CNS 14659-2002 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure - Comparison method in situ《声学─利用声压测定噪声源声功率位准─现场的比较法》.pdf

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1、1 聲學利用聲壓測定噪音源聲功率位準現場的比較法 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 14659 C6420 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 16 頁) Acoustics Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure Comparison method in situ 1. 適用範圍 1.1 本標準規範在現場 (in situ)測定噪音源 (特別是不可移動

2、的 )聲功率位準的方法。使用比較法並以倍頻帶執行量測。量測不確定度是依測試環境而定，是以參照描述空間聲音分佈的指標來評估，其準確度將是工程級或評估級之一。 利用聲源和基準聲源在規定量測點所產生的聲壓位準之量測值，來計算受測聲源的聲功率位準。使用基準聲源的校正值，及受測聲源與基準聲源所得到數值的差，來計算聲功率位準。所有計算皆以倍頻帶來計算，由這些計算得到 A-加權聲功率位準。 備考 1：對於可移動的噪音源，可能可使用 CNS 14653 系列的其他相關標準。 1.2 本標準適用於實驗室以外所有種類的測試環境，此環境具有夠低的背景噪音位準，及微音器位置上的聲壓位準主要是依測室內表面的反射而定。

3、備考： CNS 14656 或 CNS 14660 可提供另一個選擇的方法。 1.3 本標準主要適用於發出寬頻帶噪音的聲源。然而，也可用於發出窄頻帶噪音或不連續音調的聲源 (儘管量測不確定度可能比此處所述的量測不確定度還大 )。 備考：對於發出平穩噪音的噪音源，使用 CNS 14660 可以是另一個選擇。 2. 參考標準 CNS 13331 音壓校正器 CNS_(ISO 6926) 聲學 -測定噪音源聲功率位準 -基準聲源的性能和校正之要求 CNS_(ISO 7574-1:1985) 聲學 -以統計的方法判定和驗證機器與設備所宣告之發出噪音值 -第 1 部：一般性的考量與定義 CNS_(IEC

4、 61260:1995) 聲學 -倍頻帶和分數倍頻帶濾波器 CNS_(IEC 61672-1) 聲學 -聲度表 -第 1 部：規格 3. 用語釋義 以下的術語和定義適用於本標準。 3.1 基準聲源 (reference sound source, RSS) 發出具有適當聲功率位準之穩定寬頻帶噪音，符合 CNS_(ISO 6926)的穩定聲源，並依 CNS_(ISO 6926)校正。 3.2 校正位置 (calibration position) 相對於反射表面做好定義的位置，基準聲源在此反射表面已完成校正。 2 CNS 14659, C 6420 3.3 基準箱 (reference box)

5、 正好包圍住聲源，且終止於反射平面的最小平行六面體之假設表面。 3.4 迴響聲場 (reverberant sound field) 為測試室聲場的一部分，其受聲源直接發出的聲音之影響可以忽略。 3.5 量測距離 (measurement distance, dm) 從基準箱到微音器位置的最短距離。 3.6 背景噪音 (background noise) 受測聲源以外的所有聲源所發出的噪音。 備考：背景噪音包括從空氣傳導、結構震動及儀器內的電氣雜訊所產生的噪音。 3.7 量測的頻率範圍 (frequency range of interest) 以一般的量測目的，量測頻率範圍包括中心頻率從 1

6、25Hz 到 8000Hz 倍頻帶。 備考 1： 對於特殊目的，若測試環境、基準聲源和儀器的準確度，都滿足於延伸或縮短之頻率範圍的使用，容許在高低兩邊，延伸或縮減量測頻率範圍。對於發出顯著高 (或低 )頻聲音的聲源，為了最適化測試程序，容許延伸或縮短量測頻率範圍。 備考 2： 對於 A-加權聲功率位準 (或其他頻率加權位準 )的測定，在範圍內可以忽略對 A-加權聲功率位準不重要的頻率分量。 3.8 比較法 (comparison method) 在相同測試環境下，以量測受測聲源與已知聲功率輸出的基準聲源所產生的聲壓位準作比較，以計算出聲功率位準的方法。 3.9 在指定距離超過的聲壓位準 (ex

