聲學上幾個常用的指標 

徐廷珪

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        一般聲學上常用分貝來當做它的音量大小，分貝是以音壓與能量來當做它的單位，其數學計算式如下： 

​一、 分貝單位的必要性

​        由於人耳可聽聞的壓力大小從 10-6Pa~10Pa 之間，亦即 0.000001Pa 到 10Pa 之間，若不以對數做數學計算處理，則溝通噪音會在數字裏有很大的迷失，所以對數處理後的噪音值介於 0~140 分貝，易於一般人的理解與溝通，其數字亦精簡許多。 

二、 聲壓位準(Lp) vs 聲功率位準(Lw) 

• ​​聲壓位準即是一般用噪音計所量到的值，它易因量測位置的不同、背景環境的差異而有不同，如果沒有詳細的說明量測過程(如量測高度、量測角度、量測的位置、背景的噪音等)，則二個人量測的結果差異很大 ( 如在風扇的前方與風扇的側面 1 公尺處量測數值差異即很大 )，量測結果沒有重現性，也不易比較。
  
• 聲功率位準基本上是一個定值，它幾乎都是參照 ISO3741∼3746 為基礎的量測，它有嚴謹的量測要求，所以量測出來的值有參考性也可以比較，而空調設備的量測標準為 AMCA 300，ARI 250，ARI 350 等標準。
  

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        由於此二者的單位都是分貝，所以若是產品本身數據沒有說明清楚屬於 Lp 或 Lw 的話，工程師亦混淆。

​三、 分頻噪音 vs 總量噪音

        由於聲音是有高低頻的差別，低頻沉重有力，高頻尖銳刺耳，所以有時會把產品 ( 如風機、壓縮機 ) 的噪音特性以頻率表示出來，如此可以更清楚判定此一設備的聲音特性，是屬於高頻或低頻，最常用的頻譜分類方式為八度音頻

( Octave ) 的分類方式，聲音分成八個不同的頻率，在該頻率下有其對應的噪音值 ( 分貝 )

​        上表即是一個常見的分頻噪音表格，若沒有顯示音壓位準 (Lp)，則上表亦可能屬聲功率 (Lw)，所以聲音的許多標註細節要很細心。以上表説明該聲音特性在 63Hz 時，其聲壓位準(Lp)是 60dBL，在 125Hz 時，Lp 是 50dBL 依此類推，此為分頻噪音，而把這八個頻率(有時採用 1/3Octave 或 FFT，會有更多頻率加總)相加 ( log 相加 ) 會得到總量噪音

所以一般總量噪音會比分頻噪音大。

而耳朵對不同頻率的感受不同，使得有必要對聲音頻率做一個加權 (weighting)動作，而一般工程師常聽過的 A 加權即是做這個動作。

        若有一台聲音產生器 (generator) 可以產生63Hz的頻率，音量大小為

100dBL (L表沒加權) 也可以產生 125Hz 的頻率，音量大小也為 100dBL，原則 上此二音量大小就物理上而言是一樣的，可是人們的耳朵聽起來卻覺得 125Hz 100dBL 的噪音比 63Hz 100dBL 的噪音大得多，所以耳朵中有一個機制在做聲 音的調整，耳朵覺得某些頻率的聲音很不喜歡，就覺得它特別”吵”，所以把它” 加分”，有些頻率耳朵聽得”還可以”，就把它”減分”，所以聲學工程師會有以下這個表格，我們稱為 A 加權修正：

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​        經過加權後的聲音我們稱為 dBA，和前面一樣的是 : 如果你沒有標示清楚，人們不易知道它是聲功率 (Lw) 還是聲壓位準 (Lp) 。

​        若以前面的例子而言，經過 A 加權的結果如下： 

        所以同一個設備總量噪音以 dBA 來表示是54dBA，以dBL來表示是 62dBL，而各頻率以dBL及dBA來表示亦有很大的差別 (如在頻率125Hz時，Lp是 50dBL，也是 34dBA)。

四、 幾個重要的分頻噪音指標(NC、NR、RC)

       由於分頻噪音比較容易表達出人的實際感覺，所以室內噪音一般以分頻噪音來描述該環境的音量大小。

    1.NC (noise criteria)

       NC 是最早用於分頻的指標，由 Bereank 所建議，早先(1988 年以前) ASHRAE 亦以此為室內安寧程度的指標，須特別注意的是 NC 表格上的分貝值是屬於 dB(或 dBL，不加權的)非 dBA。 

