CNS 14656-2002 Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure - Engineering method in an essentially free field over a reflecting plane《声学─测定.pdf

1、1 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 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 14656 C6417 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 38 頁) Acoustics Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure Engineering method in an essentially free field over a re-f

2、lecting plane 0.簡介 0.1 本標準是 CNS 14653 系列之一，該系列規範各種不同測定機器、設備及其次組件聲功率位準的不同方法。當選擇 CNS 14653聲學噪音源聲功率位準量測使用基本標準的指引系列標準中的一種方法時，必須針對噪音測試的條件及目的來選擇最適合的方法。協助選擇的一般指導方針在 CNS 14653 中提供。CNS 14653 系列只提供受測機器或設備的操作和安裝條件的一般原則。在說明機器或設備的種類時，必須製作噪音測試法規以為參考，若可利用，亦需說明安裝和操作條件。 0.2 本標準說明一種包覆聲源量測表面之聲壓位準的量測方法，並計算由聲源所產生之聲功率位準。

3、包覆表面方法可用在三種準確度等級的任何一種（參照表0.1），在本標準中所使用的是準確度等級 2。 使用本標準必須符合某些條件準則，如表 0.1 所述。若相關的特定條件準則不能滿足，則亦建議在不同環境需求的其他基本標準表 0.1；亦參照 CNS 14653及 CNS 14660聲學利用聲壓測定噪音源聲功率位準。 在不牴觸 CNS 14653 系列或 CNS 14660 之一個或更多個要求下，應基於噪音測試法規來說明機器或設備的族系。 在聲源正常裝設的典型機器室中，通常非屬自由聲場狀況。若在此種安裝下作量測，為了扣除背景噪音或不期望之反射時可能需要加以修正。 本標準所說明的方法允許測定 A-加權值

4、與頻帶之聲功率位準。 由頻帶資料計算的 A-加權值可能與由以 A-加權聲壓位準量測所測定的值不同。 0.3 在本標準中，依聲壓位準量測所做之聲功率位準計算，為基於聲源輸出之聲功率正比於時間及空間平均的均方聲壓（ mean-square sound pressure）為前提。 2 CNS 14656, C 6417 表 0.1 使用於反射平面及不同等級準確度之包覆表面法，以測定噪音源聲功率位準之標準總覽 參數 CNS 14657 精密方法等級 1 CNS 14656 工程方法等級 2 CNS 14658 評估方法等級 3 測試環境 半無響室 室內或室外 室內或室外 測試環境的適合度準則)1(K2

5、 0.5dB K2 2dB K2 7dB 聲源的體積 小於測試室容積的0.5%較佳 無限制：只被有效的測試環境限制 無限制：只被有效的測試環境限制 噪音特性 不限（寬頻帶、窄頻帶、不連續頻率、穩定、非穩定、脈衝） 背景噪音的限制)1( L 10dB（若有可能，超 過 15dB）K10.4dB L 6dB（若有可能，超 過 15dB）K11.3dB L 3dB K1 3dB 量測點數目 10 9)2(4)2(儀器： 至少同等級之聲度表 至少同等級之積分型聲度表 至少同等級之頻帶濾波器 (1)如 CNS 7129 所規定 1 型 (2)如 CNS 13583 所規定 1 型 (3)如 CNS_(I

6、EC60225)所規定 1 型 (1)如 CNS 7129 所規定 1 型 (2)如 CNS 13583 所規定 1 型 (3)如 CNS_(IEC60225)所規定 1 型 (1)如 CNS 7129 所規定 2 型 (2)如 CNS 13583 所規定 2 型 以再現性的標準差表示測定Lwa方法之精度 R1 dB R1.5 dB R3 dB(若K215dB，不須做修正，若 L 6dB，依本標準（參照表 0.1）量測是有效的。 L 值在 6dB 和 15dB 之間時，依方程式 (7)做修正。即使對單一頻帶之量測無效，只要AL 大於 6dB，對 A-加權值仍然有效，其中AL 是pAL和pAL值

7、之差值。 若 6dB 準則不符合，則結果的準確度會降低。應用在這些量測的最大修正值是1.3dB，然而結果可能可以報告，並且對受測聲源聲功率位準上限的測定可能有 17 CNS 14656, C 6417 用。若報告此資料，當本標準要求的背景噪音無法滿足時，必須在報告的本文和結果的表中加以清楚地說明。 8.4 測試環境的修正值 環境修正值K2（ A-加權或頻帶）是依附錄 1 中所敘述程序之一所測定。 A-加權中，若 K A2 2dB 及在第 j 個頻帶中若 K j2 2dB（參照表 0.1），則依本標準的量測是有效的。 備考 27. 若 K2大於 2dB，則不符合準則且結果的準確度下降。本標準給予