7、cess of sound pressure level at a given distance, fL) 指定距離下，對一個經基準校正過的基準聲源，在測試室的空間聲音分佈曲線與依據附錄 A 的自由聲場 (每兩倍距離 6dB)空間聲音分佈曲線之間的差異。 備考：本術語與其定義與 CNS_(ISO 14257)不同， CNS_(ISO 14257)是有關於在指定距離範圍上的平均差異。 4. 測試方法 4.1 概述 本測試方法是一個比較法，將受測聲源與已知聲功率位準的基準聲源所發出的聲功率做比較。為獲得良好的比較，至少滿足以下條件： 測試環境有充分的迴響，使造成受測聲源的方向性，對量測的聲壓位準只

8、有輕微的影響。 越能滿足上述條件，量測的不確定度就越低。為了做量測條件的評估，必須要測定測試環境的指標fL。關於指標fL的進一步資料，參考附錄 A。 4.2 準確度 基準聲源和微音器位置的選擇會影響fL。因此在一些情況，變更這些位置的方式，有可能將評估級方法的量測準確度，改善為工程級方法的準確度；參照附錄 A。 3 CNS 14659, C 6420 5. 量測不確定度 依本標準的程序所測定聲源聲功率位準的單一值，大概與真值在量測不確定度範圍內相差一個數量。對於測定聲功率位準衍生的不確定度有多個影響結果的因素，有些和量測測試環境的環境條件有關，其他和經驗技術與受測聲源的方向性特性有關。 若一個

9、特定的噪音源要被送到幾個不同的測試環境，且若聲源聲功率位準皆依本標準的條文在每個環境內測定時，其結果會出現分散的數據。所量測的倍頻帶值之標準差，可計算得知 (例子如 CNS_(ISO 7574-4):1985 附錄 B 所述 )且會變動。此標準差不會超過表 1 所列的 A-加權聲功率位準的標準差，少數例外。標準差將依指標fL而定，若指標未被評估，再現性標準差 sR的預設值是 4dB。 表 1-依本標準測定聲源 A-加權聲功率位準之再現性標準差 , sR評估的上限值 指標值 A-加權聲功率位準再現性標準差的上限值 準確度等級 fL 7dBa 1.5dB 等級 2 fL 1，且聲源是無方向性，則使

10、用沿受測聲源側面、分開距離為 d的數個 RSS 位置。 若 a /dm 1 且聲源可清楚地定義發出聲音的區域，則對每個區域使用一個RSS 位置。 若 a /dm 1 且聲源是無方向性，但無法在機器上方使用一個 RSS 位置，則沿側邊使用 4 個 RSS 位置。 10.量測程序 6 CNS 14659, C 6420 10.1 微音器位置的選擇 10.1.1 概述 第一步，將微音器置於受測聲源 (ST)各側面的前方，以使所有發出聲音的區域，達到相等的傳播條件；即對於一特定的微音器位置而言，只有一個區域是其觀察範圍，而其他區域則被隔離。避免將微音器置於只有少部分聲源發出聲音的位置。 使用三個或四個

11、微音器位置，儘可能平均分佈於受測聲源四週，並依以下限制：分別對 RSS 和受測聲源量測時，微音器的位置與方向要相同。若可能，選擇一個夠長的量測距離 dm，量測時，使微音器位置是在測試環境評定為工程級方法的量測不確定度之區域內，即 sR 1.5dB；參照附錄 A。 微音器位置應在距離測試室表面 0.5m 以上。若測試室夠大，且受測聲源置於離開所有邊界表面處，微音器的位置應在基準箱的所有側面上，即四個微音器位置應使用在這種情況。微音器位置的空間至少相距 2m 以上。若天花板高且會吸音及頻率超過 2000Hz 是重要時，在不會妨礙其他要求下，選擇至少 2 個微音器位置在儘可能高與儘可能接近受測聲源處

12、，這是非常重要的。 10.1.2 區域劃分 (zoning) 區域劃分的目的，是評估在一邊的受測聲源的水平面發射場形與受測聲源存在下 RSS 的水平面發射場形間之相似性。區域劃分也用來評估 RSS 與微音器位置。依據表 2 作區域劃分。 表 2-區域劃分 發出a)由 ST 由 RSS 與微音器的相對距離 r 聲功率評估的結果 區域的符號 是 否 過份高估 + 否 是 過份低估 - 是 是 r (ST) r (RSS) 低估 - 是 是 r (ST) r (RSS) (10%內 ) 少量低估或 少量高估 +/- 否 否 不是過份高估就是過份低估+/- 除非測試室有高的迴響性 (牆壁和 /或天花板

