行政院勞工委員會

行政院勞工委員會中區大型防災指導人員培訓中心設立計畫 ( 第二年 ) 噪音與振動危害預防 專業版 主辦單位 : 行政院勞工委員會指導單位 : 勞工安全衛生研究所勞工保險局計畫執行單位 : 中國醫藥大學計畫參與學校 : 中山醫學大學語言治療與聽力學系東南技術學院環境與安全衛生工程系工業技術研究院能源與環境研究所中心網址 :http://ercs.tajen.edu.tw 中華民國九十五年七月

第一章噪音與聽覺 劉樹玉 中山醫學大學語言治療與聽力學系 0

認識你的耳朵 1

周邊聽覺器官 槌骨 砧骨 聽覺神經 耳道 鼓膜 鐙骨 耳蝸 耳廓 歐氏管 外耳 ---- 中耳 內耳 聽神經 2

蹄系 聽覺神經 螺旋神經節 腹側耳蝸神經核 內膝核 下丘 上橄欖核 聽覺皮質 聽覺皮質 內膝核 下丘 背側耳蝸神經核 腹側耳蝸神經核 外側蹄系 耳蝸 上橄欖核 3 螺旋神經節 中樞傳導系統

中樞聽覺路徑 4

日常生活中常見活動之音量值 5

聲音與語音 6

日常噪音音量 環境來源 與人類說話音量比較 噪音量 (dba) 環境來源人類的說話感覺 80 真空吸塵器大聲交談 70 公路交通熱烈的交談 中等程度的大聲 50 一般辦公室環境平常的交談不覺吵鬧 30 圖書館輕聲低語 20 廣播電台播音室 寧靜 0 正常人可聽到的 最小音量 7

日常噪音音量 環境來源 與說話音量比較 噪音量 (dba) 環境來源說話音量人耳感覺 140 消防車警報器 120 噴射機起飛 110 鉚釘機或沖床操作在耳邊大叫 耳朵痛, 若持續則造成耳聾 太大聲不舒服 100 90 電鋸或氣動器具 之操作 地下鐵 在身邊大叫 在 2 公尺之距離 外大叫 非常大聲 8

噪音與聽力 9

噪音會造成甚麼影響? 心理上 : 神經緊張 暴躁 精神不集中 生理上 : 血壓增高 心跳加速 聽覺靈敏度降低 耳鳴 頭痛 失眠 10

噪音會損害寶貴的聽力! 11

噪音所導致的聽力變化 噪音引起的暫時性聽閾改變 噪音引起的永久性聽閾改變 聲音創傷 12

噪音引起的暫時性聽閾改變 指暴露在強大聲音下的聽覺能力暫時性降低的現象 一般臨床特徵為聽覺敏銳度降低, 耳朵可能有悶塞感和耳鳴 這些症狀出現的時間可能短於一小時, 也可能持續好幾個小時或好幾天 較低音強的噪音所引起的暫時性聽閾改變的量較低, 反之則高 聽力閾值改變的量會隨著噪音暴露時間的前 8 小時逐漸加大, 到達平原期後便不再改變 13

耳朵結構 顳葉 錘骨 砧骨 半規管 卵圓窗 神經 耳蝸 耳翼 顳骨 歐氏管 外耳道 鼓膜鐙骨外耳 圓窗 中耳 內耳 14

內耳耳蝸解剖 前庭階 覆膜毛細胞基底膜鼓室階 15

科提氏器 16

噪音對耳蝸毛細胞的影響 健康的耳蝸毛細胞 受損的毛細胞 17

噪音引起的永久性聽閾改變 暫時性的聽閾改變若無法完全恢復, 便形成永久性聽閾改變 每一次的暫時性聽閾改變後, 可能會慢慢累積為永久性損傷 噪音傷害使毛細胞受損, 而無法有效的傳遞聲音, 進而使聽神經退化與中樞聽覺系統的改變 其發展是緩慢累積逐漸變化的, 當事人初期並不會察覺, 且會不自覺的發展一些補償行為, 等到症狀明顯的被確認時, 通常已經為時已晚 18

噪音引起的暫時性聽閾改變 會變成永久性的嗎? 有可能 --- 若造成暫時性聽力改變的原因持續存 在, 可能會導致永久性的聽力改變 ; 但不一定 --- 若噪音是屬於間歇性或衝擊性的 19

噪音引起的永久性聽閾改變 健康的耳蝸毛細胞 20 不可逆的 受損的耳蝸毛細胞

聲音創傷 聲音創傷乃指在一次極強大噪音刺激後所發生的永久性聽力損失, 即使是短暫的暴露也可能造成耳蝸永久性的損壞 耳膜破裂 或聽小骨鏈斷離, 聽力損失會馬上被注意到 21

聽力損失對生活的影響 安全上的隱憂 靈敏度 聽音方向感 環境聲音的察覺與辨識困難 電視 電話 收音機 音樂. 影響人際關係 說話溝通有困難 社交活動受到限制 心理層面的影響 情緒不佳 退縮 缺乏自信 影響學習 教育 職業 婚姻 即使佩戴助聽器也只能改善而無法完全恢復 22

職業性噪音聽力損失 - 認識與預防 - - 噪音會損害聽力 - 噪音可以被控制 - 聽力需要保護 23

預防勝於補救! 美國勞工部職業安全衛生署 (OSHA) 前署長 John Henshaw : 聽力損失不僅會導致嚴重的失能, 且使得勞工在工作中受傷的機率增加 雇主有義務協助勞工保護其安全 降低事故發生的機率 預防聽力損失的發生 24

職業性噪音聽損 每天工作八小時暴露於平均 85 分貝以上的噪音下就可能造成職業性噪音聽損 最容易受到噪音影響的頻率範圍為 2000~6000 赫, 最大的聽損出現在 4000 赫, 因此聽力圖上會看到一個典型的低點 逐漸形成高頻緩降型的聽力圖形, 最後低頻聽力也會受到影響 通常到達一個平原期後, 就不再有明顯的改變 25

職業性噪音聽損 職業性聽損的進程是緩慢漸進的, 通常需 10 年以上才會出現, 且與噪音的音強有關 在愈高音強的噪音工作環境下工作, 聽損程度愈嚴重 臨床特徵為兩側對稱的高頻聽損, 兩側不一致的情況也可能出現 持續性的噪音比間歇性的噪音傷害性更大 26

噪音引起的聽力損失 27

非職業性的聽力損失 性別 年齡 ( 老化 ) 生活噪音 疾病引起的聽力損失 遺傳疾病 腦部腫瘤 其他疾病 毒性物質引起之聽力損失 非職業性毒性物質 職業性毒性物質 28

勞工在連續性噪音下容許暴露的時間限制 (5 分貝規則 ) 工作日容許暴 露時間 ( 小時 ) 29 噪音音壓級 dba 8 90 6 92 4 95 3 97 2 100 1 105 ½ 110 1/4 115

勞工在連續性噪音下容許暴露的時間限制 (3 分貝規則 ) 容許暴露的時間 30 噪音音壓級 dba 8 小時 85 4 小時 88 2 小時 91 1 小時 94 30 分鐘 97 15 分鐘 100 7.5 分鐘 103 < 4 分鐘 106 < 2 分鐘 109 < 1 分鐘 112

他山之石 英國 (2006 年 4 月 ) 將職業性噪音暴露的行動標準 (action level) 與限制修改為 : 行動值低標 每日或每週最低平均音壓級為 80 db(a), 尖峰音壓級 135 db 行動值高標 每日或每週最低平均音壓級為 85 db(a), 尖峰音壓級 137 db 暴露音壓級之上限為 87 db(a) 尖峰音壓級 140 db, 意即戴上聽力保護具後, 任何勞工皆 不應暴露於高於此噪音的環境下. 31

聽力保護是大家的責任! 職業噪音性聽損是可以預防的 噪音與振動控制工程 噪音危害場所警示標誌 勞工聽力保護計畫 教育訓練課程 聽力檢查 防音防護具 32

聽力特殊健康檢查 與聽力測定計畫 劉樹玉 中山醫學大學語言治療與聽力學系 33

相關法規 勞工安全衛生法第 12 條 : 特別危害健康作業之勞工應實施特殊健康檢查 勞工安全衛生法施行細則第 17 條 : 特別危害健康之作業 2 -- 噪音作業 勞工健康保護規則第 2 條 : 指勞工噪音暴露工作日八小時日時量平均音壓級在 85 分貝以上之噪音作業 勞工健康保護規則第 19 條 : 列入第二級管理之勞工需實施健康追蹤檢查 列入第三級管理之勞工應至指定醫療機構實施診治, 將處理及醫療情形予以記錄並保存十年以上 34

聽力保護計畫與聽力測定計畫 若職場噪音八小時日時量平均音壓級大於 85 分貝, 應即實施聽力保護計劃 1. 噪音控制工程 2. 配工或調班 3. 聽力測定計畫 4. 勞工安全衛生教育訓練 5. 使用個人防音防護具 35

聽力測試計畫 依勞工作業環境測定實施辦法規定, 完整的聽力測試計畫應包括 : 1) 建立基準聽力圖 2) 年度複檢 年聽力圖 3) 勞工教育訓練 4) 資料的記錄與保存 5) 追蹤程序 36

聽力特殊健康檢查的目的 作為評估勞工噪音暴露對聽力影響的依據 提供雇主選工 配工時的參考 建立勞工基準聽力圖, 作為日後勞工聽力變化之比對基準 逐年比對年聽力圖, 作為聽力受損與否的依據, 確保勞工聽力保護計畫之落實 37

到哪裡做聽力檢查? (1) 在職業場所進行聽檢 (2) 至指定醫療機構進行聽檢 38

在職業場所進行聽檢 雇主需請專家協助購買聽力計 音壓計等器材和相關配備 聽力師和噪音工程專家協助選定隔音室規格 選擇適合的場地和內部安置等問題 聽力檢查技術人員負責測量聽力 聽力圖建檔保存 將有問題的聽力圖轉交聽力師或醫師判讀 安排測試時間與聽力追蹤時程表 39

至指定醫療機構接受聽檢 至指定醫院 ( 勞委會與衛生署 ) 合格的檢測環境 準確的檢測儀器 合格的聽力師或聽力檢查人員 計畫負責人員安排測試時間 聽力圖建檔保存 將有問題的聽力圖交給聽力師或醫師判讀 聽力追蹤時程表 等 40

哪些員工需要接受聽力檢查? 1) 噪音作業場所之新進勞工 2) 新調職到噪音危害作業場所之勞工 3) 離職或離開噪音作業的勞工 41

何時接受聽力檢查? 工作場所之噪音日時量平均音壓級超過 85 分貝 (dba) 時, 凡新進及新調職至噪音作業環境的員工均應在其受僱或變更其作業時, 以建立基準聽力圖 42

聽力檢查前的注意事項 員工於聽力檢查前一天應睡眠充足, 且勿酗酒 檢查前的 14 小時內勿暴露在 80 分貝以上的噪音下, 包括吵雜的音樂 射擊或電鑽工具 等 若真的無法避免接觸噪音, 則接受測試的勞工需設法降低接觸噪音的時間至最少, 並在噪音級大於等於 85 分貝時, 確實佩戴防音防護具 若有耳朵疾病者, 可先至醫院診治後, 再進行檢查 43

當天測試前注意事項 5 分鐘前抵達檢查地點 由醫師或聽力師詢問病史和瞭解其溝通能力 耳道物理檢查 清除耳垢 勿吃東西 嚼檳榔 口香糖 44

標準聽檢室 45

標準聽檢室 46

聽力計與耳機 47

標準聽力計 48

聽檢步驟 1. 檢查者從聽力計的最小音量開始, 持續或間斷呈現聲音, 然後慢慢加大, 直到受檢者表示有聽到為止 ; 2. 將音量每次降 10-dB, 若沒有聽到便停止 ; 往上加 5 分貝, 聽到聲音即停止 ; 重覆數次後, 便得到最小可以聽到的聽閾 3. 測試的頻率有 500,1000,2000,3000,4000,6000 赫的純音 先從好耳 1000 Hz 開始, 依序為 1000 2000 3000 4000 6000 1000 500 赫 ;1000 Hz 兩次差距須在 10 分貝以內, 檢查可信度方予以承認 49

