領域名稱
振動及聲量
領域簡介
振動與聲量領域主要負責建立並維持國家最高量測標準,以滿足產業對於量測準確性與追溯性的需求。本領域提供多種感測器與儀器之校正與驗證服務,涵蓋加速度計、振動計、麥克風、聲音校正器、噪音計及訊號分析儀等。相關產品廣泛應用於資通訊、消費性電子、精密製造、環境監測、交通運輸、建築聲學及能源等產業。
本領域具備完善的振動與聲學計量技術,研發工作以提升我國量測技術能力為核心,致力於協助產業解決關鍵技術挑戰,並可提供以下服務:
- 感測器與儀器之振動加速度、速度與位移校正
- 設備診斷、結構健康監測及微振動分析等量測技術應用
- 結構與系統之動態特性分析
- 麥克風與聲量量測設備之校正及性能驗證
- 環境與機械噪音評估服務
- 建築聲量及環境噪音控制相關之聲量材料特性測試(如傳遞損失、吸音係數等)
- 音頻設備之頻率響應與訊號失真度測試
- 振動/聲量量測系統開發與建置
為確保技術能力與國際接軌,本領域定期參與國際比對與同儕評鑑,持續維持計量標準之國際等同,為我國產業提供可靠之量測追溯基礎。
查看登錄於國際度量衡局網站之校正與量測能力(BIPM CMCs)
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服務項目
- 校正服務:提供振動及聲量等相關參數之校正服務。
- 振動量測服務:提供振動計、振動校正器、地震儀、振動/衝擊試驗機等設備的量測與測試服務。
- 聲量量測服務:提供麥克風、噪音計、音量測量儀、噪音分析儀、聽力計、粉紅噪音產生器、參考音源及人耳模擬量測系統等設備的量測與測試服務,並涵蓋產品頻率響應、失真度、聲功率、聲壓位準等特性測試,以及材料吸音率量測。
- 聲場測試服務:提供背景噪音測試、逆平方法量測、隔音性能評估及環境修正值測試等聲場性能測試與評估服務。
- 現場振動與噪音測試服務:提供廠房微振動測試、高鐵與捷運引致環境振動/噪音測試、風力發電機噪音測試、建築隔音測試等現場測試與評估服務。
校正服務
聲量標準
- 麥克風校正
麥克風校正系統包含耦合腔、訊號產生器、實驗室標準麥克風與工作標準麥克風等設備,主要提供壓力場與自由場兩種音場環境之校正服務。
壓力場校正依方法不同區分為互換法與比較法,前者用於實驗室標準麥克風之音壓靈敏度校正,系統標準可追溯至國際單位制(SI),為我國聲量量測領域之原級標準;後者則應用於工作標準麥克風之校正。
自由場靈敏度校正則於無響室中進行,模擬自由音場環境,同樣依據不同方法分為互換法與比較法。
可提供校正之儀器包括1英吋、1/2英吋及1/4英吋等不同尺寸之電容式麥克風。校正範圍如下:
儀器 | 校正範圍 |
電容式麥克風 (音壓靈敏度) |
互換法 1英吋(符合IEC 61094-1 LS1):
1英吋(符合IEC 61094-1 LS1 and 61094-4 WS1):
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電容式麥克風 (自由場靈敏度) |
互換法 1英吋(符合IEC 61094-1 LS1):
比較法: 1/2英吋(符合IEC 61094-1 LS2與IEC 61094-4 WS2):
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- 聲音校正器/噪音計校正
聲音校正器/噪音計校正系統包含訊號產生器、量測放大器、精密衰減器與標準麥克風等儀器,透過內插電壓法進行校正作業。利用內插電壓技術,於標準麥克風端插入電壓,量測插入電壓之值與麥克風的音壓靈敏度值相比較計算,進而計算出待校聲音校正器的音壓值。可提供校正服務之儀器包含聲音校正器、活塞式校正器與噪音計等。校正範圍如下:
儀器 | 校正範圍 |
聲音校正器 | (90 to 120) dB re 20 μPa (31.5 Hz至16 kHz) |
活塞式校正器 | (90 to 130) dB re 20 μPa (250 Hz) |
噪音計 |
頻率 250 Hz (124 dB)或1 kHz (94 dB or 114 dB) 頻率 31.5 Hz至 16 kHz(94 dB or 104 dB or 114 dB) |
振動標準
- 中高頻振動校正
中高頻振動校正系統包含雷射干涉模組、激振器、標準加速規等儀器,依據不同校正方法,提供雷射干涉法與比較法之校正服務:
- 雷射干涉法:利用氦氖(He-Ne)雷射干涉技術量測激振器輸入的位移量,並換算為加速度值,結合加速規之電壓輸出,以計算其靈敏度。該方法可分為條紋計數法與正弦逼近法兩種校正方式,系統之標準可追溯至長度、時間與電量標準(SI單位),屬於原級標準。
- 比較校正法:透過背對背的安裝方式,使待校加速規與標準加速規固定於激振器上,藉由比較兩者的電壓輸出計算靈敏度。標準由標準加速規傳遞而來,可提供校正之儀器包括壓電式加速規、壓阻式加速規及振動計。校正範圍如下:
儀器 | 校正範圍 |
標準加速規 |
條紋計數法:50 Hz至700 Hz 正弦逼近法:50 Hz至10 kHz |
電荷放大器 | 10 Hz至10 kHz |
壓阻式加速規、壓電式加速規 | 比較法:50 Hz至7 kHz |
振動計 | 加速度:50 Hz至5 kHz;速度:50 Hz至2 kHz;位移:50 Hz至 200 Hz |
- 低頻振動校正
低頻振動量測標準系統包含穩頻雷射、水平激振器與低頻標準加速規等設備。依據校正方法,可分為正弦逼近法與比較法:
- 正弦逼近法:透過正弦逼近法量測頻率與相位特性,適用於0.1 Hz至160 Hz範圍內的低頻振動感測器校正。提供低頻標準加速規的校正服務。
- 比較法:將待校加速規與標準加速規一同固定於低頻激振器上,藉由比較兩者的電壓輸出,以計算待校加速規的靈敏度。可提供低頻加速規與振動計的校正服務。校正範圍如下:
儀器 | 校正範圍 |
低頻標準加速規 |
正弦逼近法:0.1 Hz至160 Hz |
低頻加速規 | 比較法:0.5 Hz至160 Hz |
振動計 | 3.15 Hz至50 Hz |
- 衝擊振動校正
衝擊振動量測標準系統包含衝擊振動激發模組、雷射干涉儀與標準加速規等設備,提供壓阻式加速規與壓電式加速規的衝擊振動校正服務。
根據校正方法的不同,校正程序可分為相位運算法與比較法:
- 相位運算法:運用雙通道雷射干涉訊號相位運算技術,針對加速規在不同衝擊加速度條件下進行電壓靈敏度校正。該系統的標準件可追溯至長度、時間與電壓標準(SI單位),屬於原級標準。
- 比較法:透過標準加速規與待校加速規同時受相同衝擊力作用,同步量測其輸出訊號,並根據標準加速規已知的靈敏度,以及兩者的輸出峰值比值計算待校加速規之靈敏度。校正範圍如下:
儀器 | 校正範圍 |
壓阻式加速規、壓電式加速規 | 200 m/s2 to 10,000 m/s2之電壓靈敏度 |