8、的量測方法仍可使用，當報告結果時，若聲壓位準等於或小於測定值，則可使用 CNS 14656 的參考，以 2dB 做為最大修正值，或可應用全部修正值，但是此種情況必須參考 CNS 14658。 8.5 表面聲壓位準的計算 以修正值pL做背景噪音和反射音修正，測定表面聲壓位準pfL，可使用有修正值 K1和 K2的以下方程式： pfL =pL -K1-K2（8） 8.6 聲功率位準的計算 聲壓位準 Lw，必須以下列方程式計算： dBSSLLpfw+=0lg10 .（ 9） 其中 pfL 為以方程式 (8)所得的 A-加權或頻帶表面聲壓位準 S 為量測表面的面積，以 m2表示 S0=1m28.7 可選

9、擇性的量之測定 特定種類聲源的噪音測試法規可能要求做下述之可選擇性的量。 (1) 脈衝噪音的資料，依附錄 4 方法中的一種，及 /或由聽力判定不連續聲音的存在。 (2) 在量測表面上單一微音器位置或量測表面上平均值的聲壓頻譜。 (3) 附錄 5 敘述的方向性指數。 (4) A-加權聲壓位準在定義的微音器位置和量測表面微音器位置之間隨時間的變量。 (5) 不同時間及 /或量測表面上個別微音器位置之頻率加權的聲壓位準。 9.要記錄的資料 依本標準第 9.1 節至第 9.5 節所列的資料，當能應用時，必須遵從並記錄在所有量測中。 9.1 受測聲源 (1) 受測聲源的說明，包括其 型式 技術資料 尺寸

10、 18 CNS 14656, C 6417 製造商 機器序號 製造年份 (2) 測試時操作條件（若有，則依聲源所述測試法規或製造商之說明書）。 (3) 安裝條件。 9.2 音響環境 (1) 測試環境的說明 若室內，說明牆、天花板和地板的實際處理；繪圖顯示聲源位置和測試室內容； 若室外，繪圖顯示聲源相對於周圍地形的位置，包括測試環境的實際說明。 (2) 測試環境的音響條件參照附錄 1。 (3) 空氣溫度（）、氣壓（ Pa）和相對溼度。 9.3 儀器 (1) 量測所使用的儀器，包括名稱、型式、序號和製造商。 (2) 檢查微音器和其他系統零組件的校正方法；日期、地點和校正的結果必須說明。 (3) 風

11、罩的特性（若有）。 9.4 聲音數據 (1) 若有要求，需 A-加權聲功率位準及使用頻帶的聲功率位準。 備考 28. CNS_（ ISO 9296）規定電腦和商業設備的 A-加權聲功率位準必須以貝爾（ Bels）表示， 1B=10dB。 (2) 量測表面的形狀、量測半徑或距離、微音器位置或路徑的位置和方向。 (3) 量測表面的面積 S。 (4) 表面聲壓位準的背景噪音修正值 K1 （ A-加權或頻帶）。 (5) 依附錄 1 測定程序之一的環境修正值 K2 （ A-加權或頻帶）和方法。 (6) 量測點 i 的聲壓位準 Lpi （相對於 L ilsp , ）（ A-加權或頻帶）。 (7) 表面聲壓

12、位準 L xpf , （ A-加權或頻帶），其中 x 是量測距離 d 或量測半徑 r。 (8) 實施量測的地點、日期和負責測試人員的姓名。 9.5 可選擇的數據 (1) 經背景噪音和環境影響修正的聲功率頻譜或聲壓頻譜。 (2) 依附錄 4 方法之一的脈衝噪音資料；及 /或由聽力判定不連續聲音的存在。 (3) 量測聲壓位準對時間的變化。 (4) 依附錄 E 敘述與微音器位置之方向相關的方向性指數。 (5) 不同時間及 /或在量測表面上特定微音器位置之頻率加權的聲壓位準。 (6) 風速及風向。 (7) 再現性的標準差，R 。 (8) 噪音測試法則規定的任何噪音資料。 10. 要報告的資料 只有為達