聽力檢查結果 聽力圖 聽力測定計畫中的聽力圖有兩種 : 基準聽力圖 ( 聽力基準線 ) 是指勞工第一次測得的聽力圖 年聽力圖則是用來監控聽力的變化, 做成記錄建檔, 同時作為未來聽力保護計畫的績效考核的參照 50

基準聽力圖 愈早取得基準聽力圖, 就愈準確反映勞工在未接觸該噪音作業環境前的聽力狀況 不僅可以早期偵測聽力的變化, 預防進一步的聽力損傷, 還可有效避免或釐清未來可能的職業聽損補償上的責任歸屬問題 51

年聽力圖 所有從事噪音危害作業的勞工每年必需至少接受一次聽力測定 所得之年聽力圖用來與基準聽力圖比較 兩耳需分別比對, 用來比對的頻率為 2000 3000 4000 Hz 若這三個頻率的平均聽力閾值比起基準聽力圖的平均值高出 10 分貝或以上, 即為標準聽力閾值改變 52

基準聽力圖的更新 勞工的年聽力圖經專家審查, 確認該員工有永久性標準閾值改變的現象時, 雇主或勞工聽力保護計畫的負責人可以將該員工的聽力基準線更新為年聽力圖, 也就是說, 該年度的年聽力圖便成為新的基準聽力圖 如此可以避免在員工聽力閾值已經穩定的情況下, 重覆發現相同的結果, 而每年都告知員工一次 ; 也可以及早發現新的聽閾變化 53

純音聽力圖 54

聽力檢查的記錄與保存 基準聽力圖與年聽力圖應彙整建檔至少保存十年 檢查結果與記錄應發給受檢勞工保存 另將彙整後記錄送交事業單位所在地之勞工及衛生主管機關備查, 並副知勞動檢查機構 55

分級健康管理 ( 勞工健康保護規則第 15 條 ) 第一級管理 : 特殊健康 ( 聽力 ) 檢查結果全部正常, 或部份項目異常, 但經醫師綜合判定為無異常者. 第二級管理 : 特殊健康 ( 聽力 ) 檢查結果部份或全部項目異常, 但經醫師綜合判定為異常者, 但可能與職業原因無關者. 第三級管理 : 特殊健康 ( 聽力 ) 檢查結果部份或全部項目異常, 但經醫師綜合判定為異常者, 但可能與職業原因有關者. 第四級管理 : 特殊健康 ( 聽力 ) 檢查結果部份或全部項目異常, 但經醫師綜合判定為異常者, 且與職業原因有關者. 56

分級健康管理 第二級管理以上者, 應由醫師註明其不適宜從事之作業與其他應處理及注意事項 ; 屬於第三級或第四級管理者, 並註明其臨床診斷 57

聽力損失的確認 當受雇者之聽力檢查結果顯示有整體聽力有明顯降低時, 雇主需記錄與工作有關的聽力損失 ( 可將年齡因素排除 ) 可尋求醫師及專業人員 ( 如 : 聽力師 ) 的意見, 以瞭解其聽損的原因是否來自工作的因素, 並進行進一步的檢查來確認是否為永久性的 58

性別 年齡 與不同頻率的聽力閾值 ( 台灣 ) 2000 赫 4000 赫 59

性別 年齡與聽力閾值 ( 美國 ) 美國男性平均聽力閾值 60 美國女性平均聽力閾值

OSHA 職業性噪音聽損 判定之新標準 6.28.2002 與勞工第一次之聽力檢查比較, 有 10 分貝以上的聽力改變 ( 舊標準為 25 分貝的聽力改變 ), 且整體聽力位階超過 25 分貝者 61

追蹤程序 確實掌握勞工聽力變化的情形 對有標準聽閾改變的勞工加強教育訓練, 以防止繼續演變為更嚴重的聽力損失 對聽力較易受損的勞工, 採取調工 配工等保護措施 加強查核勞工防音防護具的使用 噪音與振動控制工程 對有需要的勞工進行轉介 諮詢 治療與介入 提供勞工職業傷害案件所需之相關文件記錄 62

聽力檢查與記錄保存 之評估查核表 聽力檢查人員是否合格? 或受過適當訓練? 記錄是否完整? 追蹤的聽檢是否列入記錄? 聽力閾值是否一致性高? 基準聽力圖與年聽力圖比較是否出現標準聽閾改變 (>10dB)? 年發生率是否過高 (<5%)? 若是, 應如何處理? 聽力計是否有定期校正與記錄? 聽檢結果是否有讓勞工 經理與監督者知道? 未依規定接受聽檢的勞工應 <5%, 若超過, 是否有所行動? 63

參考資料 于台珊 張淑如 徐儆暉 盧士一. 勞工聽力保護計畫指引 ( 第三版 ). 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所. ( 民 91). www.iosh.gov.tw/jack Katz. (Ed.) Handbook of Clinical Audiology. 5th. Ed.Lippincott Williams & Wilkins. (2002) William A. Yost. Fundamentals of Hearing. An Introduction. 4th. Edition.Academic Press. Elsevier. (2000). 台灣行政院勞委會網站 : www.cla.gov.tw 美國 Department of Health and Human Services. Center for Disease Control: www.cdc.gov 美國 OSHA 網站 : www.osha.gov/pls 英國 Health and Safety Executive: www.hse.gov.uk/noise 美國 NIOSH 網站 : www.niosh.gov 64

第二章聽力保護計畫 - 防音防護具 - 劉樹玉 中山醫學大學語言治療與聽力學系 0

課程大綱 1) 防音防護具的種類 2) 各式防音防護具的優缺點與選擇標準 3) 聲衰減值的意義與計算 4) 影響防音防護具佩戴效果的因素 5) 防音防護具的使用與維護 6) 聽力保護計畫之評估查核 1

法規依據 勞工安全衛生設施規則第 300 條 : 對於勞工八小時日時量平均噪音音壓級超過 85 分貝或暴露劑量超過 50% 時, 雇主應使勞工戴用 有效之耳塞 耳罩等防音防護具 目的在使該噪音作業環境下勞工們的聽力不致受到永久性的損傷, 並提高工作時的安全性 2

防音防護具的種類 一般防音防護具 耳塞 半插入式耳塞 耳罩 特殊防音防護具 振幅感度式 主動控制式 頭盔式 通訊式 3

耳塞類 它有不同大小 形狀 和材質 有三種選擇 使用者塑型 ( 可塑型 ) 預塑型 訂作型 4

可塑型耳塞 可塑型耳塞是最常被使用的一種 常見的材質是柔軟而有彈性的塑料海綿, 也有用棉花或矽膠做成的 佩戴時以手指捏擠成長條狀後, 再塞入耳道內, 以達到阻絕噪音的目的 5

可塑形耳塞 泡棉式無縫褶一種尺寸圓椎形使用者塑型延展性 -- 慢氨基鉀酸脂泡棉外用安全材質使用說明 NRR=29 6

可塑形耳塞 品名 Classic Superfit 33 型號 310-1008 NRR 33 品名 Classic Plus 型號 310-1101 NRR 33 7

預塑型耳塞 預塑型耳塞是指固定形狀的耳塞, 由各式彈性材料製造而成 不同的尺寸大小 形狀則有傘狀 蕈狀或多層的設計, 有一個突出物方便塞入和取出 使用這類產品需特別注意選擇正確的尺寸與正確的塞入 訂購時的尺寸必需齊全 8

預塑型耳塞 產品名 : 有線, 可重複使用, 附存放盒 型號 : 1271 NRR: 24 9

預塑型耳塞 一種尺寸, 三疊式 熱塑塑膠彈性體 附安全線 可重覆使用 可清洗 附使用說明 ANSI S3.19 平均衰減值 : 28.7(5) / 125Hz, 30.1(5) / 250Hz, 32.8(4.6) / 500Hz, 33.8(4.1) /1000Hz, 34.5(3.5) / 2000Hz, 35.6(3.4) / 3150Hz, 36.2 (4) / 4000Hz, 39.9(4.5) / 6300Hz, 42.2(5.3) / 8000Hz NRR=24 10

預塑型耳塞 11

訂作型耳塞 訂作型耳塞是依個人外耳及外耳道形狀製作而成 適合特殊需求的耳形 價錢較貴一些 佩戴可能容易些 但若取耳模時技術不佳, 會使得緊密度與阻絕效果受到影響 12

13 訂作型耳塞

耳罩 內含聲音衰減的材料 軟墊 杯狀的外殼和連接兩端的耳罩帶 耳罩帶有在頭頂式 後帶式 下巴式 可與其他防護具合併使用 ( 如 : 頭盔 眼鏡 面罩等 ) 或一體成形 大多以調整帶來適應不同的頭圍 大容積耳罩通常比小容積耳機可阻絕較多中低頻的聲音 14

耳罩 15

耳罩 產品特性 : - 頭後帶 - 海棉墊 - 塑膠頭帶 - 附帶 - 使用說明 - 維護說明 - 可與硬帽合戴 - 可與 Hood 合用 - 可與呼吸器合用 - 可與護目鏡合用 16

特殊防音防護具 品名 797 FM 立體音 型號 0797-00 NRR 23 17

頭盔式耳罩 - 與頭盔鑲合 - 可隨音量調節 - 使用說明 - 維護說明 - 可與呼吸器材合用 - 可與護目鏡合用 - 調頻接收器 - 自動將音量限制在 82 db 以下 18

頭盔式耳罩 19

頭盔式耳罩 品名 Leight 耳罩 型號 LM-77H NRR 27 20

頭盔式耳罩 品名可附加式耳罩 型號 213 NRR 19 21

通訊式頭盔型耳罩 22

調頻收音及通訊耳罩 廠商 品名 Bilsom 799 Electro FM Stereo & Communication Muff 型號 0799-00 NRR 23 23

護目鏡加耳罩 24

半插入式耳塞 有時又被稱為附帶式耳塞或耳道帽塞, 兩個耳塞頭連接著一輕巧的頭帶 一般在時間短 間斷性的狀況下使用, 若時間長或高噪音環境下使用則較不理想 25

半插入式耳塞 26

耳塞的優點 體積小, 易攜帶 方便與其他個人用防護具搭配使用 在高溫潮濕的環境下長時間佩戴比較舒適 不會影響頭部的活動 在固定的工作場所下使用較方便 舒適度較高 價錢較低 27

耳塞的缺點 正確佩戴所需的時間較長 塞入和取出比較困難 需要衛教的指導和練習 可能會刺激耳道 容易弄丟 查核不易 在間歇性噪音環境下需要溝通時較為不便 有些會因使用者說話或咀嚼而移位或鬆脫, 而需取出重戴 佩戴時雙手需乾淨, 故不適於灰塵 污垢 油漬多的環境 28

半插入式耳塞的優點 戴上取下很方便, 適合用於短時間暴露在間歇性噪音時 不易遺失 攜帶方便 容易佩戴 舒適度尚佳 29

半插入式耳塞的缺點 衰減效果較差, 特別是低頻音 產品舒適性不同, 使用前可先行試戴 遮蔽效應比較明顯 ( 亦即當耳道被蓋住時, 自己說話的聲音會變得低沉且空洞 ) 當耳塞帶或頭帶被碰到時, 會發出不好聽的雜音 一般在時間短 間斷性的狀況下使用, 若時間長或高噪音環境下使用則較不理想 30

耳罩的優點 不同使用者間聲音衰減的變異性較小 容易佩戴 可適合不同的頭圍大小的人使用 易於查核或監督佩戴的情形 體積大, 不易遺失 有輕微耳部感染者也可使用 適合寒冷地區使用 500, 1000 Hz 的衰減比耳塞多一些 適合間歇性或偶發性的使用 保養清潔比較容易 31

耳罩的缺點 較重, 且較不易攜帶 高溫潮濕的環境和需長時間佩戴的情況下, 舒適度較低, 宜選用有吸汗材質的軟墊套 狹窄的工作場所下使用起來較不方便 與護目罩或眼鏡的搭配使用上較為困難 32

選擇防音防護具的原則 選擇合格的防音防護具, 是指通過國家標準或國際標準聲衰減值的測試合格並發予認可標章的產品 需滿足勞工在工作與環境上的需求 使用前應確認該防音防護具, 足以提供適當的保護 舒適度高, 即使整天戴著也不會難受 應提供不只一種的產品, 以便勞工可以選擇或替換適當的防音防護具 33

