同的實驗室,且在每一個實驗室,均要依照本標準來測定噪音源的聲功率位準,其結果會出現分散。所量測到的位準標準差可計算得知 (參照 CNS-(ISO 7574-4),附錄 B 的範例 ),它是隨著頻率變化。這些標準差均不會超過表 1 所列。表 1 所列之值為再現性的標準差R,如CNS-(ISO 7574-1)所定義。表 1 之值已考量了在應用本標準的程序之量測不確定度的累積效應,但排
10、除了因操作條件 (例如轉動速度、線電壓 )或架設條件改變,而造成聲功率輸出的變化。 量測的不確定度取決於表 1 所列,再現性之標準差以及所要的信賴度。舉例來說,對於一常態分佈的聲功率位準,它有 90%的信賴度,其聲源聲功率位準的真實值是位於量測值 1.645R範圍內,以及有 95%的信賴度其真實值是位於量測值 1.96R範圍內。要進一步的範例,請參考 CNS-(ISO 7574)和 CNS-(ISO 9296) 系列標準。 4 CNS 14655-1, C 6416-1 表 1 依照本標準所測定的聲功率位準其再現性標準差的估計值 倍頻帶 中心頻率 Hz 再現性標準差RdB 125 3.0 25
11、0 2.0 500 到 4000 1.5 8000 2.5 A-加權 1.5 1)註 1)適用於 100Hz 到 10000Hz 範圍內所發出噪音的頻譜是一相當 ”平 ”的頻譜之聲源。 備考 3. 表 1 所列的標準差均與本標準所定義的測試條件和程序有所關聯,而與噪音源本身無關。它們有一部分是因為量測實驗室中測試室幾何形狀的差異、測試室邊界的聲音特性、背景噪音、量測儀器的型式和校正及基準音源等所引起的。它們也由於實驗量測技術的差異,其中包括了微音器的放置和空間的平均、測試聲源的位置、積分時間以及迴響時間的量測。 4. 若幾個實驗室均使用類似的設施和儀器,則在這些實驗室內對一聲源的聲功率測定,其
12、結果比引用表 1 之標準差有較好的一致性。 5. 對於有類似尺寸,類似聲功率頻譜和類似操作條件的特殊類聲源,其所得之再現性標準差可能比表 1 所列之值小。因此對特殊型式的機器和設備所用的噪音測試法規有參考本標準時,若是其實驗室間合理的測試結果有實質證明,則可記載說明所得的標準差比表 1 所列的值小。 6. 表 1 所列之再現性標準差,包括了在相同條件下,相同的噪音源所做重複量測所伴隨的不確定度 ( 有關重複性標準差,請參照 CNS_(ISO 7574-1)。此不確定度通常比伴隨於實驗室之間變異性的不確定度要小得多。然而,對一個特定的聲源,若很難去保持穩定的操作和架設條件,則重複性標準差就不會比
13、表 1 所列的值小。在這些情形下,事實上是很難在聲源上獲得重複的聲功率位準數據,並記錄 和描述在測試報告上。 7. 本標準所述的程序和表 1 所列的標準差均可應用在各別機器的量測上。對於一批同類或同型機器要描述其聲功率位準的特性,就要用到信賴度區間的隨機取樣技術,並將結果以統計的上限來表示。在應用這些技術時,必須知道或估計總標準差,包括如 CNS_(ISO 7574-1)所定義之產生的標準差,它是這一批機器中,各別機器間聲功率輸出差異的一個評量。以統計的方法來描述每一批機器的特性,可參考 CNS_(ISO 7574-4)。 2.參考標準:下列標準所載的內容,在本文中均有參考到,並共同構成本標準