13、量測目的參照 CNS_（ ISO 4871）所需的記錄資料（參照第 9 節）必須報告。 19 CNS 14656, C 6417 報告中必須說明測得的聲功率位準是否與本標準完全一致。 受測聲源的 A-加權聲功率位準必須報告到最接近 0.5dB 的數值。 20 CNS 14656, C 6417 附錄 1 （規範） 音響環境的評定程序 1.1 概述 依本標準，量測時在反射平面上必須有接近於自由聲場的環境。若能符合下列要件，則允許使用一間半無響室、一個室外空間或一間普通測試室。 測試室必須夠大，除反射平面之外儘可能移除其他反射物體。 測試室應提供量測表面如下： (1) 在一個聲場內，基本上無任何測

14、試室邊界或鄰近物所反射之非 期望的聲音，及 (2) 在受測聲源的近聲場（ near field）之外。 對於由堅硬、平坦地面，例如由瀝青或混凝土組成的開放測試場地，及距離聲源三倍於從聲源中心到較低量測點之最大距離內沒有聲音之反射物體時，假設環境修正值 K2小於或等於 0.5dB，則可忽略。 在符合 CNS 14657 附錄 1 要件的半無響室中量測時，環境修正值 K2也可被忽略。 備考 29. 靠近聲源的物體若寬度（例如：支撐物或桿的直徑）超過其與基準箱距離的十分之一時，則可視為聲音之反射物體。 選擇兩種決定環境修正值 K2大小的替代程序之一，來評估環境的影響。使用這些程序來測定是否出現任何非

15、期望的環境影響，和評定實際受測聲源的量測表面符合標準。 第一個評定測試（絕對的比較測試，參照附錄 1.3）由以一個基準聲源（ RSS）執行，可用於室內及室外。是個較好的程序，特別是需要頻帶的數據。 第二個評定測試（根據測試室吸音性的方法，參照附錄 1.4）需要藉助迴響時間的量測，或估計平均吸音係數，測定測試室的等效吸音面積 A。此測試程序是基於假設測試室是接近立方體及實質是空的，且測試室邊界有吸音效應。這些條件下，若受測聲源不能移除，且其有較大的尺寸，這是個較好的方法。 在一已知的測試環境只有在環境修正值 K2的數值小於或等於 2dB 時，此量測表面滿足按照本標準之量測。若環境修正值 K2超過

16、 2dB，則用較小的量測表面或較好的測試環境來重複此程序。 備考 30. 若無法實行，則使用 CNS 14658 所述方法測定受測聲源的聲功率位準可能較適宜。 1.2 環境條件 1.2.1 反射平面的性質 下述環境可允許量測： 在室外的反射平面上； 一間有吸音的牆和天花板，一個聲音反射地面以及至多兩個垂直之反射面的測試室。 21 CNS 14656, C 6417 當反射面不是地面或不是測試室表面整體的一部分時，必須特別注意確認平面不會因振動而發出任何明顯的聲音。 1.2.1.1 形狀及大小 反射平面應最少延伸到於量測表面投影之外的量測頻率範圍中最低頻率之 /2。 1.2.1.2 吸音係數 在

17、量測頻率範圍內，反射平面的聲音吸音係數 參照 CNS_（ ISO 3541） ，最好小於 0.06。 混凝土或以瀝青平坦密封的表面可滿足（參照表 1.1）。 1.2.2 室外量測的注意事項 注意將氣象條件對量測頻率範圍的聲音傳播或量測期間背景噪音的負面效應降到最低（例如：溫度、溼度、下雨）。 若微音器使用可以屏蔽風的裝置，所測得的聲壓位準應做適當的修正。 1.3 絕對比較測試（ absolute comparison test） 若受測聲源可由測試場地移除，最好使用此程序。 1.3.1 程序 CNS_（ ISO 6926）的要求，在測試環境中架設基準聲源（ RSS），本質上應在受測聲源的相同位

18、置。依第 7 節及第 8 節不使用環境修正值 K2（ K2初始假設為零）的程序，測定基準聲源的聲功率位準。使用如同量測受測聲源時相同的量測表面。 環境修正值 K2（ A-加權或頻帶）計算如下： K2=*WL WrL (1.1) 其中 *WL 為基準聲源之未修正的環境聲功率位準，依第 7 節及第 8 節規定，使用 02=K A。 WrL 為基準聲源之校正的聲功率位準基準 1pW(=1012W) ，單 位 dB。 備考 31. 此方法可應用於直接量測的 A-加權位準及頻帶位準。若受測聲源的頻譜與基準聲源差異太大，建議依頻帶位準決定K A2。 1.3.2 測試環境中基準聲源的位置 若受測聲源可從測試