呷好報人知! 勞工聽力保護計畫的負責人員需充分瞭解防音防護具, 才可能徹底執行 除了確認雇主提供了各種適合的防音防護具外, 安衛人員最好能親自嘗試每一項防音防護具, 以獲得第一手有關防音防護具在佩戴 裝置 阻絕噪音的效果 舒適性等的知識 34

雙重保護 雙重保護是指耳塞與耳罩合併使用的情形, 也就是耳塞外再加戴耳罩 處於極高噪音環境下或噪音音壓級超過 100 dba 時, 可採此法 但需注意其實雙重保護下的衰減量並未加倍 比單獨使用效果較佳的防護具多 5~10 分貝的衰減, 且偏低頻 另外, 只有在高度噪音暴露的狀況下才建議採用雙重保護, 否則可能會造成過度保護 35

中庸之道 勿過與不及 聽力防護具是將噪音降低小於 85 分貝, 最理想是降至耳膜前聲壓 75~80 分貝之間 若將實際聲音衰減至小於 70 分貝, 則可能過度保護 36

選擇防音防護具時的考量 聲衰減值 實際佩戴時的防護效果 使用者的舒適性與接受度 37

聲衰減值 在實驗室中依標準測試程序所得之佩戴防音防護具前後音壓級的差值, 為選擇防音防護具時重要的參考數值 國際常用指標 :OB HML SNR NRR 等指標 OB 分別計算八度音頻帶的聲衰減量 HML 分別計算高 中 低頻的聲衰減量 SNR 單一指標的聲衰減值, 多標示於歐規產品 NRR 單一指標的聲衰減值, 多標示於美規產品 38

聲衰減值 市售之各式防音防護具於產品包裝上皆應載明各頻率的聲衰減值, 以供使用者參考 依據現場噪音作業環境所測得的噪音音壓級, 選擇適當的防音防護具 低頻噪音為主的噪音環境, 若選擇低頻衰減較多的耳塞或耳罩, 防音效果較佳. 39

聲衰減值 - 舉例 頻率 (Hz) 125 250 500 1000 2000 3000 (3150) 4000 6000 8000 H ( 高 ) M ( 中 ) L ( 低 ) NRR 平均衰減值 (db) 22. 1 27.9 34.9 35.8 37.3 41.4 42.3 41.6 41.2 37 33 27 29 標準差 2.9 2.8 3.4 2.0 2.5 2.7 2.8 3.1 3.7 40

實際佩戴下之 NRR 計算 NIOSH(1998) 建議不同聽力防護具之 NRR 減免值 : 耳罩 : NRR 25% 可塑型耳塞 : NRR 50% 其他型耳塞 : NRR 70% 1. 有效噪音值 (ENL) = dbc 噪音值 NRR 減免值 2. 有效噪音值 (ENL) = dba 噪音值 (NRR 減免值 7) 41

NRR 值之計算實例 假設噪音作業之噪音音壓級為 105 dbc, 若選用 NRR=25 的可塑型耳塞, 則正確佩戴後所聽到的音壓級估算為 : 105 dbc (25-12.5) = 92.5 dba 假設噪音作業之噪音音壓級為 100 dba, 若選用 NRR=25 的可塑型耳塞, 則正確佩戴後所聽到的音壓級估算為 : 100 dba (12.5-7) = 94.5 dba 42

單一數字量尺 (SNR) 之應用 L' AX = L c SNR x 假設 Lc=103 dbc, SNR 98 =16.5dB; 則 L' A98 =103 db 16.5 db= 86.5 db 即不同的人於 103 dbc 的噪音環境下正確佩戴此防音防護具時, 聽到的音壓級衰減為 <=86.5 分貝的機率為 98% 43

未持續持續佩戴防音防護具之最大防護值 佩戴時間 ( 小時 ) 佩戴時間百分比 (%) 最大防護值 ( 分貝 ) 8 99.9 30 7.9 99 20 7.6 95 13 7.2 90 10 6.4 80 7 5.6 70 5 4.8 60 4 4 50 3 44

影響防音防護具實際效果的因素 1) 身體的差異 外耳道入口及耳道大小 臉型及大小 毛髮和鬍鬚的影響 2) 個人佩戴習慣及方法錯誤 3) 工作環境或工作型態 故選擇防音防護具時除了考慮其聲音衰減值外, 還應考量使用者的個別性與外在環境的特殊性 業主需加強對勞工的教育訓練, 協助他們選擇適合的防音防護具 正確佩戴的方法和日常的維護 45

影響勞工接受防音防護具並持續 佩戴的因素 (NIOSH, 1998) 1. 方便性與可取得性 2. 相信防音防護具可以正確的佩戴 3. 相信使用防音防護具可以預防聽損 4. 相信佩戴防音防護具不會影響聽取重要聲音 的能力 5. 舒適 6. 能適當的降低噪音 7. 使用簡單方便 8. 可與其他個人保護裝備搭配使用 46

使用者的舒適性與接受度 在選擇防音防護具時, 會影響使用意願及佩戴時間的因素都應納入考量 如 : 舒適度 重量 材質 造型 大小 夾緊力 壓力 密合度 透氣性 可調性 脫戴方便性 等 個別化考量 願意長時間佩戴的, 就是最適合他的. 47

防音防護具的使用 佩戴方法 和步驟與注意事項 48

什麼時後要佩戴? 49

耳罩的佩戴步驟 1) 先將頭髮撥離耳朵或塞至耳後 ; 2) 分辨耳罩護蓋的正確位置 ; 3) 將頭帶或耳後帶拉開至最大 ; 4) 戴上耳罩後, 將耳罩調至中間位置, 使外耳及耳 道口完全被罩住 ; 5) 調整頭帶或耳後帶, 使之緊貼不滑落 ; 6) 檢查耳墊四周, 確認其密合度後, 即完成佩戴 50

耳罩佩戴的注意事項 若不合用, 則換其他的耳罩或另選耳塞 工作時, 耳罩若有移位, 應重新取下佩戴或重新定位 勿用力拉扯頭帶, 否則易使之扭曲 變形 失去彈性 51

耳塞的佩戴方法與步驟 1) 若為可塑形耳塞, 先將其揉搓成長條狀 ; 若為預塑形耳塞, 則選擇適合耳道口大小的尺寸 ; 2) 一手拿耳塞, 另一手繞過頭部, 將耳朵往外往上拉, 將外耳道拉直, 方便佩戴 ; 3) 將耳塞塞入耳道內, 並由外往內壓住數秒, 待耳塞恢復與耳道密合時才放開, 否則耳塞會被擠出耳道 52

佩戴耳塞的注意事項 在揉搓可塑形耳塞前, 手指需注意清潔, 不可有油脂 污垢 灰塵等, 以免影響密合度和造成感染 取出耳塞時, 勿用力向外快速拔出, 宜左右旋轉幾下再輕輕取出, 避免吸力傷害耳朵 工作時若耳塞被向外擠出, 應儘速取出重戴, 以免喪失防音效果 53

其他注意事項 -1 醫療衛生 如果佩戴者目前或曾染患耳疾 ( 如 : 外耳炎 中耳炎 耳朵外傷 等 ), 可能影響防音防護具的使用, 或者使用後加重症狀者, 應主動尋求耳科醫師或有關專家的諮詢, 以選用適合的防音防護具, 或採取必要的措施來解決 54

其他注意事項 -2 檢查與更新 防音防護具會因為長時間而產生硬化 變形 鬆脫 老化 損壞等現象 聽力保護計畫執行人員應主動定期檢查更換 使用者發現上述現象時, 應立即至安全衛生單位更換 55

其他注意事項 -3 日常維護與清潔 防音防護具使用前雙手應保持清潔, 以避免皮膚過敏 感染和污染 ; 每天使用完畢取下時, 應隨手將油垢 汗水 毛髮等擦拭乾淨, 置於個人固定且乾淨的袋子 盒子或櫃子中 防音防護具為使用者個人專屬, 不宜與他人混用 56

噪音場所的警告聲響 噪音場所勞工佩戴防音防護具, 基於安全考量, 警告聲響的音壓級應高於噪音 15~25 分貝 一般防音防護具通常高頻衰減量較多, 故施放或選擇警告聲響時, 必需注意此點 57

注意! 年輕人和年紀長的人一樣, 聽力容易受損 58

結語 提供多種適合勞工需要的防音防護具 考量特殊的環境與工作需求 正確的佩戴與使用 在噪音作業下, 需持續佩戴防音防護具 日常維護保養不可少 有破損應立即更換 59

有戴有保庇哦! 60

聽力保護計畫之評估查核 61

評估查核表 -1 教育訓練部份 訓練課程是否至少每年舉辦一次? 是否由合格的講員擔任? 訓練課程是否有評估其成效? 內容是否定期修改? 經理和監督者是否直接參與? 是否提供學員相關的書面資料? 若不瞭解聽力防護具的內容或有聽力閾值改變之勞工是否提供個別諮詢? 62

評估查核表 -2 監督者的參與 部屬是否提供監督者有關聽力防護具的使用與維護等必須具備的知識? 監督者身處噪音場所時, 是否佩戴聽力防護具? 當勞工不願意使用聽力防護具或未接受聽力檢查時, 監督者是否瞭解並且被諮詢? 當勞工一再拒絕佩戴聽力防護具時, 是否有相關的行動準則可以解決此問題? 63

聽力防護具 評估查核表 -3 是否對噪音作業下 (>=85dBA) 之所有勞工提供聽力防護具? 勞工是否有機會選擇適合的聽力防護具? 勞工是否仔細的佩戴並注意其舒適度? 是否接受第一次及每年一次的教育訓練? 並正確使用與維護? 聽力防護具是否定期檢視, 需要時立即更新? 當勞工無法使用聽力防護具時, 是否能立即發現 並加以協助? 64

評估查核表 -3 聽力防護具 - 續 負責人是否有充分的能力處理聽力防護具之相關事宜? 是否有勞工抱怨使用聽力防護具影響工作或聆聽? 應如何處理? 勞工若有需要可以將聽力防護具戴回家嗎? 願意添購新且有效的聽力防護具嗎? 聽力防護具的效果是否定期被評核? 戴上聽力防護具之實耳防音值是否被評核? 65

評估查核表 -4 噪音測量方面 主要噪音的研判是否執行? 勞工是否知道他們噪音暴露的情形? 並瞭解可能危害其聽力? 測量結果是否例行轉交監督者或負責勞安衛的人員? 測量結果是否會放入噪音作業勞工的健康資料中? 採購新儀器 調整設備或調配勞工時, 是否會參考噪音測量的結果? 當場地 設備 流程改變時, 是否重新測量? 當勞工作業環境改變時是否採取相對應的納入 ( 或除名 ) 的聽力保護措施? 66

評估查核表 -5 噪音防治工程和管理 噪音控制是否被優先考慮? 是否由不同層面來考量成本效益? 噪音控制裝置的操作與維護是否會諮詢勞工和監督者的意見? 管理控制的成效是否被評估? 噪音作業下的勞工人數與時間安排是否適當? 勞工的用餐區與休息區是否有隔音 / 防音處理? 67

參考資料 1. 1. Suter. Alice H. Hearing Conservation Manual. 4th. Edition. Council for Accreditation in Occupational Hearing Conservation. (2002). 2. Jack Katz(Ed.) Neuro-Otology for Audiologists. (Ch.2). Handbook of Clinical Audiology. 5th. Edition. (2002). Lippincott Williams & Wilkins. 3. 于台珊 張淑如 徐儆暉 盧士一. 勞工聽力保護計畫指引 ( 第三版 ). 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所 ( 民 91). 4. 美國國家職業安全與衛生研究所網站. www.cdc.gov/niosh/topics/noise/workplacesolutions/hearin gchecklist.html 68