13、未經音響處理，無大的吸音障礙 )，否則微音器位置不應置於 +/-區域 a) 接收從基準聲源 (RSS)或測試聲源 (ST)直接發出的未隔開聲音 10.1.3 位置的選擇 依第 10.1.2 節作區域劃分，並按照第 10.1.1 節的一般要求，選擇微音器位置如下： 7 CNS 14659, C 6420 a) 受測聲源是無方向性且 RSS 是置於其上方。 此情況下的所有區域是 +或 +/-。則在受測聲源的每個無礙側邊，選擇一個微音器位置。 b) 其他的情況 嘗試在 +/-區域找到微音器位置。若不可行，則在 +的區域選擇一個微音器位置、在 +/-的區域選擇一個微音器位置或在 -的區域選擇一個或二個

14、微音器位置。 10.2 量測 對每個量測的倍頻帶 (通常是 125Hz 到 8000Hz)測定時間平均聲壓位準。對基準聲源 (RSS)量測時，要使用積分時間 T30 秒，除非受測聲源的頻譜是寬頻帶，且主要成分是在 250Hz 以上時，可使用積分時間 T=10 秒來對 RSS 量測。通常受測聲源較不穩定，因此需要較長的積分時間。此情況下，積分時間應至少包含受測聲源的一個典型操作的週期。 應獲得以下數據 a) 在受測聲源指定的操作期間，每個微音器位置 i =1.n 上的聲壓位準：)(STpiLb) 每個微音器位置 i =1.n 上，背景噪音的聲壓位準：)(BpiL。 c) 在每個微音器位置 i =

15、1.n 上由 RSS 產生的聲壓位準：)(RSSpiL。 10.3 背景噪音的修正 對於每個倍頻帶，若)(BpiL低於所量測的聲壓位準 6dB 到 15dB，則所量測的聲壓位準piL 要對背景噪音作修正。以下列方程式計算每個頻帶的修正值： ( ) dBLBpipiLLpi10/10/)(1010lg10 = （ 1） 若 L =)(Bpipi LL 15dB，則無需修正。若 L 6dB，依本標準，此量測是有效的。即使對於單一頻帶而言，量測為無效 (即 L 6dB)，若L 大於 6dB，則對 A-加權值仍為有效，其中L 為ipL 和)B(ipL 間的差。 若無法滿足 6dB 的準則，會降低結果的

16、準確度，且不能達到等級 2。若 3dBL 6dB，將達到等級 3。應用到這些量測的最大修正值為 1.3dB。可報告此結果，且對於決定受測聲源聲功率位準的上邊界值可能有用。若要報告類似的數據時，應該如同結果圖形和表格一般，很清楚地在沒有滿足本標準背景噪音要求的報告內文中陳述。 10.4 量測不確定度的評估 若fL 7dB，量測不確定度是工程級方法的量測不確定度。在其他所有情況下，嘗試改善fL；參照附錄 A。量測不確定度以再現性標準差的項目列於表1 中。每個 RSS 位置均應符合指標的要求。 11. 聲功率位準的計算 11.1 一個 RSS 位置 以下列方程式計算每個倍頻帶的聲功率位準WL dBn

17、LLniLRSSWWpi+=11.0)(101lg10 （ 2） 8 CNS 14659, C 6420 其中，對於每個倍頻帶 n 為微音器位置的數量 )(RSSwL 由 RSS 的校正所得到的 RSS 聲功率位準 piL )RSS(pi)ST(piLL = )(STpiL 在微音器位置 i 量測受測聲源，經背景噪音修正後的受測聲源聲壓位準； )(RSSpiL 在微音器位置 i 量測基準聲源，經背景噪音修正後的聲壓位準。 11.2 多個 RSS 位置 使用 m 個 RSS 位置時 (j=1 到 m)，以下列方程式計算每個倍頻帶的聲功率位準WL ： ()dBmnLniLpijLmjWRSSWj=

18、+= 11.01101lg10 （ 3） 其中， )(RSSWjL 為 RSS 的聲功率位準； pijL )RSS(pij)ST(piLL = ； n 為微音器位置的數量。 11.3 A-加權聲功率位準 依據下列方程式計算 A-加權數值 ()dBLkALWkWk=+1.010lg10 （ 4） 其中 WkL 為倍頻帶k的倍頻帶聲功率位準，以 dB 表示； kA 為倍頻帶k的中心頻率之 A-加權常數。 A 加權常數如表 3 所列 表 3 - A-加權常數 頻率 Hz kA dB 125 250 500 1000 2000 4000 8000 -16.1 -8.6 -3.2 0.0 1.2 1.0