14、的內容。 CNS 7129 聲度表。 5 CNS 14655-1, C 6416-1 CNS 13583 積分均值聲度表。 CNS 13331 音壓校正器。 CNS 14656 聲學 測定噪音源聲功率位準的工程級方法 用於一反射 平面上的自由聲場條件。 CNS 14657 聲學 測定噪音源聲功率位準的精密級方法 用於無響室 和半無響室。 CNS_(ISO 6926) 聲學 基準聲源的性能和校正之要求。 CNS_(ISO 7574-1) 聲學 以統計的方法判定和驗證機器與設備所宣告之噪音發出值 第一部:一般性的考量與定義。 CNS_(ISO 7574-4) 聲學 以統計的方法判定和驗證機器與設備
15、所宣告之噪音發出值 第四部:批次機器宣告值的方法。 CNS_(IEC 225) 作為聲音和振動分析的倍頻、 1/2 倍頻與 1/3 倍頻帶濾波器。 3.定義:為本標準的目的有應用到下列定義。 3.1 聲壓 (sound pressure, p):由於聲音的出現,使得一變動壓力疊加在靜態壓力上。其單位以巴斯卡 (pascals)表示。 備考 8.聲壓的大小可以幾種方式來表示,例如瞬時聲壓、最大聲壓,但本標準內採用的定義是在時間和空間上 (所有微音器位置 )以均方 (mean-square)作基準之平均聲壓 (平均時間所得平方值的平方根 )。 3.2 聲壓位準 (sound pressure le
16、vel, Lp): 10 乘上聲壓平方和基準聲壓平方之比以 10為底之對數,聲壓位準以分貝 (dB)表示。基準聲壓為 20 Pa(210-5Pa)。 頻率的加權或所使用的頻寬以及時間加權 (S, F 或 I,請參照 CNS 7129)均要指示出來。 備考 9.例如, A-加權聲壓位準加上時間加權 S 則為 LpAS。 3.3 時間 -平均聲壓位準 (time-averaged sound pressure level, Lpeq.T):一連續穩定聲音的聲壓位準在一量測時間間隔 T 時,此聲音的均方聲壓位準值將隨時間而變化。 dBdtTLTtLTpeqp=0)(1.0.101lg10 dBdtp
17、tpTT=0202)(1lg10 .(1) 時間平均聲壓位準以分貝 (dB)表示,並且要以符合 CNS 13583 要求的儀器來做量測。 備考 10.時間 -平均聲壓位準通常是 A-加權以 LpAeq.T表示,通常縮寫為 LpA。 備考 11.一般而言,下標符號 ”eq”和 ”T”都省略,因為時間 -平均的聲壓位準之測 定,需要一段量測時間。 3.4 聲功率 (W):單位時間內一聲源所發射出來的聲音能量,以瓦 (W)表示。 3.5 聲功率位準 (LW): 10 乘上測試聲源所發出的聲功率和基準聲功率之比以 10 為底 6 CNS 14655-1, C 6416-1 之對數,以分貝表示,基準聲功
18、率為 1pW(10-12W)。 頻率的加權或所用的頻寬均要指示出來。 備考 12.例如, A-加權聲功率位準為 LWA。 3.6 迴響聲場:在測試室內的部分聲場,相較於室內物品和測試室邊界所反射的聲音,直接從聲源接收聲音的效果,是可以忽略的。 3.7 硬牆圍繞的測試室:在量測的頻率範圍內其室內所有表面 (包括地板和天花板 )聲音反射度是高的。 3.8 量測的頻率範圍:就一般目的而言,量測的頻率範圍包括了倍頻帶和中間帶頻率從 125Hz 到 8000Hz,亦即從下截止 125Hz 頻帶 (90Hz)到上截止 8000Hz 頻帶(11200Hz)。 備考 13.針對特殊目的,可將量測的頻率範圍加以