謝謝聆聽! 69

第三章噪音基本原理與危害 華梅英副教授 東南技術學院環境與安全衛生工程系 0

授課大綱 噪音之定義 聲音的物理特性 噪音來源 噪音暴露與危害 噪音管制相關法規 結語 1

噪音的基本定義 廣義定義 凡引起生理或心理上不愉快的聲音, 如太大聲 音色不美 妨礙交談 干擾睡眠等 法規定義依我國勞工安全衛生法規 勞工工作場所因機械設備發生之音, 不得超過九十分貝, 否則應減少在其內之工作時間依 噪音管制法 發生的聲音超過管制標準者依美國勞工部職業安全衛生署 (OSHA) 大至足以傷害聽力的聲音 2

聲音的物理特性 音波為縱波 ( 又稱為壓力波 ) 音波經由介質, 將能量傳送出去介質可為固體 液體或氣體, 傳速不同真空中無法傳音 1 正壓 atm 負壓 3

聲音的物理特性 A 介質 ( 密度小 ) B 介質 ( 密度大 ) 音源 音源 音源 (a) 反射 (b) 散射 (c) 折射 音 (d) 干涉 ( 音變小或靜音 ) 加強 (e) 干涉 ( 音波加強變大 ) 源 牆 (f) 繞射 音影區 4

聲音的物理特性 吸收 (Absorption) 5

頻率 (Frequency) 聲音的物理特性 每單位時間內發生的次數, 聲音則是指每秒的音波數, 單位 cycle/s 或 Hertz ( 赫,Hz) 健康者聽力範圍是 20~20000 Hz 以 2000~6000 Hz 間較為敏感, 對人體影響較大 超過 20000Hz 的音波稱為超音波或超高頻音 低於 20Hz 的音稱為聲下波或超低頻音 完成一個波所需要的時間稱為週期 (period), 與頻率互為倒數 6

聲音的物理特性 1. 八音幅頻帶每頻帶之上限頻率為下限頻率的 2 倍 下限頻率 f L f U = 2 x f L 中央頻率 fc f = f 上限頻率 f U 常見的 fc 為 125,250,500,1000,2000Hz 2. 三分之一八音幅頻帶每頻帶之上限頻率為下限頻率的 2 1/3 倍 C U f L 下限頻率 f L 中央頻率 fc f = f f 2 C = f U C U f L 上限頻率 f U 上項 fc 間再加入二個 fc 如 125,160,200,250,315,400,500Hz 7

波速 (C) 聲音的物理特性 單位時間內波移動的距離 (m/s) 波速 = 波長 頻率 介質 傳速 (m/s,21 ) 鋁 5820 水泥 3700 玻璃 5000 鐵 4800 鉛 1260 木 3300 8 介質 音速 (m/s,21 ) 水 1410 氨 415 CO 2 258 氫 1270 空氣 344

音壓 (Sound Pressure) 聲音傳送造成以大氣壓為中心的來回壓力變化 單位 :Pa (Pascal, N/m 2 ), 1 大氣壓約為 10 5 Pa 人耳很敏感, 可聽範圍 20μ~200 Pa 音強 (Sound Intensity) 垂直於傳音方向的平面上, 單位時間單位面積所承受的能量 單位 :J/m 2 -s 或 W/m 2 音功 (Sound Power) 聲音的物理特性 單位時間由音源所輸出的能量 單位為 W (Watt,J/s ) 9

聲音級與分貝 聲音的物理特性 1. 級的單位 : 分貝 (db) 2. 級的計算 : 音壓級 (Sound Pressure Level,Lp) L P 音強級 (Sound Intensity Level,LI) L I 10 log ( db 音功級 (Sound Power Level,Lw) L W = = 10 10 = 10 log log P P I I 0 0 W W ( db 0 ) ) ( db ) I P 0 0 = W = 10 0 2 12 = 10 ( W 10 5 / 12 ( Pa m 2 ( W ) ) )

音量和與音量差 音量和 : L 和 聲音的物理特性 = 10 log(10 L 1 / 10 L2 /10 Ln /10 + 10 +... + 10 ) ( db) 二音源噪音差 (db) 0,1 2,3,4 5,6,7,8,9 10 以上 增加噪音值 +3 +2 +1 +0 音量差 : L 差 = 10 log(10 L 1 / 10 L2 /10 10 ) ( db) 二音噪音差 (db) 3 4,5 6,7,8,9 10 以上 噪音值 -3-2 -1-0 11

噪音來源 噪音來源 ( 依產生源 ) 工廠噪音 : 工廠機械運轉 營建噪音 : 營建施工作業與機具 商業活動噪音 : 販賣人聲 擴音器 生活噪音 : 居家 辦公室生活音 交通噪音 : 汽機車 火車 飛行器 12

噪音來源 噪音來源 : ( 依音源規模 ) 13

噪音來源 不同音源之音能擴散 r r R R (a) 點音源 (b) 線音源 點音源以球面波向外擴散, 線音源以圓柱狀波向外擴散 14

依其頻率組成分類 噪音類別 單一頻率之噪音, 即純音 (Pure tone) 複合音 (Complex tone) 連續頻譜音 依聲音對時間變化分類 穩定性噪音 變動性噪音 衝擊性噪音 15 (a) 連續性穩定噪音 (b) 無規則連續變動性噪音 (c) 衝擊性噪音 圖來源 : 噪音振動控制, 高立圖書張錦松等著

影響噪音傳播的因子 介質移動 ( 風 ) 風向 16 音影區 (a) 風對音波的影響, 上風處向上偏折, 下風處向下偏折

溫度變化 影響噪音傳播的因子 氣溫向上減低 氣溫向上增加 音影區 (b) 正常溫度梯度下, 音波向上偏 (c) 逆溫狀況下, 音波會向下偏 17

影響噪音傳播的因子 障礙物 遇到質地堅硬表面光滑障礙物易反射 表面粗糙, 易散射 質地鬆軟 表面孔隙多, 易吸收或穿透 對波長較短音波 ( 高頻音 ) 影響明顯 18

噪音對健康之影響 噪音暴露與危害 1. 聽力損失 (hearing loss) 傳導性耳聾 (conduction deafness) 又稱傳音性聽力損失 神經性耳聾 (nerve deafness) 又稱感音性聽力損失 中樞性耳聾 (central deafness) 又稱聽語性聽力損失 19

噪音暴露與危害 噪音對健康之影響 20

噪音暴露評估 噪音暴露與危害 1. 總噪音暴露劑量 D C1 C2 D = 100( + + + T T 1 2 C T n n ) C 1 ~ C n 為在各噪音量下實際暴露的時間, T 1 ~ T n 表示在各噪音量下容許暴露的時間 ( 五分貝規則 ) 21

噪音暴露評估 噪音暴露與危害 2. 工作日時量平均音壓級 L TWA D L TWA = 16.61log10 + 90 ( db) 100 D 為上頁之總暴露劑量值 註 : 以五分貝規則, 累計工作時間內超過 80 分貝以上之總噪音暴露劑量, 再計算相當於 8 小時平均暴露之音壓級 22

噪音暴露評估 噪音暴露與危害 3. 均能音量 L eq L eq 1 = 10log T T P 2 0 2 P0 dt ( db) t 為時間變數,T 為時間範圍,P 為音壓 L eq 亦可以下式表示, 其中各音壓級所佔的時間分別為 t 1 t n, 時段內所有的音量均計之 = 10log 10 ( t 1 10 23 L 1 /10 L2 /10 + t 10 +... t 10 2 n L n /10 ) / T

噪音危害分析與預防 避免因噪音之遮蔽作用 (Masking) 影響到應有的警覺 噪音暴露之八小時日時量平均音壓級不超過 90 分貝 工作中無論任何時間不得有噪音峰值超過 140 分貝之衝擊性噪音, 或 115 分貝之連績性噪音, 否則應予防護 L TWA 超過 85 分貝, 或 D 超過 50% 時, 應戴用有效防護具 24

噪音危害分析與預防 在 85dB 以上為特別危害健康作業, 應每年一次特殊健康檢查, 新進或 調換工作者亦應於工作前實施 噪音暴露時, 應予必要防護 強度愈強傷害愈大 特定頻率對特定器官造成傷害 垂直較水平振動危害 暴露時間愈長, 傷害愈大 應注意分心現象所產生危害 25

噪音管制相關法規 工業噪音管制相關法規 主要法規 勞工安全衛生法 勞工安全衛生設施規則 主管機關 中央為行政院勞工委員會 直轄市為市政府 縣 ( 市 ) 為縣 ( 市 ) 政府 防止危害負責人 : 雇主 26

噪音管制相關法規 工作場所應辦理事項 因機械設備聲音超過 90 分貝時, 減少勞工噪音暴露時間, 使勞工噪音暴露工作日 8 小時 L TWA 以五分貝原則計算 強烈噪音之機械, 應予以適當隔離, 並與一般工作場所分開為原則 發生強烈振動及噪音之機械應採消音 密閉 振動隔離或使用緩衝阻尼 慣性塊 吸音材料等, 以降低噪音之發生 噪音超過 90 分貝場所, 應予標示週知 27

噪音管制相關法規 其他安衛相關法規 勞工健康保護規則 1. 噪音超過 85 分貝以上為特別危害健康之作業 2. 雇主僱用勞工從事噪音在 85 分貝作業時, 應於其雇時與每年定期實施特殊健康檢查 包括 (1) 作業經歷之調查 (2) 服用傷害聽覺神經藥物 外傷 耳部感染及遺傳所引起之聽力障礙等既往歷之調查 (3) 耳道物理檢查 (4) 聽力檢查 (Audiometry): 測試頻率至少含 500 1000 2000 3000 4000 及 6000 之純音, 並建立聽力圖 勞工作業環境測定實施辦法 LTWA 超過 85 分貝至少每六個月實施噪音之作業環境測 定一次 28

噪音管制相關法規 環境噪音管制相關法規 主要法規 噪音管制法 噪音管制法施行細則 主管機關 中央為行政院環保署 直轄市為市政府 縣 ( 市 ) 為縣 ( 市 ) 政府 管制對象 (1) 工廠 ( 場 ) (2) 娛樂場所 (3) 營業場所 (4) 營建工程 (5) 擴音設施 (6) 機動車輛 (7) 民用航空器 (8) 道路 鐵路 航空及其他交通噪音 29

噪音管制相關法規 環境噪音管制相關法規 管制區劃分 : 分為四類, 區內若有特別需要安寧之場所, 得將該場所之周界外五十公尺範圍內劃為特定管制區, 管制音量降低 5 分貝 罰則 : 違反者經當地主管機關限期改善, 若仍未符合管制標準, 依規定罰鍰, 再限期改善 逾期仍未符合管制標準者, 得按日連續處罰, 或令其停工 停業或停止使用, 至符合管制標準時為止 30

噪音管制相關法規 其他環境相關法規 1. 噪音管制法施行細則 2. 噪音管制標準 3. 環境音量標準 4. 機動車輛噪音管制標準 5. 民用航空器噪音管制標準民用航空器噪音管制辦法 6. 噪音管制區劃分原則 31

結語 聲音與我們的生活密不可分, 其是否為噪音會因人 時 事 地而異, 但在法規執行時必須有明確的規範及依據 經本章介紹, 噪音特性及其可能危害, 已有基本瞭解 今後應避免受到噪音的傷害, 做到自我的防護 32

參考文獻 Single, 2000,Noise Pollution and Control, 滄海書局 Smith,1996, Acoustics and Noise Control 2/e (TL), 滄海書局 台慶科技教育發展基金會,2005,94 年度 加強各類噪音陳情案件及噪音源之輔導與取計畫 ( 娛樂場所, 營業場所及營建工程 ), 台北市政府環境保護局 蔡國隆 王光賢 涂聰賢,2005, 聲學原理與噪音量測控制, 全華科技圖書公司 張錦松 韓光榮 張錦松,2004, 噪音振動控制, 高立圖書公司 33

敬請指教 34

第四章噪音量測 鄭詠仁主任 工研院能源與環境研究所工程及設備安全研究室 0

課程大綱 一. 噪音量測介紹 二. 振動量測介紹 1

一 噪音量測介紹 2

聲音的定義 人耳所聽到在介質中 ( 例如 : 空氣 水 ) 的壓力變化 可聽見聲音的頻率 (Hz) 範圍 20Hz---------20000Hz 可聽見聲音的大小 (decibel,db) 0dB-------140dB 同時聲音之變化會受到頻率與振幅的影響 3

