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《振動噪音科普專欄》甚麼是”低頻小時均能音量”?

 

這個單元要來探討的主題是:甚麼是低頻小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉

 

在前一個單元:#229,【如何評估工廠()噪音】,有使用了3噪音評估指標(Index),其中,就有一個是低頻小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉。這個單元就來介紹低頻小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉 的定義。

 

為了要探討這個主題,就先回顧一下,先前單元:#226,【甚麼是小時均能音量】,參閱1,簡要說明如下:

 

1.      均能音量 𝑳𝒆𝒒,𝑻:在特定時段內,所測得噪音之能量平均值。由慣用的變數符號:𝑳𝒆𝒒,𝑻,其中,𝑳是指聲音壓力位準(sound pressure level)𝒆𝒒是指等效能量(equivalent energy)𝑻是指特定時段(time interval)

2.      特定時段𝑻:也就是測試的時間,在特定時段的時間範圍。

3.      𝑳𝑨𝒊在實務上,會將連續的類比信號,就是「原始聲音壓力信號𝒑(𝒕),參閱1右上方的 𝒑(𝒕)示意圖,代表原始的「聲音壓力信號」,其單位是Pa。參閱1右邊中間的 𝑳𝑨(𝒕)示意圖,是將原始的「聲音壓力信號𝒑(𝒕),轉換為「A-加權音壓位準(A-weighted sound pressure level)的數位信號𝑳𝑨𝒊,有固定的時間間距𝒕𝒊,通常固定為 𝒕𝒊 = 1 s。參閱1右下方的 𝑳𝑨𝒊示意圖,𝑳𝑨𝒊 𝒊 個時間點的A-加權音壓位準𝑳𝑨 (𝒕),單位 dB(A)

4.      均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑻:如何取得均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑻 呢?參閱1右下方的 𝑳𝒆𝒒,𝑻示意圖,就是𝑳𝒆𝒒,𝑻線段以下所圍的「黃色面積」,和 𝑳𝑨𝒊曲線以下所圍的面積相同,也就是具有「等效能量(equivalent energy),所以說是:所測得噪音之能量平均值,稱之為均能音量

5.      小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝟏𝒉:就是令 𝑻= 𝟏𝒉=1小時=3600秒,所計算的均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑻

 

回顧了以上小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝟏𝒉 的背景知識,接下來,就來看:甚麼是低頻小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉

 

參閱2左上方,是取得小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝟏𝒉 的示意圖,針對 𝑳𝑨𝒊 𝒊 個時間點的A-加權音壓位準」,因為,聲音在每一瞬間,都有不同頻率的組成,再參閱2右上方,是典型1/3 Octave噪音計之頻譜圖,可以想像:在每一瞬間的 𝑳𝑨𝒊是有各種不同頻率的合成。可參考先前單元:#105甚麼是三分之一八音頻帶(one third octave band)】。

 

參閱2右下方,是1/3 Octave band八音度頻帶之噪音計的頻譜圖,所對應在每一個中心頻率𝒇𝒄,都有其對應的「聲音壓力位準𝑳𝒆𝒒,𝒊,例如:𝒇𝒄 = 16 kHz𝑳𝒆𝒒,𝒊 = 83.7 dB。此1/3 Octave band八音度頻帶之頻譜圖,代表的物理意義是:在特定時段的時間範圍,各個「中心頻率𝒇𝒄 的能量平均值,就是「聲音壓力位準𝑳𝒆𝒒,𝒊。其中,𝒊 是指第 𝒊中心頻率」,𝒆𝒒 等效能量(equivalent energy)

 

在這裡,要提出兩個重要的概念,說明如下:

 

1.      在每一個瞬間:每一個聲音,𝑳𝑨𝒊 𝒊 個時間點的A-加權音壓位準」,都有不同頻率的組成,實務上,常以1/3 Octave band八音度頻帶的中心頻率𝒇𝒄,來表示聲音的頻率組成。

2.      在特定時段的時間範圍在每一個中心頻率𝒇𝒄,也都可以取得此中心頻率𝒇𝒄 的能量平均值,所以,可以得到第 𝒊 中心頻率𝒇𝒄 均能音量」,就是𝑳𝒆𝒒,𝒊

 

參閱2右下方的數據,𝒇𝒄 就是中心頻率,而 𝑳𝒆𝒒,𝒊 就是第 𝒊 中心頻率𝒇𝒄 均能音量舉例來說,𝒇𝒄 = 20 Hz𝑳𝒆𝒒,𝒊 = 84.5 dB𝒇𝒄 = 200 Hz𝑳𝒆𝒒,𝒊 = 80.3 dB

 

再參考先前單元:#54聲音壓力位準dBdB(A)有甚麼不同?】,參閱2右邊圖示,可以分別得到:

 

1.      聲音壓力位準 dB:是對所有的中心頻率𝒇𝒄 均能音量𝑳𝒆𝒒,𝒊 之累加值,單位是dB

2.      A-加權聲音壓力位準 dB(A):是對所有的中心頻率𝒇𝒄 均能音量𝑳𝒆𝒒,𝒊 ,先作過A加權的處理,再進行累加得到的音量值,單位是dB(A)

 

有了以上聲音頻譜的概念,以及dBdB(A) 的概念,特別是參閱2右邊圖示的1/3 Octave band八音度頻帶之頻譜圖,就可以分別來看 𝑳𝒆𝒒,𝟏𝒉 以及 𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉 之定義。參閱2左邊的兩個計算式,分別說明如下:

 

1.      20 Hz 20 kHz」的「小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝟏𝒉:也就是將「中心頻率𝒇𝒄 = 20 Hz 20 kHz之間,所有的「均能音量𝑳𝒆𝒒,𝒊 ,先作過A加權的處理,再進行累加得到的音量值,單位是dB(A)

2.      20 Hz 200 Hz」的「低頻小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉:也就是將「中心頻率𝒇𝒄 = 20 Hz 200 Hz之間,所有的「均能音量𝑳𝒆𝒒,𝒊 ,先作過A加權的處理,再進行累加得到的音量值,單位是dB(A)

 

會需要定義低頻小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉,是因為低頻噪音常會是惱人的頻率區間,所以,有必要界定低頻噪音的影響,因此,有了 𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉 的定義,據以評估低頻噪音之影響程度,也有對應的低頻噪音之管制標準,例如:工廠()噪音」之「噪音管制標準

 

綜合一下本單元所討論的主題:甚麼是低頻小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉?是因為評估工廠()噪音」,有用到了𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉的「噪音評估指標(Index),所以,必須要瞭解:

 

1.      小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝟏𝒉:就是一般認定,人耳可聽到的聲音頻率範圍,就是20 Hz 20 kHz」的「小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝟏𝒉。是取「中心頻率𝒇𝒄 = 20 Hz 20 kHz之間,所有的「均能音量𝑳𝒆𝒒,𝒊 的累加。

2.      低頻小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉:則是只取中心頻率𝒇𝒄 的區間,是20 Hz 200 Hz」的「均能音量𝑳𝒆𝒒,𝒊 的累加,以計算求得低頻小時均能音量𝑳𝒆𝒒,𝑳𝑭,𝟏𝒉

 

以上個人看法,請多指教!

 

王栢村

2021.07.28

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1、甚麼是低頻小時均能音量 - “均能音量小時均能音量

2、甚麼是低頻小時均能音量 - 典型1/3 Octave 噪音計之頻譜圖