19、場地移出，除特殊況狀（如手持工具機），將基準聲源放置在與受測聲源高度無關的反射處。 備考 32. 若基準聲源置於反射平面之上或靠近其他反射表面，則必須以類似位置做校正。目前只在基準聲源（ RSS）置於遠離任何其他反射表面的反射平面上時參照 CNS_（ ISO 6926），可使用標準化的校正方法。 對小型和中型尺寸的聲源使用單一基準聲源即已足夠（321, lll 2m）。對 較大聲源和長寬比例大於 2 的聲源時，則在地面的四個點操作基準聲源。假設受測聲源在地面的投影形狀大致是四方形，則這四個點位在四方形四個邊的中間位置。以基準聲源在地面四點的每個位置，計算表面聲壓位準pfL，以獲得 Lw。在量測

20、表面的每一點，在均方基礎上平均在四個聲源位置的聲壓位準，即利用第 8.1 節之方程式 (4)。 22 CNS 14656, C 6417 若受測聲源不能由測試場地移除，基準聲源應置於相同環境中，不同於受測機器位置而等效於測試室反射的一個或多個位置。換句話說基準聲源在受測聲源的頂部或鄰近受測聲源，可依 CNS 14659，但這些位置對基準聲源校正必須為已知。 關於微音器位置足夠的數量，必須注意要分別符合第 7.2.2(1)節及第 7.3.2(1)節的要求。 1.4 根據測試室吸音性測定環境修正 依下式計算環境修正值K2K2=10 lg1+4(S/A)dB. (1.2) 其中 A 為測試室的等效吸

21、音面積，單位 m2S 為量測表面面積，單位 m2圖 1.1 說明環境修正值為 A/S 的函數，利用方程式 (1.2)來計算。 1.4.1 近似法（ approximate method） 為確定測試環境的聲音特性，由方程式 (1.2)測定K A2， A 之值利用下列公式，單位 m2A=vS .(1.3) 其中 為平均吸音係數，由表 1.1 得 A-加權量； vS為測試室邊界表面的總面積（牆、天花板及地面） ，單位 m2。 表 1.1 平均吸音係數 的近似值 平均吸音係數 測試室說明 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.35 0.5 以混凝土、磚、石膏或瓷磚造的平滑硬牆，幾乎空的測

22、試室 部分空的測試室；有平滑的牆的測試室 有傢俱的測試室；方形機房；方形廠房 有傢俱的形狀不規則測試室；形狀不規則機房或廠房 有裝飾傢俱的測試室；在天花板或牆上有少量吸音材料的機房或廠房（例如：部分吸音的天花板） 天花板及牆上均有吸音材料的測試室 天花板及牆上有大量吸音材料的測試室 23 CNS 14656, C 6417 1.4.2 迴響法（ reverberation method） 以沙賓（ Sabine）迴響時間公式和量測的迴響時間參照 CNS_（ ISO 354）計算測試室的等效吸音面積。室溫在 15和 30之間： A=0.16(V/T) .(1.4) 其中 V 為測試室的容積，單位

23、3； T 為 A-加權或頻帶之迴響時間，單位 s。 為直接從 A-加權量測值測定 KA2，建議使用在中心頻率 1kHz 頻帶所量測的迴響時間。 此方法不適用於實驗室等級的半無響室及室外之量測。 1.4.3 雙表面法（ two-surface method） 只有在測試室的長度和寬都小於天花板高度的三倍時，可使用此法。選擇包覆聲源的兩個表面。第一個表面應依第 7.1 節之量測表面，以測定聲功率位準。第一表面的面積必須設計為 S。第二表面的面積 S2應與第一表面相類似，並在較遠且對稱於受測機器的位置。兩表面上背景噪音準則必須符合 4.3 節的規定。 第二表面上的微音器位置必須相對於第一表面。 S2

24、/S 的比應大於 2，最好大於 4。 M 依方程式 (1.5)來計算 )(1.0210pplLLM=.(1.5) 其中 plL為 S 上的平均聲壓位準參照方程式 (4) ，單位 dB； 2pL為 S2上的平均聲壓位準參照方程式 (4) ，單位 dB。 對兩種平均聲壓位準，背景噪音的修正必須依第 8.3 節規定。 A/S 的比依下式計算 2/1)1(4SMSMSA= (1.6) A-加權或頻帶的環境修正 K2由方程式 (1.2)獲得， A/S 比依方程式 (1.6)計算。 24 CNS 14656, C 6417 圖 1.1 環境修正值 K2， dB 不合格的環境環境修正值K2，dB 25 CN