音壓 (Sound Pressure) 聲音於介質內之壓力, 在大氣壓位準之上下變動所產生的交流壓力變化謂之音壓, 普通都以 P 表示之 ( 有效值 ), 單位為 Pa(N/m 2 ) 音壓在大氣壓上之變化 4

音壓級 (Sound Pressure Level) 一般是以 db 的大小來表示音壓的有效值 P(Pa), 它是以下列之式子來定義之 L P p 0 = = 20log 2 10 10 5 P P P a 0 ( = ( db) 20μP ( 人耳最小可聽到之音壓 ) a ) 5

常用的噪音量測設備 噪音計 (Sound Level meter ) 噪音劑量計 (Dose meter ) 噪音頻譜分析儀 (Frequency Analyzer ) 6

噪音計 (Sound Level Meter) 噪音計是種反應聲音變化的儀器, 以似乎人耳功能的方式來量取聲音之物理量 構造包含麥克風 處理單元與讀入 / 出單元 麥克風之功用是將聲音轉換成等值之電子 信號 7

麥克風原理 麥克風或稱微音器, 內有薄膜 (Diaphragm) 可將聲波轉換為電子訊號, 是噪音計中最重要之部份, 因此製造及設計時, 必須配合高度之技巧, 才能製造出靈敏度高之麥克風 8

噪音計內部電路構造 麥克風所產生的電量非常微小, 必須借助放大器來放大以達分析儀器可使用的程度 如果已知輸入的信號位準, 則可以使用衰減器來標定接收機信號強度表的刻度 頻率補正回路即一般所稱之頻率加權, 主要彌補人耳感受與實際量測值之差異 整流電路即一般所稱之時間加權, 用以修正量測設備與量測噪音反應時間之變化 F Impulse 9

麥克風之選用 一般性噪音量測選用 1/2 英吋麥克風 1 英吋麥克風適用較低頻音源, 雜訊亦較低 ¼ 英吋具較好之全向性功能. 其它考慮因素 極化電壓 動態範圍 戶外使用時應具防風防雨功能 頻率適用範圍 10

麥克風之方向性 麥克風對於不同角度來之聲音, 其回應並不完全相同, 在低頻時, 麥克對於各方向之反應結果良好, 然而, 對高頻率之聲音而言, 麥克風後方來的聲音其敏感感度就降低了 有些麥克風特別設計使某方向射音之回應變少, 此稱為方向性 此種麥克風不用於噪音測定 一般用於環境測定之麥克風必須選擇無方向性或直徑愈小愈好之麥克風 (Omnidirectional Microphone) 11

麥克風種類 壓電式麥克風 (Piezoelectric Microphone) ( 普通級噪音計 ) 動圈式麥克風 (Dynamic Microphone) 電容式麥克風 (Condenser Microphone) ( 精密級噪音計 ) 12

壓電式麥克風 ( 不外加電源 ) 工作原理 : 麥克風膜片受音壓作用力壓迫壓電材料產生電荷 優點 : 受環境溫溼度變化影響小 缺點 : 靈敏度較低, 易受外界振動影響 用途 : 水下麥克風 噪音計 助聽器 13

壓電式麥克風結構 14

動圈式麥克風 ( 免插電 ) 工作原理 : 利用聲波去推動震膜, 然後震膜帶動線圈, 利用磁力線的改變產生微弱的電壓 且電壓的產生正比於線圈的移動速度 優點 : 電性阻抗低, 電氣雜訊小, 噪音量測範圍可低至 20 分貝 動圈式麥克風被廣泛使用於舞台 錄音 廣播場所 膜片 音圈 磁鐵 輸出信號電壓 15

電容式麥克風 ( 供電 ) 工作原理 : 利用電容間的距離改變而產生電壓, 聲波一樣去推動鍍金的震膜, 而電容的兩塊金屬版的距離只要有些許的改變, 就會改變麥克風的輸出電壓 優點 : 頻率響應特性佳, 靈敏度高, 電氣雜訊低 缺點 : 對溼度較敏感 16

電容式麥克風結構 振動膜 絕緣 隔間 背極 外殼 靜壓平衡通氣孔 17

18 前置放大器 若麥克風是電容式時, 則因麥克風的輸出阻抗約有 10 4 MΩ 之高, 因此必須裝有前置放大器, 將阻抗變換為低阻抗, 一般其阻抗轉換常用低雜訊的 FET 源極隨耦器電路, 用負回授方式將其阻抗變為約 600Ω 左右, 放大倍率為 1 麥克風與前置放大器結合時需要電壓供應 前置放大器與麥克風需要接近

Noise Measurements Slow response ( 慢動反應 ) A-Weighting (A 加權 ) 19

噪音計聲調時間加權時間加權反應 慢加權 量測長時間的聲壓平均值 快加權 量測聲壓變化較快速的聲壓平均值 衝擊加權 其中 S L 之性質均為相同的上升與下降反應 20 I 具有快速上升反應, 慢速下降反應.

噪音計聲調頻率加權頻率加權反應 A 加權 利用等響度曲線度曲線中 40phon 的曲線簡化 B 加權 利用等響度曲線度曲線中 70phon 的曲線簡化 C 加權 利用等響度曲線度曲線中 100phon 的曲線簡化 Frequency Weighting Curves L p [db] 0-20 -40-60 Lin. D B C A B + C 10 20 50 100 200 500 1 k 2 k 5 k 10 k D A 20 k Frequency [Hz] 21

等響度曲線 聲音在不同頻率以及不同音壓級下建立的等響度值曲線 22

不同型式之噪音位準加權 噪音量測時需依據量測目的選擇合適之權衡電網 (Weighting), 其中最為人熟知的 A 權衡主要為模擬人耳對噪音之響度反應, 將低頻部分的音壓級貢獻忽略許多, 以人員為目的的測量常選擇使用 A 權衡進行 ( 對人體有影響使用 ) C 權衡, 是將極低頻與極高頻部分略為衰減, 常用作工程改善或機具調整前後之評估, 現今許多儀器皆有 L: 線性 (Linear) 可供選擇, 即為完全不予任何加權的裸值 D 權衡, 近年來為因應航空噪音量測所發展之權衡方式, 主要是針對高頻部分進行加權 另外,B 加權為一般聲壓之量測, 但現今已很少使用 有關 A B C 加權, 可參考 IEC60651 D 加權可參考 IEC60537 23

噪音計分類 根據 IEC651 及 804, 依照其測量精確度分為四類 Type 0 型 : 實驗室參考標準用, 主要頻率容許偏差為 + 0.7 db Type 1 型 : 屬精密測量, 用於實驗室或現場, 主要頻率容許偏差為 + 1.0 db Type 2 型 : 一般現場用, 主要頻率容許偏差為 + 1.5 db Type 3 型 : 僅用作初步判定噪音是否超過標準, 主要頻率容許偏差為 + 2.0 db, 目前已甚少使用此型噪音計 24

噪音劑量計 噪音劑量計又稱噪音暴露監測器 (Noise- Exposure Monitor), 可以積分一時段音壓位準函數, 時段可達 8 小時或更長時間, 測定值為劑量 D(Dose) 其基本功能為將噪音之 A 加權音壓位準, 經一特殊設計之積體電路予以累積並轉換為劑量 25

噪音劑量計測量方式 利用噪音計量測運轉中之機器 Sound level meter 26

頻譜分析儀 執行聲音量測中, 除了總和的聲壓值之外, 有時量測者有興趣的是某一個特別的頻率 頻帶中的振幅大小 此時就可借助頻譜分析儀來量測並評估訊號頻率位置與頻率分佈情形 FFT 頻譜分析儀是屬於一種定寬型的窄頻寬濾波器, 它可以將信號以極窄的頻寬即時的分析出來 27

噪音特性分類 穩定性噪音 : 變化起伏不大 變動性噪音 : 變化不規則且起伏甚大, 例如交通噪音 間歇性噪音 : 噪音發生時間不一定且間歇發生的噪音 衝擊性噪音 : 聲音達到最大振幅所需要的時間小於 0.35 秒 (1/4 秒 ), 且由尖峰質往下降低 20 分貝, 所需要的時間小於 0.5 秒者 若有多次衝擊噪音, 則兩次衝擊間隔不得少於一秒, 否則稱為連續性噪音 28

如何預防噪音 噪音源之隔離 包覆 噪音源之振動改善 物料運輸過程之改善 使用吸音材吸收噪音 ( 對低頻效果較好 ) 使用隔音材隔絕噪音 ( 對高頻效果較好 ) 29

噪音定義與法規標準 工業衛生定義為不需要的聲音 ; 噪音管制法定義為超過管制標準的聲音 ; 簡單的定義為一種可以引起心裡不愉快的聲音或生理影響的聲音均可稱為噪音 我國的法規 勞工安全衛生法設施規則 規定, 勞工工作場所因機械設備所發生之聲音超過 90 分貝時, 雇主應採取工程控制, 減少勞工噪音暴露時間, 應標示並公告噪音危害之預防事項, 使勞工周知 第 21 條規定, 噪音在 85 分貝以上之作業為特別危害健康之作業 又根據勞工安全衛生設施規則第 300 條的規定, 對於勞工 8 小時日時量平均音壓級超過 85 分貝或暴露劑量超過 50% 時, 雇主應使勞工戴用有效之耳塞 耳罩等防 音防護具 30

聽力保護計畫 目的在控制作業場所之噪音危害, 避免勞工因職業噪音暴露導致聽力損失 當進行噪音測定, 測定結果顯示作業場所員工暴露之噪音 8 小時日時量平均音壓級超過 85dB(A) 時, 應實施聽力保護計畫 落實完整的聽力保護計畫應包括 : 噪音作業場所調查與測定 ; 噪音工程控制 ; 勞工暴露時間管理 ; 防音防護具選擇及使用 ; 聽力檢查及其管理 ; 勞工教育訓練 ; 資料建立與保存等 7 部份 ( 資料來源 : 勞工聽力危害預防手冊, 勞工安全衛生簡訊第 32 期, 勞工安全衛生法施行細則 ) 31

無響室 (Anechoic Chamber) 無響室可區分為半無響室 (semi-anechoic chamber) 以及全無響室 (anechoic chamber) 兩種, 其差別在於全無響室六面皆具有吸音材料, 地板部分使用網狀地板 ; 而半無響室則是在地板上使用聲音完全反射的地板代替吸音材料 圖示 半無響室 32

參考文獻 蔡國隆 王光賢 涂聰賢," 聲學原理與噪音量測控制 ", 全華科技圖書股份有限公司,2005/4 夏侯淳 盛德恩 洪蓮潔," 振動測量的應用 ", 中國環境科學出版社, 1986/ 7 J.R. Hassall K. Zaveri, Acoustic Noise Measurements", Bruel & Kiaer, June 1988. 33

第五章噪音控制 華梅英副教授 東南技術學院環境與安全衛生工程系 1

授課大綱 噪音控制基本原則 噪音控制 吸音設施 噪音控制 遮音設施 噪音控制 - 消音器 主動式噪音控制 噪音控制實務與案例 結語 2

噪音控制基本原則 擬定控制計畫 現況背景調查 訂定噪音減量值 選定控制方法 擬定作業方式 執行管制工作 建立勞工聽力基本資料 擬定個人防護具使用計畫 評估管制工作之成效 進行勞工教育訓練 定期量測及記錄人員暴露量 3

噪音控制工作步驟流程 體認噪音現況, 規劃調查方式 法規及標準受影響勞工數可使用之經費技術能力材料效能空間容許量成本概算 現有噪音量量測及調查是否有噪音問題是估計噪音減低量決定噪音減量控制方法擬定該控制方法之作業方式人員協調與工作調度展開噪音控制工作監督各項控制工作之執行 勞工聽力測試 否 檢討原因 控制工作完成評估成效否是否仍有噪音問題定期監測噪音量及製作紀錄 是 4

噪音源防制 噪音控制基本原則 減少摩擦 減少振動 減少撞擊 減少共振體 減少高速氣流 汰換老舊設備 定期維護保養 5

噪音控制基本原則 傳音途徑防制 設置隔音設施 厚重密實, 傳送損失 TL 高之隔音設施 使用吸音設施 多孔軟鬆, 吸音係數高之吸音設施 利用控制室遙控 阻隔機械與操作人員, 以遙控操作 6