19、延伸或縮減,但此舉將使得測試室特性有附加的要求,此部分並未記載於本標準內。 3.9 基準聲源 (RSS):穩定的聲源以適當的聲功率在一寬頻範圍內發出穩定的寬頻帶的噪音,並依據 CNS-(ISO 6926)加以校正,在量測頻率範圍內,基準聲源的聲功率位準均為已知值。 3.10 基準箱:是假設表面,一個最小長方形六面體,剛好可以包覆測試聲源,並終止於測試室的地板上。 備考 14.不會對發出聲音有影響之小型、個別的聲源零組件,可將它們置於參考箱外。 3.11 比較法:此方法是比較測試室中受測聲源所產生聲壓位準的平均值 (以均方作基準 )和相同室內一已知聲功率輸出的基準聲源所發出的聲壓位準的平均值來測
20、定此測試聲源的聲功率位準。只要這兩組量測的條件相同,則它們聲壓位準的差就等於聲功率位準的差。 3.12 直接法:此方法是以測試室中受測聲源所發出的聲壓位準平均值 (以均方作基準 ),迴響時間以及測試室體積來測定聲源的聲功率位準。 3.13 背景噪音:除測試聲源外的其它所有聲源所產生的噪音。 備考 15.背景噪音包括空中傳播的聲音,結構的振動,儀器本身的電氣噪音所共同產生的噪音。 3.14 背景噪音位準:當受測聲源未操作時,於測試室內所量測到的聲壓位準,以分貝表示。 3.15 吸音係數:在一特定的頻帶內,一種材料或表面吸音性質的一個評量值。觀念上,吸音係數是隨機入射音聲功率,其被吸收或未被反射的
21、部分。 3.16 高方向性的聲源:依照 CNS 14657 所作的量測,聲源最大方向性指數超過 15dB者。 4 硬牆圍繞之測試室的要求 4.1 測試室的容積:測試室的容積至少要 40m3,且至少有參考箱 40 倍的體積。測試室容積在 40m3到 100m3時,聲源最大尺寸不可超過 1.0m。測試室容積大於100m3時,聲源的最大尺寸不可超過 2.0m。 7 CNS 14655-1, C 6416-1 4.2 測試室的聲音特性:應使用一硬牆圍繞的測試室。這表示在量測的頻率範圍內,任何一個邊界表面之任何部分的吸音係數,在任何頻率均不可超過 0.20。最普通的是,未裝潢且未經特殊聲音處理 (例如吸
22、音天花板和牆面 )會符合此 項要求。表 2 可用作判別的原則。 表 2 可接受和不可接受的測試室 可接受的測試室 不可接受的測試室 幾乎是空的測試室,有平滑的硬牆和以混凝土、磚、石膏或瓷磚做的天花板 有裝潢傢俱的測試室,裝有小量吸音材於天花板或牆的機房或工業廠房 (例如,部分吸音天花板 ) 部分是空的、有平滑硬牆之測試室 有一些吸音材覆於天花板和牆上的測試室。 無裝潢傢俱的測試室,長方形機房或廠房,表面無吸音材 有大量的吸音材覆於天花板或牆上的測試室。 無裝潢家俱的不規則形狀之測試室,不規則形狀的機房或工業廠房,表面無吸音材 4.3 測試室的適用性測試:測試室的適用性會因聲源的不同而不同,要評
23、估有高方向性聲源,對測試室的要求是最嚴格的。當要測試一測試室一般的適用性時,須依下列步驟。 a) 一高方向性,寬頻帶的的聲源依第 7.2 節所述,定位在測試室內,微音器的位置依第 7.4 節選定,且測定其平均 (能量基準 )倍頻帶聲壓位準 Lp1(參照第八節 Lp(ST)。然後,依照第 7.5 節的要求,將聲源轉 45到 135,測定其相對應的倍頻帶聲壓位準 Lp2。再重複步驟二次,測得 Lp3和 Lp4,第 4 個位置應在第一個位置的 45到 90之間。若在任二個聲源位置,對中間帶頻率在 125Hz到 8000Hz 間的倍頻帶,所測得的聲壓位準,其最大差值,不超過表 1 所列的標準差,則可認
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