19、 -1.1 9 CNS 14659, C 6420 12. 要記錄的資料 依本標準的要求，所做的量測要記錄以下的資料 (可使用的話 )。 a) 受測的聲源 受測聲源的描述 (包括尺寸 )； 操作條件 (若有測試法規，則依測試法規 )； 架設條件 (若有測試法規，則依測試法規 )。 b) 基準聲源 依 CNS_(ISO 6926)敘述基準聲源； 敘述聲功率位準)(RSSWL的校正值。 c) 音響環境 測試環境的描述； 牆壁、天花板和地板的處理； 顯示聲源位置和測試室內部擺設的草圖。 d) 儀器 用於量測的設備，包括名稱、型式、序號和製造商； 聲音校正器和其他音響儀器之校正的日期和地點； 用於量測

20、的基準聲源的名稱、型式、序號和製造商。 e) 聲音數據 放置微音器和受測聲源的位置 (若需要，可包括草圖 )； 放置基準聲源的位置； 測試聲源和 RSS 在所有微音器位置上的 A-加權聲壓位準，及倍頻帶聲壓位準 (若需要 )； 計算聲功率位準，以 dB 表示； A-加權和倍頻帶四捨五入至 dB(基準： 1pW)； fL及列於表 1 的量測不確定度； 執行量測的日期； 背景噪音的資料，若有 (參照第 10.3 節 )。 13. 要報告的資料 報告應聲明所報告的聲功率位準之獲得，是否完全遵照本標準的要求。報告應以dB(基準： 1pW)為單位，來敘述 A-加權和倍頻帶 (可選擇的 )的聲功率位準，及

21、依fL指標所示的量測不確定度。 報告第 12 節所列的項目。 另外，測試報告應包括以下資料： a)測試單位的名稱和地址； b)測試報告的識別編號； c)申請測試的人員或組織的名稱和地址。 10 CNS 14659, C 6420 附錄 A (規範 ) 量測不確定度和 fL的評估 A.1 量測不確定度的測定 參照圖 A.1 圖 A.1 流程圖 聲源的觀察 RSS 位置的初步選擇 參照第 9 節和附錄 B 微音器位置的初步選擇 參照第 10 節和附錄 B fL 的測定 參照附錄 A 找fL 7dB 的微音器位置 等級 3 是否滿足 ? A.2 fL 的測定 對於受測機器附近的基準聲源的一個適合位置

22、，沿著無障礙物遮擋和變動距離 r 的量測路徑，量測基準聲源所發出的聲壓位準prL 。以下列方程式測定超過的聲壓位準： dBrrdBLLLRSSWprf+=0)(lg2011 . (A.1) 其中 )(RSSWL 為基準聲源的聲功率位準； 是 是 否 等級 3 評估級 等級 2 工程級 11 CNS 14659, C 6420 prL 為距離 RSS， r(單位 m)的位置的聲壓位準； r 為 RSS 和微音器間的距離 ( 0r = 1m)。 備考：當聲壓位準為 A-加權時，符號為fAL 。若 RSS 的頻率頻譜與受測聲源(ST)的頻率頻譜相似，則聲音衰退曲線 (decay curve)與 A-

23、加權位準有關。否則以頻帶量測，且對 ST 的頻譜計算衰退曲線的 A-加權位準。若 ST 的頻譜與RSS 的頻譜不同，但 ST 頻譜在 A-加權時為最高值在 500Hz 到 1000Hz 之間的典型寬頻帶，則可使用 1000Hz 倍頻帶的衰退曲線。 應以聲音傳播曲線)(rLf來決定微音器和基準箱 (fL 7dB )間必要的距離d。若聲音傳播曲線無法依所述的方法測定，則以定義的方程式 (A.1)，決定所選擇微音器位置上的fL。 若任何微音器位置無法符合 ()r(Lf 7dB )，則對於任何受測聲源而言，測試環境無法滿足本標準之工程級方法的要求。 12 CNS 14659, C 6420 附錄 B

24、(參考 ) 若只用一個 RSS 位置時，基準聲源和微音器位置的建議 B.1 概述 相對於受測聲源，微音器與基準聲源的有利位置，是依受測聲源發出場形的類型而定。無論受測聲源發出完全無方向性聲音或發出一個或多個水平方向的主要聲音，都可利用在距地面 1.2m，並與受測聲源外表面距離 1m 處，沿受測聲源四週的路徑移動聲度表來判斷。若量測的聲壓位準之變化少於 4dB，依據本附錄，受測聲源可視為完全無方向性的聲源。 若量測的聲壓位準之變動大於或等於 4dB，依據本附錄，可優先確認受測聲源發出的聲音為水平方向。B.2 建議 1 建議將基準聲源置於受測聲源存在下，基準聲源發出的場形與受測聲源發出的場形相類似

