中華民國振動與噪音工程學會論文集
中華民國振動與噪音工程學會,正常發行
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本文主要是統合整理出一套預測噪音的方法。其應用有限元素法、邊界元素法，以及自行發展的介面程式來結合成一套預測空間中因結構體振動所產生的音壓量及模擬出結構體所受的等效力，所需要輸入的數據爲量測的振動的加速度值。 本文中從實驗取得所需要的量測數據，利用有限元素法的模態分析計算出自然模態，進而應用奇異值分解(SVD)的數值方法來計算出模態振幅，則結構體的振動表面位移即可由自然模態與模態振幅合成而得，於是將計算出的邊界條件帶入邊界元素法的漢姆赫茲積分方程式(Helmholtz Integral Equation)，以求得空間中任意點的音壓值。另一方面，所合成的位移可代回有限元素的分析中，進而應用模態分析求得結構體所受的等效力，此等效力即是模擬結構體所受到實際的力。
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以殘響時間法測試房間之聲學特性，不僅可用於建築物聲學性能之分析與改善上，亦可以運用於測定噪音量測環境中之環境修正值(Enviromental correction)。本文介紹兩種殘響時間實驗測試方法及一種殘響時間數值模擬方法。所使用的實驗測試方法，一爲依據ISO 3382:1975 (E) [1]標準所建立的穩態聲源截斷法(Cut-off method)，二爲脈衝響應法(Impulse Response method)。並於工研院機械所動機組之引擎測試實驗室中進行實測，比較兩種測試方法之差異性。而在數值模擬方法上，使用聲場分析軟體RAYNOISE計算同一房間之殘響時間，以了解計算結果與實驗值之異同。
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本文參考CNS 9480 D3146「汽車用輪胎噪音試驗法」中有關「單件台上試驗」的重要規定，於車輛半無迴音室內進行輪胎單體噪音的量測與分析，以作爲不同輪胎間或新舊輪胎間的輪胎噪音比較測試。並同時利用聲場音源轉換(Spatial Transformation of Sound Field, STSF)量測技術，依據於近音場平面上所量測得的音場特性，向內評估輪胎噪音的產生部位、分佈狀況及發生原因，向外預測其噪音輻射至成車法規噪音量測處(7.5m)的噪音貢獻量。此兩種室內輪胎單體噪音量測分析技術，均可以作爲輪胎胎體研發及其噪音改善過程的重要工具。
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本研究探討數種車輛典型消音器之聲學性質，利用三維線性聲學之理論，計算結構體內聲波之擾動壓力分佈，特徵頻率及特定兩截面間之頻率響應函數。頻率響應函數之計算結果利用「三點法」將之轉換爲傳輸損失，計算之結果與理論或實驗量測值進行比對，發現結果尚稱吻合，本研究並分析結構體內之聲波壓力分佈、節點位置、強度分析分析等性質，以提供設計者之參考。
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本研究旨在發展將吵雜機器模擬成點音源的技術，此項技術爲進行廠房內噪音場模擬的基礎。其基本原理，係實際建構一矩形框架將機器圍於其中，並量測矩形框架上各個平面的音場資訊，及機器所發出噪音的能量與特性；而後再於電腦中依實際情況建構整體系統，並以點音源取代整台機器，藉由點音源噪音特性的調整，使矩形框架上各個平面的模擬音場與實際音場相符，達到將吵雜機器模擬成點音源的目的。
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本文主要是進行引擎在穩定運轉時的性能與排氣噪音計算，以探討各種不同排氣管設計對單缸二行程機車引擎性能與噪音的影響。二行程引擎的排氣管設計對性能的影響很大，通常機車排氣管都是由數個膨脹室與連通管所組成，而膨脹室與連通管的數目與排列方式並無一定規則可循。本文則探討膨脹室大小與連通管的數目、直徑、長度等設計參數對引擎性能與排氣噪音的影響。在本文中以WAVE軟體來模擬在整個引擎循環中，氣缸與進排氣管內的壓力與流量變化，並以此來計算排氣管出口外的總噪音量及噪音頻譜分佈。由於眞實排氣管是由數個膨脹室及連通管所組成，其中並包含觸媒轉化器，構造相當複雜，本文中將排氣管切割成幾個主要的氣室與連通管，再將各氣室細分成數個小氣室來分析。本文中先比較不同轉速下計算與量測的引擎整體性能，然後以原來的排氣管設計為基準，在不改變外型的前提下，改變排氣管內部膨脹室與連通管的數目與排列方式，並比較各種設計對引擎性能與排氣噪音的影響。結果發現，在不降低引擎性能而又能減少排氣噪音，最佳的方式是減少連通管的有效流道面積，如減少管數或管徑，然後是增加膨脹室二與膨脹室三的體積，其他的方法不是沒有效果就是會影響引擎性能。
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二行程引擎排氣消音系統之匹配設計不僅與消音器單體效果相關，更須考慮其與性能調協間的關係，此外二行程引擎由於緊密地運用排氣壓力波進行氣體交換過程，此鉅大壓力波振幅與斜率所引發之排氣系統殼體噪音，亦是不可忽略的要項。本文藉由本中心新建之引擎半無迴音室及車輛半無迴音室，進行二行程機車引擎排氣消音系統之重新調校、設計與改良，實驗結果顯示改良後之排氣消音系統，在不降低其原有性能調協的條件下，其排氣尾流音（距排氣口10公分、45度角）較原有設計降低達8 dB(A)，同時實驗顯示引擎轉速6 6在00-7700 rpm範圍內其排氣噪音總量約略相等，此點亦有利將來整車傳動系統的調校設定。
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本研究是以主動式噪音控制法應用於管線噪音的消除。研究中使用1010×230×250mm的管線，並淤管線的一尾端設置揚聲器，作為主噪音源。另於管線760mm處鑽孔，加裝另一揚聲器，作為次聲源。訊號的處理以LSI所發展的TI-TMS320C32系統板為主，並以FXLMS(Filtered-X least mean square)理論進行適應性濾波器(Adaptive filter)的係數修正。研究中以單頻、諧波與寬頻噪音為主噪音源，進行管線1000Hz以下噪音消減的探討。噪音的量測是使用Norsonic GRAS 40AF麥克風。 研究的過程中，以主噪音源的電訊號為參考訊號，可避免聲場回授的效應對於單頻噪音，可以產生75dB的減噪效果，諧波噪音亦有24.6dB的減噪，至淤寬頻噪音，則達到13.1dB的噪音防制。在實際應用時，無法以電訊號為參考訊號，因此改以麥克風的量測訊號為參考訊號，並加入聲場回授的考量。此時，對單頻噪音，可產生54.4dB的減噪效果，而對諧波則可達11.9dB的效果、寬頻噪音的減噪，雖然僅有6.4dB，但是對於管線中噪音的主要頻率皆可有效的降低，驗證了主動式噪音控制對於管線噪音防制旳可行性。