主動式吸音牆技術.doc

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1、主動式吸音牆技術張見賓機械科教師摘要本研究針對空間音場噪音問題，以主動式管路噪音控制技術為基礎，運用管道的設計，結合被動式噪音防治技術，發展一套具低頻、高能量噪音防治能力的「主動式吸音牆技術」。為了證明「主動式吸音牆」的功能及可行性，研究以單一管道為實驗架構，使用“EZ-ANC主動噪音控制板”作為系統核心，運用控制板內建的控制方法及不同的系統架構設計，進行不同型式的管道主動噪音控制實驗，以尋求較佳的管道消音模式。研究並考慮各種可能影響管道主動噪音控制效果的設計因子，進行多項設計參數的研究分析，同時歸納出「主動式吸音牆」在應用上的設計準則，期能有效地掌握「主動式吸音牆」的應用

2、範圍及其特性。最後因為“無塵室”受到嚴苛的環境條件限制，其噪音防治至今仍無可行的方法可茲依循，本研究利用所發展的「主動式吸音牆技術」，試行提出“無塵室”的噪音控制方法，作為解決“無塵室”噪音問題的參考。關鍵字：主動式噪音控制、吸音牆、無塵室一、前言觀察今日現場噪音的處理，大都針對噪音源或以被動式方法進行噪音的防治，但在噪音源的改善方面，其處理並不方便，主要原因是現場的機械在設計上均已定型，欲對其結構加以改良，實有其困難度，若改良不佳甚至可能影響機構的原始性能；在被動式噪音防治方面，一般吸音材料的吸音能力主要集中在高頻部份，對低頻噪音的處理，若要達到噪音控制效果時，通常需要厚

3、大的吸音材料，頗占空間，此為被動式噪音技術的缺點。而主動式噪音控制則能彌補被動式噪音技術的缺點，適用於低頻噪音的消除，其對氣流管道的噪音消除已有良好的效果；觀察國內外文獻，發現今日主動式噪音控制研究大都集中應用在管道及密閉空間，對於三維空間的主動噪音防治，則較易實現於小區域的噪音消除，缺乏實際的應用價值。本研究以消除三維空間音場的噪音為主要目的，利用被動式的吸音原理，配合管道主動式噪音消除技術，組成具空間噪音消除功能的“吸音牆”，進而達到三維空間的噪音消除控制。一、主動式吸音牆2.1設計概念一般吸音材料對於低頻噪音的消除難以解決，故產生主動式噪音的控制方法來防治音場的低頻噪

4、音。但是，主動式的噪音控制方法只能針對「小範圍特定區域」進行噪音控制，因此對於整體空間音場的噪音防治，在實施上有其困難性，為此本研究乃試行利用管道主動噪音的控制方式，先將三維空間的噪音，利用管道的限制，使變成為一維噪音，而後再予以進行主動噪音消除。主動式吸音牆的概念，在於當聲音到達管道的前緣時，聲音經由管道的限制而成為一維噪音，若於管道中加入主動噪音控制技術，將傳導至管內的能量予以消除，使聲音在到達管道後端時能量即被削減至零，這也就表示聲音完全被管道吸收，具有類似吸音材料的功能。因此，若將數組一維管道組合起來，使其形成一堵圓管牆，也因為各圓形管道內的噪音可利用主動噪音技術令

5、以消除，整個圓管牆面就如同一片吸音牆，只要噪音傳播至吸音牆，即能被有效消除，此法解決了主動噪音控制在三維空間不易實現的困難，如圖1。本研究主要利用管道的主動式噪音控制技術，由多數管道組合並搭配主動式噪音消除技術形成主動式吸音牆。為了增強吸音牆的功能，同時考慮加強了以下幾點設計：1、隔音設計：(1)管道組合之後，管道與管道間會有（1-π/4）*D2的空隙，D為管徑，為了避免噪音經由此部份進入，影響控制效果，故需使用鋼板或隔音能力好的材料，將此部份封閉，以避免上述問題的產生。(2)因為在空間音場裡，噪音在每一處都是存在的，因此需使用隔音材料，將吸音牆後端包圍起來，形成集音箱，如

6、圖2所示。利用隔音材料具有遮擋聲音的效果，使得主動式吸音牆主體噪音以外的外來噪音，會因受到隔音材料的遮音效果而反射，避免影響管內主動式噪音控制的效果。2、集音器及空氣層：集音箱雖可隔絕外在噪音，避免影響系統的穩定度，但是管道經控制後的殘留噪音，反而會因集音箱的存在，產生反彈音波而影響系統，故依據文獻[5]的產品設計概念，可加入集音器元件，在集音箱的入口處，以解決音波反彈的問題，達到主動式吸音牆的最佳控制。圖3所示，即為集音器的示意圖，集音器為具有多數孔洞（空白處）的圓錐物體，且孔洞圍繞著整個集音器，主要的概念在於利用反射音的原理，聲音只要到達集音器，便會由集音器的孔洞傳導到

7、集音器後端集音箱的空氣層內，而不會反射回噪音區，如圖3(a)；而且，也因為集音器的設計，傳導至空氣層的噪音較難回傳至集音器之前，如圖3(b)，令管道內主動噪音控制後的殘留噪音，因集音器的功用，使其侷限於集音箱的空氣層中而逐漸消耗掉，達到噪音控制的目的，如圖4所示。2.2設計需求以上為主動式吸音牆的設計概念，旨在針對三維空間的噪音消除，但是主動式吸音牆實體在建構時或是應用在噪音現場時，其設計需求如何考量，並無相關資料可供參考，故需針對吸音牆在建構時可能產生的問題進行討論，提出主動式吸音牆的設計需求，並以實驗歸納出主動