​    2.NR (noise Rating)

        由於NC在低頻上的率定不夠精準，有時發生NC不高，符合ASHARE 的建議標準，但低頻聲令人受不了，所以一些聲學專家修正 NC 的表格，而以 NR 的表格來率定室內噪音值標準。

    3. RC (Room Criteria)

        RC(Room Criteria)的計算方式與研究主要來自於 ASHRAE 的贊助，它主要的評斷方式有二大部分：

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        RC 的率定曲線如下圖所示：

        其中各曲線的 1k 讀值，當作 RC 的率定曲線值，往低頻每 8 度音頻 之倍頻遞增 5 分貝，往高頻遞減 5 分貝。

( 1 ) 數字部份：

        把 500，1k，2k，3 個主要會影響交談的頻率 ( speech interference Level SIL ) 相加 ( 線性 ) 再除以 3 可得。  

( 2 ) 文字部分：主要的 4 個文字說明如下：

• R：Rumble：轟轟聲(低頻)
  
• H：Hiss ：嘶嘶聲(高頻)
  
• V：Vibration：振動所引起的
  
• N：neutral ：合適的
  

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        當量測出來的較低頻聲，(<1000Hz 以下)大於原先率定的 RC 數字曲線 5dB 以上，即稱此聲音特性為 Rumble，而在文字上標示為 R，使之成為 RC－35(R)；若量測出來分頻噪音的高頻 (≧1000Hz 以上) 大於原先率 定的 RC 數字曲線 3dB 以上，即稱此聲音特性為 Hiss，標示成為 RC－35(H)；若量測出來的分頻噪音在低頻 (<1000Hz) 各頻率不大於率定曲線 5dB 以上，且在高頻 (≧1000Hz) 各頻率不大於率定曲線 3dB 以上，則此類室內分頻噪音屬於”很順”，悅耳的頻率組成，以 N 來表示，結合文字即為 RC－35(N)；而當分頻噪音的最低頻部分(<63Hz)進入到曲線圖中的 A(Aweful：可怕的)即表示設備有振動傳導出噪音的現象嚴重，而進入到曲線圖中的 B (Be careful：要小心) 即表示設備有振動傳導出噪音的現象輕微。若有這種現象，常會伴隨前面所提的 R (rumble)發生，而標示成 RC－35 (RV)。

        綜上判別 RC 屬於最新也最能與人的聽覺感受相符合，它的步驟如下：

( 1 ) 找出 PSIL：把 500，1k，2k，3 個頻率的 dB(L)值相加除以 3，(dB500＋dB1K＋dB2K)/3 此是為 RC－35(?)。

       (其中 35 為假設 3 個頻率 dBL 相加除 3 的值)

( 2 ) 在 500Hz 以下頻率，在率定曲線加 5，在 1KHz 以上在率定曲線加 3，劃出 2 條與 RC－35 率定曲線相平行的線。

( 3 ) 在低頻<500Hz 以下的頻率若高於率定曲線 5dB，則文字標示為 R(rumble)，在高頻>1000Hz 以上的頻率若高於率定曲線 3dB，則文字標示為 H(Hiss)，若低頻不屬於 R，高頻不屬於 H，即標示為 N(neutrial)。

( 4 ) 若在最低頻<63Hz 以下的分頻噪音若落在 A 與 B 範圍內，則文字加標示為 V(Vibration)。

( 5 ) RC－number(text)中，number 要愈低愈好，text 要能符合(N)

        要是文字(text)屬於

• R：表示有低頻聲待處理(葉片轉動的聲音)
  
• V：表示有振動的情形產生 ( 檢查風管與與灯具、天花板輕鋼架是否接觸引起振動 )
  
• H：表示有高頻音(風速太快、damper、grill、exit 再生噪音太大)
  
• N：表示正常舒適的聲音
  

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        由於 ASHRAE(1999)已經捨去 NC 的標準改採 RC 的標準多年，它有許多好處

( 高頻、低頻的顯示，有振動與否的標註 ) 讓工程人員更容易找出問題的核心，並藉以處理設備的噪音問題 ( 高頻表高風速或 damper、grill、exit 再生噪音、低頻噪音表示機器運轉噪音問題與是否振動的問題 ) 所以設計單位與工程公司亦需慢慢適應這個聲音指標 RC（Room Criteria）。