噪音控制基本原則 行政作業管制與人員防護 作業適度調整 遠離高噪音區 分時段進入高噪音區 暴露時間管理 人員輪調 加派人手, 減低個人劑量 機械設備使用時間管理 高噪音機械分開放置 錯開高噪音機械運轉時間 佩戴聽力防護具 耳塞, 耳罩, 頭盔, 特殊防護具 7

噪音控制 - 吸音設施 吸音材使用時機 音源與人必須處於同一室 吸音材音能散失原理 黏滯流動損失 介質於內部孔隙流動之邊界層損失 介質與結構相對速度大, 吸音效果佳 內部摩擦損失 彈性結構被音波壓縮, 彈回耗能 相連孔隙多, 材料厚, 效果好 8

噪音控制 - 吸音設施 吸音材料特性 結構與特性 質輕多孔 ( 表面孔隙與內部孔隙相連 ) 柔軟具彈性 適度之比流動阻力 9

噪音控制 - 吸音設施 吸音材料特性 種類與材質 玻璃纖維 岩棉 植物纖維 纖維素纖維 彈性泡棉 厚重的布料或地毯 其他 ( 如汽車用的交錯壓縮棉織物 消除高速高溫氣流金屬纖維結構體 ) 10

噪音控制 - 吸音設施 常用吸音材及設施 常用材料 玻璃棉天花板及屋頂用棉片 資料來源 : 台達公司網站管路用玻璃纖維覆蓋材 資料來源 : 友仁企業公司網站資料來源 : 南亞公司網站資料來源 : 坤家耐熱材料公司網站金屬燒結多孔吸音板玻璃布天花板鉛纖維不織布 11

物 噪音控制 - 吸音設施 常用吸音材及設施 - 常用材料吸音效果 質 有彈性的樹脂黏合玻璃纖維 堅固的玻璃纖維板 密度 lb/ft 3 厚度 in 16~48 0.5~6 厚度 in 1 2 2 隨意入射吸音係數 (No.4 安裝 ) 密 八頻帶中心頻率 Hz 度 lb/ft 3 25.12.28.73.89.92 25.24.77.99.99.99 48.22.89.99.99.99 125 250 500 1000 2000 4000 32~96 0.5~2 1 96.08.25.74.95.97.99 塑成板 0.5~1 1 289.20.18.64.61.59.56 交錯植物纖維黏緊之堅固結構體開放孔隙彈性聚胺基甲酸脂泡棉現場噴布之纖維泥漿 12.93.99.99 385 1~3 2 385.32.37.77.99.79.88 29~40 0.25~2 1 29.22.35.60.98.94.99 161~321 0.5~1.5 1 193.08.29.75.98.93.76

噪音控制 - 吸音設施 常用吸音材及設施 常用吸音設施 較低架構吸音板 懸掛式吸音障板 懸掛吸音板垂直與水平裝設情形 資料來源 : 噪音振動控制, 張錦松等著 13

噪音控制 - 吸音設施 常用吸音材及設施 常用吸音設施 資料來源 : 東光公司網站 屋頂之鋁纖吸音板 資料來源 : 友仁公司網站 裝於屋頂與牆壁之柔軟吸音毯及吸音板 資料來源 : 富三公司網站 噴結棉與懸掛式障板 牆壁之吸音棉 14

常用吸音材及設施 吸音設施安裝 材料厚度 噪音控制 - 吸音設施 吸音頻率 表面塗裝 直接置於背牆表面, 無空氣空間 點狀接合, 與背牆有 0.32cm 空氣空間 以金屬懸吊系統支持, 有 40.6cm 空氣空間 釘於 2.5cm 7.6cm 木條, 與 背牆有 2.06cm 空氣空間 0.32cm 空氣空間 資料來源 : 噪音振動控制, 高立圖書張錦松等著 15

噪音控制 - 吸音設施 常用吸音材及設施 不同安裝方式比較 吸音率 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0 125 250 500 1000 2000 4000 NRC 頻率, 赫 點狀連接木條安裝懸吊安裝 資料來源 : 噪音振動控制, 高立圖書張錦松等著 16

噪音控制 - 遮音設施 遮音材使用時機 音源與人可以分隔二室 遮音材遮音原理 阻擋音波穿過 防止介質進入材料內部, 遮音效果佳 為音波良好反射體 增加音波傳送損失 TL 1 I i = 10 log( ) = 10 log( ) = Li Lt ( db) τ I τ 為音傳送損失係數, 為穿透音強 It 與入射音強 Ii 之比值 t 17

噪音控制 - 遮音設施 遮音材遮音原理 音傳送等級 (STC) 音傳送等級 STC 之分級效果 STC 效果 25 = 普通說話能夠很清淅地聽懂 30 = 大聲說話能夠聽的相當清淅 35 = 大聲說話聽得見, 但是聽不清 42 = 大聲說話聽起來像是在嘟囔 45 = 必須使勁才能聽見大聲說話. 48 = 有些大聲說話幾乎聽不見 50 = 大聲對話聽不見 18

噪音控制 - 遮音設施 遮音材遮音原理 質量率 符合效應 不同材料受到之符合效應資料來源 : 噪音振動控制, 高立圖書張錦松等著 19

遮音材料特性 結構與特性 噪音控制 - 遮音設施 質重無孔隙 堅硬無彈性 高密度 20

噪音控制 - 遮音設施 遮音材料特性 種類與材質 鋼鐵板 鉛 木心板 石膏板 鋼筋混凝土 磚頭 其他 ( 如石板 ) 21

噪音控制 - 遮音設施 常用之遮音設施 中空板或三明治板 單牆或土堤 隔音窗 隔音牆 綠景隔音 安裝應注意 尺寸厚度 欲遮斷之音頻率 22

消音器原理 噪音控制 - 消音器 消音器主要是將介質流動時所產生的音波予以衰減或消散 使用對象 管路 幫浦 風扇 消音器種類 散失型消音器 襯砌吸音材料將音能吸收 散失型消音器 資料來源 : 噪音振動控制, 高立圖書張錦松等著 23

消音器種類 反應型消音器 噪音控制 - 消音器 使氣流流速突然變化 分散流動方向 擾亂流動 增加阻力等方式, 達到消減音量的目的 反應型消音器 資料來源 : 噪音振動控制, 高立圖書張錦松等著 24

噪音控制 - 消音器 已商業化的消音器 資料來源 : 噪音振動控制, 高立圖書張錦松等著 25

主動聲音衰減工程 主動式噪音控制 產生與噪音相反音波, 以抵消之 主動式控制四部分 控制範圍對象 感知器偵測波動 驅動器發出音波 控制器主控運作 對象 機艙, 廠房, 戶外, 風管, 耳罩 26

噪音控制實務 廠房噪音 ( 音源控制 ) (a) (b) 或 (c) (d) 降低音源噪音的幾項措施 27

噪音控制實務 廠房噪音 ( 傳音途徑 ) (a) 減少接點數可減少傳音 (b) 同時防震 吸音 隔音 (c) 隔音門可阻斷聲音傳送資料源 :Smith, 滄海書局 Acoustics and Noise Control (d) 機械之消音箱 (e) 機械之防音外罩 (f) 大型機械之防音罩 28

噪音控制實務 管路噪音 ( 音源控制 ) (a) 突擴式改成漸擴式 (b) 規則穩定亂流改成小型不規則擾流 0 資料來源 : 噪音原理與控制, 蘇德勝著, 臺隆書局

噪音控制實務 管路噪音 ( 音源控制 ) (c) 風扇位置調整與亂流分離, 彎角變圓滑 (d) 煙囪外加螺旋式導流板 1 資料來源 : 噪音原理與控制, 蘇德勝著, 臺隆書局

噪音控制實務 管路噪音 ( 音源控制 ) (e) 減緩管線彎角, 增加閥間距離 (f) 孔蝕現象所產生的噪音可加裝活動鐵片以防止 2 資料來源 : 噪音原理與控制, 蘇德勝著, 臺隆書局

噪音控制實務 管路噪音 ( 消音設施 ) (a) 空調管常用之消音箱 (e) 包覆管線之防音罩 (f) 管線之防音罩 (d) 大型管常用之消音箱 (e) 排放管常用之消音管 (f) 排放口常用之消音箱 管路常用之減音設施 3

冷却水塔 噪音控制案例 (a) 資料來源 : 台北市環保局 ( 詳本文 ) (b) 資料來源 : 台北市環保局 ( 詳本文 ) 圖 5.12 冷卻水塔的噪音防制實例 資料來源 : http://web.my8d.net/ur88/kwm 4 (c) (d) 資料來源 : 五和防音技術顧問公司 ( )

抽風機 噪音控制案例 軟性連結 圖 5.13 排風機之噪音控制工程 5 資料來源 : 台北市環保局 ( 詳本文 )

噪音控制案例 螺絲廠機械噪音防制 資料來源 : 劉碧發, 勞工安全衛生研究季刊 91.12 第十? 第四期 圖 5.15 打頭機 ( 左 ) 與輾牙機 ( 右 ) 噪音量測點 ( 由上方俯視 ) 6

噪音控制案例 螺絲廠機械噪音防制 ( 續 ) ( 吸音及隔音 ) ( 隔氣密 ) 音罩鐵殼( 輾牙機噪音防制 ) ( 打頭機噪音防制 ) 圖 5.16 螺絲廠輾牙機與打頭機噪音防制 7 隔音罩鐵殼 資料來源 : 劉碧發, 勞工安全衛生研究季刊 91.12 第十? 第四期

噪音控制案例 螺絲廠機械噪音防制 ( 續 ) 打頭機測點改善前 (db) 降低值 (db) 輾牙機測點改善前 (db) 降低值 (db) 1 88.1 7.4 1 83.6 7.8 2 88.5 10.0 2 82.9 5.0 3 88.8 7.9 3 82.8 5.5 4 90.0 11.5 4 85.3 8.8 5 87.3 8.9 5 81.3 7.8 6 87.8 9.5 6 82.0 7.9 8 7 88.9 14.9 8 90.5 16.7 9 94.0 19.7

結語 噪音控制方式有許多, 應首先考慮降低音源, 其次行政作業管制或使用吸音 隔音設施, 最後才進行個人防護具的使用 每一控制個案受經費 空間 減音量 背景條件等因素而異, 應於事前進行客觀 仔細的規劃及調查, 再選定最經濟 可行且有效的防制方式 9

參考文獻 張錦松 韓光榮 張錦松,2004, 噪音振動控制, 高立圖書公司許勝雄 彭游 吳水丕,2004, 人因工程, 滄海書局蔡國隆 王光賢 涂聰賢,2005, 聲學原理與噪音量測控制, 全華科技圖書公司台慶科技教育發展基金會,2005,94 年度 加強各類噪音陳情案件及噪音源之輔導與取計畫 ( 娛樂場所, 營業場所及營建工程 ), 台北市政府環境保護局蘇德勝,1992, 噪音原理及控制, 臺隆書店五和防音技術公司網站 :http://www.wuhoaco.com.tw/ 友仁企業公司網站 :http://www.friend-t.com.tw/front/bin/home.phtml 技嘉公司網站 :http://www.oc.com.tw/readvarticle.asp?id=7096 快好耐公司網站 :http://www.trieee.com/chuansheng/front/bin/home.phtml 東光公司網站 : http://www.tung-kung.com.tw 富三公司網站 :http:// www.fuh3.com.tw/noise_example.pdf 台達公司網站 :http://www.ttc.com.tw 坤家耐熱材料公司 :http://www.kujaweb.com 南亞公司 :http://www.npc.com.tw/dwd/index.htm 劉碧發, 螺絲廠設備噪音改善案例, 勞工安全衛生研究季刊,2002, 第十巻第四期,32-332 10

敬請指教 11

第六章振動基本原理與危害 彭彥惇 工業技術研究院能源與環境境研究所 0

6. 振動基本原理與危害 6.1 振動基本原理 6.1.1 振動之定義 6.1.2 振動物理特性 6.2 振動對健康之影響 6.2.1 全身振動危害 6.2.2 局部振動危害 6.2.3 其他振動危害 6.3 振動法規介紹 6.3.1 國外振動勞工衛生相關法規 6.3.2 國內振動勞工衛生相關法規 6.4 危害案例 6.5 結語 1