25、的位置。對於在空間中發出無方向性聲音的受測聲源，特別適合將基準聲源置於受測聲源的上方，參照圖圖重點 1 有利的 RSS 位置2 微音器 3 發出無方向性聲音的機器4 不利的 RSS 位置1 2 3 B.1。 B.1-受測聲源為無方向性時 RSS 的位置 2 3 4 13 CNS 14659, C 6420 對於受測聲源發出偏向空間中已知水平方向的聲音，則 RSS 位置，置於受測聲源旁並朝向聲音發出的方向是有利的，參照圖 B.2。 圖 B.2 - 受測聲源為相當方向性時 RSS 的位置 重點 1 發出聲音的主要方向 2 微音器 3 有利的 RSS 位置 B.3 建議 2 當受測聲源有一個主要聲源

26、 (dominant sound source)，且其位置為已知時，建議將基準聲源置於： 儘可能地靠近主要聲源，及 若主要聲源發出的聲音無方向性時，最好是在受測聲源的上方 ( 參照圖B.3)，或 若無法將基準聲源置於受測聲源上方，則置於機器發出主要聲音主要聲源處的旁邊 (參照圖 B.4)。 圖 B.3 - 受測聲源的主要聲源為無方向性時 RSS 的位置 重點 1 有利的 RSS 位置 2 主要的無方向性聲源 2 3 1 1 2 14 CNS 14659, C 6420 圖 B.4 - 受測聲源的主要聲源為相當方向性時 RSS 的位置 重點 1 主要聲源的發出方向 2 有利的 RSS 位置 B.

27、4 建議 3 對於在受測聲源一邊的基準聲源之指定位置，可能有個由基準聲源發出的聲音被受測聲源所遮擋的區域。若受測聲源有在此被遮擋的區域發出聲音，建議在此被遮擋的區域放置一個微音器，且只有一個；參照圖 B.5。 圖 B.5 - RSS 被受測聲源遮擋時微音器的位置 重點 1 遮擋 RSS 的受測機器 2 RSS 位置 3 當操作 RSS 但受測機器不操作，被遮擋的區域。微音器要放在此被遮擋的區域。 2 11 2 3 15 CNS 14659, C 6420 B.5 建議 4 建議避免將微音器置於，包含基準聲源位置及受測聲源任一主要聲源 (若有 )位置的垂直面附近。 若主要的聲源不存在 (即聲源分

28、佈在受測聲源的大體積上 )或無法區別主要聲源時，對於上述建議的應用，應將聲源體積的重心，當成 ”受測聲源之主要聲源的位置 ”。 微音器位置一個建議的可接受準則為 0.8 r / d 1.2 其中 r 為微音器到基準聲源位置的距離； d 為微音器到受測聲源之主要聲源位置的距離。 參照圖 B.6。 圖 B.6 - 受測聲源的上視圖：相對於不同聲源的微音器位置 重點 1 受測機器的主要聲源 2 RSS 位置 3 微音器 相對應國際標準： ISO 3747:2000(E), Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources

29、 using sound pressure Comparison method in situ 2 13dr 16 CNS 14659, C 6420 中英名詞對照 acoustical condition 音響條件 acoustical environment 音響環境 background noise level 背景噪音位準 background noise correction 背景噪音修正值 discrete frequency 不連續頻率 discrete tone 不連續音調 frequency range of interest 量測的頻率範圍 microphone 微音器 (

30、傳聲器 ) measurement uncertainty 量測不確定度 noise test code 噪音測試法規 octave band 倍頻帶 (八度音頻帶 ) one-third octave band 1/3 倍頻帶 reference sound source ( RSS ) 基準聲源 reference box 基準箱 reproducibility standard deviation 再現性標準差 reverberant sound field 迴響聲場 reverberation time 迴響時間 (交混迴響時間 ) sound absorption coefficient 吸音係數 sound power level 聲功率位準 sound pressure level 聲壓位準 (聲壓階 ) sound source 聲源 time-averaged sound pressure 時間平均聲壓位準 weighting 加權 zoning 區域劃分