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高速氣流噪音的控制

高速氣流噪音的控制. 沈紹青. 氣動噪音. 由氣流產生速度梯度之音源衍生之噪音 如果使用參考長度與參考流速定義出參考頻率，相同機制產生之噪音有類似之頻譜 因人類聽覺敏感之頻率範圍相當小 - 主要造成聽力損失之頻率約在 500-8000Hz 左右 - 改變噪音生成機制中的參考長度可調整噪音頻率至對 人體危害較小的範圍 例 : 噴流噪音的參考頻率 = 出口流速 / 出口口徑 - 無因次 ( 單位 ) 頻率 St = 頻率 /( 出口流速 / 出口口徑 ). 噴流噪音的頻譜 : 等寬度頻帶與等比例頻帶. 工業用噴槍.

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高速氣流噪音的控制

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Presentation Transcript

  1. 高速氣流噪音的控制 沈紹青

  2. 氣動噪音 • 由氣流產生速度梯度之音源衍生之噪音 • 如果使用參考長度與參考流速定義出參考頻率，相同機制產生之噪音有類似之頻譜 • 因人類聽覺敏感之頻率範圍相當小 - 主要造成聽力損失之頻率約在500-8000Hz左右 - 改變噪音生成機制中的參考長度可調整噪音頻率至對 人體危害較小的範圍 • 例:噴流噪音的參考頻率=出口流速/出口口徑 - 無因次(單位)頻率St=頻率/(出口流速/出口口徑)

  3. 噴流噪音的頻譜:等寬度頻帶與等比例頻帶

  4. 工業用噴槍 • 在一定衝力（輸送空氣）的需求下，使用最高的供氣壓（高出口流速），配合小口徑噴嘴，在氣體使用量上最為經濟。 • 因此通常出口流速均達到音速（理論壓力需求小於一個大氣壓）。 • 高流速 音能集中於高頻。 • 人所感知的噪音及噪音劑量計所測得之音量僅佔噪音音能的非常小一部份。 • 大口徑噴槍的噪音問題嚴重主因不在其有較大的總音能，而在其有更大比例的音能位於人類聽覺範圍內。 - 10mm口徑噴口產生之理論總音能較1mm噴口高20dB，但”一般” 噪音計之測量值差距可高達40dB。 • 使用多個小噴孔取代單孔可降低人感知的音量。

  5. 噪音暴露劑量（單孔，4孔，8孔）總出口面積相等-總音能相等噪音暴露劑量（單孔，4孔，8孔）總出口面積相等-總音能相等

  6. 多噴孔，孔間隙對噪音音量的影響 • 噴流噪音越往下游，長度尺度增加  頻率降低  速度梯度減小，音能下降。 • 多孔噴流： -- 近噴口處，每一小噴流可視為為單一個別音源； 音能高，但頻率在人類聽覺範圍外 容易預測。 -- 在下游匯合後，流場則近似其取代之單孔噴流 （音頻較低）匯合有降低音頻的可能。 -- 匯合之位置與孔間隙有關。

  7. 超高頻噪音曝露容許量 • 因為相關從業人數少，探討超高頻噪音及永久性聽力損失的關連性困難度非常高。 • 大部份先進國家及國際組織仍有對超高頻噪音訂有建議曝露量，但不是以單一數值表示，而是對每個1/3八音度頻帶分別訂立(包括噪音劑量未考慮的10kHz-20kHz的高頻噪音)。 • 英國採用U-weighting 以產生一類似噪音劑量的超高頻噪音評估值（英國標準局BS-EN6102） 但未定曝露上限。 • 一般認為超高頻噪音對聽力的影響是來自其在傳遞過程（耳道）中產生的較低頻的Sub-harmonics（次泛音）。

  8. 超音波音源在操作者位置的音量

  9. 超高頻噪音預測值-距離20cm） • 一般噴槍音能集中於超高頻噪音 • 音量較部份使用超音波之儀器為高(超音波範圍) • 不考慮震波噪音, 小型 噴槍音量接近但不超過現有建議值

  10. 空傳超高頻噪音官方文件加拿大衛生部(1991)及英國HSE(2001)空傳超高頻噪音官方文件加拿大衛生部(1991)及英國HSE(2001)

  11. 超高頻噪音量測設備 • ¼寸超高頻麥克風(ACO7016 & B&K 4136)及前置放大器(ACO4016) • 電源模組(ACO5001) • 分析儀 1. Advantest R9211C動態信號分析儀 2. NI PCI 介面多功能資料擷取卡

  12. 窄頻的震波噪音 • 當噴嘴流速達到音速，出口速度不再增加，流量隨出口密度上升。 • 出口密度（壓力）差形成菱型震波。 • 震波在一般工業噴嘴非常普遍。 • 震波噪音對低頻部份噪音影響不大 （集中於超高頻範圍）。 • 震波噪音振幅預測困難 -- 與噴嘴外型輪廓關係密切。

  13. 窄頻震波噪音與噴嘴外型的關係-- Raman

  14. 窄頻震波噪音可能增加音量多達30dB • 加計震波噪音, 工業噴槍可能是作業環境中主要超高頻噪音來源 -- 一個長久被忽略的超高頻噪音音源

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