風扇 噪音

什麼是噪音?

我們通常會將令人不快的聲音稱為噪音。對於風扇,扇葉的旋轉會導致氣壓變化,從而產生噪音。氣壓變化越大,噪音越大。

噪音測量

東方馬達風扇的噪音等級是在距進氣側1m處(進氣側中心線上方一點)以A加權聲壓級測量。

噪音的測量方法

噪音的構成

本節介紹使用2個風扇時的噪音等級,每個風扇產生40 dB的噪音。
由於噪音等級以分貝表示,因此簡單的算法不適用。為了表示這一點,需要先將聲音視為能量,然後據此計算聲壓的增加。

聲能J與聲壓P之間的關係可以用以下公式表示: \(\displaystyle J = \frac{P^2}{\rho c}\) ρ:空氣密度,c:聲音傳播速度)

當使用此關係以分貝表示噪音等級時,則變為如下。

\(\begin{align} \text{Noise Level} & = 20\mathrm{log}\ P/P_0\\[ 3pt ] & = 10\mathrm{log}\ J/J_0 \end{align}\)
P
實際聲壓
J
測得的噪音能量
P0, J0
人類可辨別的最小噪音能量

換句話說,在這個公式中,噪音等級以分貝為單位,基於以下的參考能量:J0。用這個公式計算聲壓,因為有n個風扇,所以聲音的能量變成了n倍,可以按下式確定。

\(\begin{align} \text{Noise Level} & = 10\mathrm{log}\ \mathrm{n}\cdot J/J_0\\[ 3pt ] & = 10\mathrm{log}\ J/J_0 + 10\mathrm{log}\ \mathrm{n} \end{align}\)

這表示當n個風扇同時運轉時,噪音增加為10 log n[dB]。
這裡有兩個風扇(n=2),所以噪音等級增加10 log 2,即3[dB]。因此,如果兩個40 dB風扇同時運行,產生的噪音等級將為43 dB。

接下來,我們思考一下40 dB風扇和50 dB風扇同時運轉時的噪音等級。同理,不能透過簡單的算式來獲得組合噪音等級。

噪音的構成

如果40 dB的噪音與50 dB的噪音結合,則噪音等級僅增加0.4 dB。換句話說,噪音等級總是由較高值決定,因此當具有不同噪音等級的風扇同時運轉時,降低具有較高噪音等級的風扇的噪音是為重要。

2等級的差異與噪音等級的增加

距離和噪音

噪音等級隨著距聲源距離的增加而降低。
此噪音等級的距離衰減可以用以下公式表示。

\( \mathrm{SPL}_2 = \mathrm{SPL}_1 - 20 \mathrm{log}\ \mathrm{r_2}/\mathrm{r_1} \)
SPL2
距離r的噪音等級2
SPL1
距離r的噪音等級1

讓我們來計算,當風扇距離進氣側1 m 時,在2 m處測得的噪音等級為40 dB。
鑑於r2=2 m r1=1 m,和SPL1=40 dB,代入這些值,我們得到以下結果。

\( \begin{align}\mathrm{SPL}_2 & = 40- 20 \mathrm{log}\ 2/1\\[ 3pt ] & = 34\ [\mathrm{dB}]\end{align} \)

距離2 m時,降低6 dB。
值20 log(r2/r1) 表示兩個距離的比率,因此如果上面使用的值為 3 m和6 m,結果將是相同的。因此,如果已知特定距離處的噪音等級,則可以估計不同距離處的噪音等級。