25、S 14656, C 6417 附錄 2 （規範） 半球量測表面的微音器排列 2.1 主要微音器位置及增加微音器位置 量測表面上相等區域對應的十個微音器位置，在圖 2.1 及 2.2 中以 1 到 10 編號，依第 7.1 節定義之座標系統的座標列於表 2.1。十個增加的微音器位置在圖 2.2中編號 11 到 20，其座標亦列於表 2.1。 表 2.1 主要微音器位置（ 1-10）和增加微音器位置（ 11-20）的座標 微音器位置 x/r y/r z/r 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20( 10) -0.99 0.50 0.5

26、0 -0.45 -0.45 0.89 -0.33 -0.66 0.33 0.00 0.99 -0.50 -0.50 0.45 0.45 -0.89 -0.33 0.66 -0.33 0.00 0.00 -0.86 0.86 0.77 -0.77 0.00 0.57 0.00 -0.57 0.00 0.00 0.86 -0.86 -0.77 0.77 0.00 -0.57 0.00 0.57 0.00 0.15 0.15 0.15 0.45 0.45 0.45 0.75 0.75 0.75 1.00 0.15 0.15 0.15 0.45 0.45 0.45 0.75 0.75 0.75 1.0

27、0 備考上方位置 10 和 20 為同一位置，若相關的噪音測試法規有指示，則可以省略。 2.2 發射不連續音調之聲源微音器位置 聲源發射不連續音調時，若多個微音器位置放在反射平面上的相同高度時，可能產生強烈干涉效應。在此情況下，建議使用表 2.2 所列微音器排列座標。 26 CNS 14656, C 6417 表 2.2 發射不連續音調之聲源微音器位置的座標 微音器位置 x/r y/r z/r 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.16 0.78 0.78 0.16 -0.83 -0.83 -0.26 0.74 -0.26 0.10 -0.96 -0.60 0.55 0.90 0.32

28、 -0.40 -0.65 -0.07 0.50 -0.10 0.22 0.20 0.31 0.41 0.45 0.38 0.71 0.67 0.83 0.99 2.3 聲源鄰近二個反射平面的微音器位置 當聲源安裝於鄰近兩個反射平面時，應參考圖 2.3，以定義合適的量測表面和微音器位置。球形量測表面的半徑 r 至少 3 公尺。 2.4 量測路徑 圖 2.4 顯示在一反射平面上的自由聲場，微音器的平行同軸圓圖形移動路徑。 路徑的選擇需使半球體上每一個路徑的環形面積都相等。 圖 2.1 半球體上的微音器排列主要的微音器位置 量測表面 基準箱 主要的微音器位置 27 CNS 14656, C 6417

29、 圖 2.2 半球體上的微音器排列 量測表面 基準箱 基準箱 量測表面 主要的微音器位置 z 增加的微音器位置 備考：主要的微音器位置編號 1 至 10；增加的微音器位置編號 11 至 20。 28 CNS 14656, C 6417 圖 2.3 球體量測表面與環繞一鄰接二反射平面之基準箱的微音器平面圖 主要的微音器位置圖 z 增加的微音器位置圖 29 CNS 14656, C 6417 圖 2.4 在一反射平面上之自由聲場內微音器在平行的平面上移動的同軸圓形路徑 備考：路徑之選擇要使與每一路徑聯結之半球的環形面積均相同 微音器移動機構的旋轉軸 相對的半球面積高度 微音器移動的高度 30 CN

30、S 14656, C 6417 附錄 3 （規範） 平行六面體量測表面上的微音器排列 3.1 架於一反射平面上之聲源的微音器位置 每一量測平面應被視為在其本身之上，且細分成具一最大邊長等於 3d（參照圖3.1）之等尺寸長方形部分可能的最小數目，微音器的位置在每一部分面積的中心及每一部分面積的每一角落（不包括進入反射面的角落），以此方式得到如圖 3.2 至圖 3.6 的微音器位置。 鄰接的微音器位置可被加入做為量測路徑，如圖 3.2 至 3.6 所示。 3.2 聲源鄰接二或三個反射平面的微音器位置 一聲源安裝於鄰接一個以上的反射平面，為定義一適當的量測表面，應參考圖3.7 至圖 3.8。 微音器位置如圖 3.2 至 3.6 所示。 圖 3.1 安裝指定的微音器位置，其量測表面之一邊長超過 3d 之程序 圖 3.2 小型機器的量測表面與微音器位置之例 (1l d，2l d，3l d，其中 d 為量測距離，通常為 1m) 反射平面路徑 1 路徑 2路徑 3 基準箱