6.1 振動基本原理 6.1.1 振動之定義 1. 振動 2. 振動系統 3. 振幅 4. 週期 5. 頻率 6. 振動來源 6.1.2 振動物理特性 1. 振動基本單位 2. 時域與頻域 3. 共振 2

1. 振動 最簡單的定義 : 振動是一物體相對於某一個參考點作往復式的移動 參考點 3

1. 振動 若以一個彈簧質量塊為例, 可以將質量塊上下振動以時間和位置來表示 時間 參考點 T 4

2. 振動系統 一個振動系統可分成三種部分 系統質量 m (mass) 系統勁度( 剛性 )k (spring) 及系統阻尼 c (damping) 質量 勁度及阻尼的大小會影響到振動的強度及週期 天花板 k c m 5

3. 振幅 振動幅度 (amplitude) 簡稱振幅, 代表振動的大小或強度 振幅? 振幅? 振幅? 6

3. 振幅 振幅強度可用三種物理量來表示, 有位移 速度及加速度三種 振幅大小有幾種較常用的表示方式 : Peak 值 ( 簡稱尖端值 ) Peak to Peak 值 ( 簡稱 P-P 值 ) Root-Mean-Square 值 ( 簡稱均方值 ) 7

(1)Peak 值 振幅 P 值的定義為自參考點至最大振動量 ( 峯值 ) 的大小 ( 峯值 ) ( 參考點 ) P 值 P 值 8

(2) Peak to Peak 值 振幅 P-P 值的定義為兩次最大振動量 ( 峯值 ) 間的大小 ( 峯值 ) P 值 P-P 值 9

(3) Root-Mean Mean-Square 值 振幅 RMS 值的定義為將振動的數值平方相加後平均再開根號, 其公式如下 : RMS = x 2 1 + x 2 2 + x n 2 3 + L+ x 2 n x 表示振動位移量,n 表示資料點數 10

(3) Root-Mean Mean-Square 值 若以正弦波來表示的話, 其換算的關係式如下 : P-P 值 = 2 P 值 P 值 = 1.414 RMS 值 RMS 值 P 值 P-P 值 11

4. 週期 振動是週 a 而復始 相對於一個參考點往復來回的運動模式, 往復來回一次的時間稱之為一個週期 週期 12

5. 頻率 頻率 : 在某一個特定的時間單位內所發生的振動次數或週期數 頻率單位 : Hz 指每秒鐘所發生的振動次數或週期數 13

6. 振動來源 振動之來源可分為自然與人為振動源 自然振動源 自然界存在之振動, 如風力 水流 雨雪 地震 火山及動物等現象造成之振動 人為振動源 人力所產生之振動, 包含使用工具 交通運輸等方式產生之振動 14

振動基本單位 - 位移 描述振幅強度可用三種物理量來表示, 分別為位移 速度及加速度 位移 物體振動時相對於某一參考坐標系的位置移動, 單位是公尺 (m) 在描述振動機器的穩定性和隔振的效果方面常用此物理量 15

振動基本單位 - 速度 加速度 速度 物體振動時位移的時間變化率, 單位是每秒公尺 (m/s) 噪音與微振動領域常使用此物理量 加速度 物體振動速度的時間改變率, 稱為加速度 單位為每平方秒公尺 (m/s 2 ) 我國勞工安全設施規則中振幅採用的物理量即為加速度 另外測定振動對人的影響時, 也常用重力加速度 (g) 作為單位 16

振動基本單位 - 分貝 在振動測量和分析中, 常用 db 值 ( 分貝值 ) 做為振幅單位, 其換算公式則為 : db = 20 log 10 ( a / a ref ) 其中 a ref 稱為參考基準量或基準振動加速度, 有 ISO 及日制等不同標準 CNS-7130 與 JIS 採用 : a ref = 10-5 m/sec 2 ISO-2631 則規定為 : 10-6 m/sec 2 17

幅強度2. 時域與頻域 - 時域 振動資料可以採用時域與頻域兩種表示法 一般直接由量測儀器所取得的為時間歷時與振幅強度的相關資料 直接以時間為座標展開即稱為時域表示法如下 : Tim e [S ec] 時間振 18

2. 時域與頻域 - 頻域 以頻率 (f) 為座標軸來表示其與振幅強度之間關聯之資料稱為頻域資料 振幅強度 f 頻率 19

2. 時域與頻域 - 頻域 簡單的時域資料, 可以輕易的判別出其振動頻率的大小 如振動波形為一正弦波時, 很容易可以由時域資料的圖形判斷出系統振動的頻率 0 2 4 6 8 T [Sec] 0.5Hz 20

2. 時域與頻域 - 頻域 但當系統所產生出來的時間波形為複雜的時間歷時而不是單純的正弦波時, 系統的振動頻率便難以取得 T =? 21

2. 時域與頻域 - 傅利葉轉換 (Fourier transform) 科學家傅利葉提出一個想法, 將複雜的時間歷時分解成不同頻率與振幅的正弦波組成 任意訊號可以經過轉換後產生無數個正弦波, 當正弦波訊號被分解開來之後, 每個正弦波的頻率就能很容易的計算出 此種訊號轉換的過程, 我們稱之為 傅利葉轉換 (Fourier transform) 由所有正弦波所組成的一個新的訊號圖, 我們稱此訊號圖為頻譜 (Spectrum) 22

三分之一八音度頻帶 振動危害相關法規中頻率採用的表示法是三分之一八音度頻帶 ( 或稱三分之一八度音頻或稱八度音階或稱倍頻 ) 三分之一八音度頻帶表示法源自於八音度頻帶 八音度頻帶來源是由於耳朵所能聽到的頻率從 20Hz~20kHz, 若把頻率拆得太細在描述聲音上會太複雜 所以取 8 個中心頻率 (Center Frequency) (63, 125, 250, 500, 1k, 2k, 4k, 8k) 來簡潔地描述聲音 23

三分之一八音度頻帶 以八度音頻表示之頻譜圖 db 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Frequency (Hz) 24

三分之一八音度頻帶 此表示法與一般窄頻 (Narrow band) 表示法的不同在於其頻域的切割不為等距 頻率越小時, 切割的區間越窄 ; 反之頻率越大時, 切割的區間越大 此表示法適合表現一般振動中, 低頻所佔能量較高, 高頻所佔能量較低的物理特性 25

三分之一八音度頻帶 八音度頻帶中心頻率相互間的關係式如下,n+1 項的頻率值為 n 項的兩倍 : center(n+1) = center(n) 2 center(n-1) = center(n) / 2 其每一音頻的上下界公式如下 : lower(n) = center(n) / 2 1/2 upper(n) = center(n) 2 1/2 26

三分之一八音度頻帶 將八音度頻帶的頻率間隔再分割為三份, 即稱為三分之一八度音頻 每一音頻的中心頻率為八度音頻乘上 2 的三次方的整數倍 中心頻率之數值為 (Hz): (, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1k, 1250, 1.6k, 2k, 2.5k, 3.15k, 4k, 5k, 6.3k, 8k, 10k, ) 27

三分之一八音度頻帶 以三分之一八音度頻帶表示之頻譜圖 RMS Velocity 31.5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Frequency (Hz) 28

三分之一八音度頻帶 三分之一八音度頻帶其中心頻率相互間的關係式如下 : 1/3 center(n-1) = 1/3 center(n) / 2 1/3 1/3 center(n+1) = 1/3 center(n) 2 1/3 其每一音頻的上下界公式如下 : 1/3 lower(n) = 1/3 center(n) / 2 1/6 1/3 upper(n) = 1/3 center(n) 2 1/6 29

共振 所謂共振 (Resonance) 就是當系統所受之強迫振動 (forced vibrations) 頻率與系統本身之自然頻率 (natural frequency) 正好接近或相同時所產生的現象 一般來說共振會對機械和結構造成很大危害, 對人體亦可能造成傷害 因此盡量避免共振的發生 防止共振措施有改變機械設備的結構, 使其自然頻率避開激振頻率 ; 或採用減振裝置 ; 或運轉過程中快速通過共振區 30

6.2 振動對健康之影響 6.2.1 全身振動危害 1. 人體全身振動 2. 危害範圍程度 3. 防護措施 6.2.2 局部振動危害 1. 人體局部振動 2. 危害範圍程度 3. 防護措施 6.2.3 其他振動危害 1. 其他振動危害 2. 勞工暴露時間管理 31

6.2 振動對健康之影響 振動對健康之影響可分為三類 : 局部振動 : 又稱手 - 手臂振動 (Hand/Arm Vibration, HAV) 全身振動 (Whole-body vibration, WBV): 指整個人體暴露於振動 振動經由身體不同支持位置傳遞整個人體 暈車症 : 交通工具行進引起之低頻振動 (0.1~0.315Hz) 32

1. 人體全身振動 引起全身振動的頻率範圍在 1 ~ 80 Hz 之間, 在立姿時振動經由腳 坐姿時經由臀部 臥姿時經由支持的物體等傳遞方式傳到整個人體 全身振動危害主要發生於長時間作業且振動量高的大型車輛司機如曳引貨櫃拖車 長途貨運卡車 南北線大型客運車 砂石貨車 火車及車輛系營建大型機械等, 當司機操作方向盤之同時, 車體之振動經由坐墊 臀部傳遞至整個人體如中樞脊椎系統 各器官系統而引起共振 33

1. 人體全身振動 頭 眼球 內眼 肩膀 肺胸壁下手臂手 - 手臂 脊柱 腹部 手掌 坐下 腳 (2-20Hz) 模擬人體之質量 - 勁度 - 阻尼系統 站立 34

2. 危害範圍程度 長期暴露於全身振動對脊椎骨及末梢神經系統的危害最大, 其次是消化系統 末梢靜脈 女性生殖系統及前庭器官 全身振動與下背痛 坐骨神經痛及脊椎系統退化性的變化如腰椎間盤等疾病有強烈的因果關係 暴露於全身振動脊柱發生退化及變形的發生率較高 暴露於全身振動引起消化系統障礙的發生率亦相當高 對女性生殖系統的危害則包括月經障礙 容易流產 懷孕不正常 35

3. 防護措施 全身振動危害防止的方法有 : (1) 隔絕振動源 (2) 操作裝置遠離振動面 (3) 維護保養 (4) 減少暴露時間 36

1. 人體局部振動 手 - 手臂振動之影響頻率為 6.3~5000Hz 勞工用手緊握動力手工具從事職業工作時, 振動的能量將以波動的型式, 藉由固體介質從振動源傳遞至操作者的手及手臂系統甚至是全身 37

1. 人體局部振動 手 - 手臂振動作業分佈概略表 工具類型 分佈行業 ( 振動來源 ) 1. 氣動手工具 橡膠工人 石頭切割工 鍋爐製造工 造船工人 割草工 鉸釘工 汽車裝配工 2. 振動手工具 鋼鐵工人 機械加工 鐵路砸道工 郵差工 ( 機車把手 ) 3. 鑽孔機具 營造工人 ( 氣動鑽孔 ) 礦工( 鑿岩機具 ) 家俱製造 水電 工 4. 研磨機具 鑄造工人 石材加工 營造研磨工 5. 鏈鋸 伐木工人 木材加工 6. 破碎機 營造工人 ( 混凝土破壞機 ) 7. 電動手工具 電子零件裝配工 機械維修工 38

2. 危害範圍程度 當勞工使用振動手工具時, 振動的能量會經由手工具傳到手及手臂 長時間的暴露會導致 (1) 末梢循環障礙 (2) 末梢神經障礙 (3) 肌肉骨骼障礙 以上的障礙統稱振動症候群 振動所引起的末梢循環障礙主要包括皮膚溫下降, 遇寒冷刺激後皮膚溫不容易恢復, 振動亦會引起手指動脈強烈收縮, 手指動脈阻力增加及血流減少, 嚴重時導致白指病發作 39

2. 危害範圍程度 振動引起的白指症 (Vibration-induced white finger,vwf) 或稱為振動症候群 (Vibration Syndrome) 主要症狀為手指等末梢部位出現指尖或手指全部發白 冰冷, 同時產生針刺 麻木 疼痛的感覺, 常因劇烈振動而影響皮下組織, 使血管痙攣 血液循環變差 血流量減少而發作 由於 VWF 為一複雜現象, 其正確病理原因尚未為人知, 懷疑係手部長期暴露於振動及寒冷環境下所造成, 故白指症常見於寒冷環境中使用振動手工具的工人 40

2. 危害範圍程度 手臂振動暴露引起末梢循環機能障礙分級表 分級 嚴重程度 症狀描述 0 正常 沒有症狀 1 輕度 偶爾手指變白, 但僅一隻或多隻手指的指尖 2 中度 偶爾手指變白, 但僅一隻或多隻手指遠端及中段指節 ( 少數發生在近端 ) 3 重度 經常手指變白 大多數手指的全部指節均罹患 4 極重度症狀同分級 3, 但合併指尖皮膚營養性的變化 41

2. 危害範圍程度 手臂振動暴露引起末梢感覺神經機能障礙分級表 分級症狀描述 0SN 有振動但無症狀 1SN 間歇性手指麻木, 合併有或沒有手部刺痛 2SN 間歇性或持續性手指麻木, 合併感覺遲鈍 3SN 間歇性或持續性手指麻木, 合併手部觸覺或靈巧度降低 42

3. 防護措施 局部振動危害的防護措施有 : (1) 使用振動較輕之振動工具 (2) 振動工具適當整備與防護具使用 (3) 操作振動工具適當操作姿勢 (4) 調整操作振動工具作業時間 (5) 操作人員健康檢查與體溫保溫工作 採取預防措施的同時, 振動手工具的保養及改良也不容忽視 保養得當的器械, 可以有效減少振動量 43

2. 勞工暴露時間管理 作業勞工於工作日中, 利用作業時間與暴露振動量之調配, 既利用輪班 工作調整及程序調整管理等方式, 減少勞工每日所暴露的振動劑量, 以符合相關法令之規定及確保勞工作業之安全與健康 主要項目如下 : 工作調整 勞工輪班 程序調整 以自動化作業替代 44

1. ISO 2631 全身振動暴露評估 ISO 2631/1-1985 提出三軸方向每天暴露時間由 1 分鐘至 24 小時的相關評估界線 (1) 疲勞- 降低效率境界 (2) 暴露限值 (3) 減低舒適境界 45

1. ISO 2631 全身振動暴露評估 ISO2631 規定全身振動之座標系統方向, 原點為心臟, 水平方向包括 X 軸與 Y 軸,X 軸為背到胸,Y 軸為右到左側 垂直方向 Z 軸為腳到頭 46

全身振動 Whole-Body Vibration Acc. Limits Z-AxisZ 47

全身振動 Whole-Body Vibration Acc. Limits Z-AxisZ 48

全身振動 Whole-Body Vibration Acc. Limits X&Y-Axis 49

全身振動 Whole-Body Vibration Acc. Limits X&Y-Axis 50

手 - 手臂振動 Hand-Arm Vibration ISO 5349 ISO 5349 規定手 - 手臂振動的座標系統方向, 其原點為第三掌骨的頭 51

手 - 手臂振動 Hand-Arm Vibration ISO 5349 ISO 5349(1986 年 ) 所提出局部振動的評估主要是依據每天的暴露量,4 小時被用來作為評估的依據 每天的暴露是以 4 小時的頻率加權等值的加速度均方根值來表示 由於人體對不同頻率的局部振動的敏感度並不一致, 故在評估振動對人體的影響時, 對不同頻率的振動亦給予不同的加權, 到目前為止認為 8~16Hz 的局部振動對人體的危害最大 52

手 - 手臂振動 Hand-Arm Vibration ISO 5349 頻率加權曲線 (ISO 5349) 頻率加權值 三分之一八音度頻帶中心頻率 53

手 - 手臂振動 Hand-Arm Vibration ISO 5349 ISO 5349 未規定每日暴露及加速度之安全暴露限值, 只提供在各種暴露情況下可能在若干年內會罹患白指病的機率 下圖表示勞工長期暴露於某一振動量下, 引起第一期白指病之機率 圖中水平軸表示 4 小時的頻率加權加速度的均方根值 縱軸表示罹患白指病之暴露年數 四條斜線則代表罹患白指病的百分率 54

手 - 手臂振動 Hand-Arm Vibration - Exposure Time 暴露時間與暴露人員出現白指病百分率曲線 55

ACGIH 美國工業衛生技師委員會 (ACGIH) 的局部振動恕限值是將振動暴露量以 ISO5349 建議的方式, 經頻率加權處理後, 以單一數值表示 大多數的勞工重複地暴露低於此振動恕限值 (Thresholds Limit Value, TLV), 不致對手指造成嚴重之傷害 ACGIH HAV TLV 暴露值 總每日暴露期間 主要成分加速度之 RMS 值, m/s 2 4 到少於 8 小時 4 2 到少於 4 小時 6 1 到少於 2 小時 8 少於一小時 12 56

ACGIH ACGIH WBV TLV 暴露值 總每日暴露期間 主要成分加速度之 RMS 值, m/s 2 8 到少於 16 小時 2.2 4 到少於 8 小時 3.4 2.5 到少於 4 小時 4.8 1 到少於 2.5 小時 8.1 25 分到少於 1 小時 12.1 16 分到少於 25 分 14.4 1 分到少於 16 分 19.2 57

2002/44/EC on vibration 歐盟在 2002 年 6 月 25 日首先通過條約 2002/44/EC 有關振動危害的最低健康與安全要求而, 在 2003 年 2 月 6 日又通過噪音的相關條約 2003/10/EC 相關條文如下 : Hand-arm vibration (HAV): (a) the daily exposure limit value (8h period) shall be 5 m/s 2 (b) the daily exposure action value (8h period) shall be 2,5 m/s 2 Whole-body vibration (WBV): (a) the daily exposure limit value (8h period) shall be 1,15 m/s 2 or a vibration dose value of 21 m/s 1,75 (b) the daily exposure action value (8h period) shall be 0,5 m/s 2 or a vibration dose value of 9,1 m/s 1,75 58

6.3.2 國內振動勞工衛生相關法規 1. 全身振動暴露 第三百零一條雇主僱用勞工從事振動作業, 應使勞工每天全身振動暴露時間不超過左列各款之規定 : 一 垂直振動三分之一八音度頻帶中心頻率 ( 單位為赫 Hz) 之加速度 ( 單位為每平方秒公尺 m/s 2 ), 不得超過表一規定之容許時間 二 水平振動三分之一八音度頻帶中心頻率之加速度, 不得超過表二規定之容許時間 59

1. 全身振動暴露 - 垂直方向 垂直方向全身振動暴露最大加速度值 m/s 2 8 小時 4 小時 2.5 小時 1 小時 25 分 16 分 1 分 1.0 1.26 2.12 2.80 4.72 7.10 8.50 11.20 1.25 1.12 1.90 2.52 4.24 6.30 7.50 10.00 1.6 1.00 1.70 2.24 3.80 5.60 6.70 9.00 2.0 0.90 1.50 2.00 3.40 5.00 6.00 8.00 2.5 0.80 1.34 1.80 3.00 4.48 5.28 7.10 3.15 0.710 1.20 1.60 2.64 4.00 4.70 6.30 4.0 0.630 1.06 1.42 2.36 3.60 4.24 5.60 5.0 0.630 1.06 1.42 2.36 3.60 4.24 5.60 6.3 0.630 1.06 1.42 2.36 3.60 4.24 5.60 8.0 0.630 1.06 1.42 2.36 3.60 4.24 5.60 10.0 0.80 1.34 1.80 3.00 4.48 5.30 7.10 12.5 1.00 1.70 2.24 3.80 5.60 6.70 9.00 16.0 1.26 2.12 2.80 4.72 7.10 8.50 11.20 20.0 1.60 2.64 3.60 6.00 9.00 10.60 14.20 25.0 2.00 3.40 4.48 7.50 11.20 13.40 18.00 31.5 2.50 4.24 5.60 9.50 14.20 17.00 22.4 40.0 3.20 5.30 7.10 12.00 18.00 21.2 28.0 50.0 4.00 6.70 9.00 15.00 22.4 26.4 36.0 62.0 5.00 8.50 11.20 19.00 28.0 34.0 44.8 80.0 6.30 10.60 14.20 22.16 36.0 42.4 54.0 60

1. 全身振動暴露 - 水平方向 水平方向全身振動暴露最大加速度值 m/s 2 8 小時 4 小時 2.5 小時 1 小時 25 分 16 分 1 分 1.0 0.448 0.710 1.00 1.70 2.50 3.00 4.0 1.25 0.448 0.710 1.00 1.70 2.50 3.00 4.0 1.6 0.448 0.710 1.00 1.70 2.50 3.00 4.0 2.0 0.448 0.710 1.00 1.70 2.50 3.00 4.0 2.5 0.560 0.900 1.26 2.12 3.2 3.8 2.0 3.15 0.710 1.120 1.6 2.64 4.0 4.72 6.30 4.0 0.900 1.420 2.0 3.40 5.0 6.0 8.0 5.0 1.120 1.800 2.50 4.24 6.30 7.50 10.0 6.3 1.420 2.24 3.2 5.2 8.0 9.50 12.6 8.0 1.800 2.80 4.0 6.70 10.0 12.0 16.6 10.0 2.24 3.60 5.0 8.50 12.6 15.0 20 12.5 2.80 4.48 6.30 10.60 16.0 19.0 25.0 16.0 3.60 5.60 8.0 13.40 20 23.6 32 20.0 4.48 7.10 10.0 17.0 25.0 30 40 25.0 5.60 9.00 12.6 21.2 32 38 50 31.5 7.10 11.20 16.0 26.4 40 47.2 63.0 40.0 9.00 14.20 20.0 34.0 50 60 80 50.0 11.20 18.0 25.0 42.4 63.0 75 100 62.0 14.20 22.4 32.0 53.0 80 91.4 126 80.0 18.00 28.0 40 67.0 100 120 160 61

2. 局部振動暴露 第三百零二條雇主僱用勞工從事局部振動作業, 應使勞工使用防振把手等之防振設備外, 並應使勞工每日振動暴露時間不超過下表規定之時間 : 局部振動每日容許暴露時間表水平及垂直各方向局部振動最大加每日容許暴露時間速度值公尺 / 平方秒 (m/s 2 ) 四小時以上, 未滿八小時 4 二小時以上, 未滿四小時 6 一小時以上, 未滿二小時 8 未滿一小時 12 62

6.5 結語 振動在勞工工作中常常接觸到的現象, 不適當的長期使用振動手工具勞工或駕駛車輛性機械之司機會產生振動症候群 雖然此症狀不會立刻影響勞工生命, 卻會影響勞工生活品質, 甚至造成職業失能或終身殘疾 且若有症狀發生時, 往往無法僅以藥物治療, 尚須伴隨復健等治療才得以痊癒, 此危害不可輕視 63

參考文獻 [1] 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所, 人因工程肌肉骨骼傷害預 防指引,1992 [2] 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所, 職業性手臂振動症候群預 防手冊,1998 [3] 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所, 振動作業危害預防技術手 冊,IOSH89-T-037,2000 [4] 葉文裕, 振動危害預防概要, 振動危害預防成果研討會,2002 [5] 盧士一, 振動危害工程控, 振動危害預防成果研討會,2002 [6] C.M.Harris & C. E. Crede, Shock and Vibration Handbook, 2nd ed., McGraw-Hill Co., New York, 1976. [7] Patrick Guillaume, Trillingen, akoestiek en geluidshinder- Mechanical vibration and acoustics, 2005 [8] 勞工安全衛生研究所網站,http://www.iosh.gov.tw/ [9] 智慧藏百科全書網站,http://www.wordpedia.com/ [10] 交通部高速鐵路工程局, 何謂振動? 如何因應?, http://www.hsr.gov.tw 64

第七章振動量測介紹 鄭詠仁主任 工研院能源與環境研究所 工程及設備安全研究室 0

振動的概念 機械振動 : 是物體在一定位置附近所作的週期性往復的運動 機械振動系統 : 就是指圍繞其靜平衡位置作來回往復運動的機械系統, 單擺就是一種簡單的機械振動系統 構成機械振動系統的基本要素有慣性 恢復性和阻尼 慣性就是能使系統當前運動持續下去的性質, 恢復性就是能使系統位置恢復到平衡狀態的性質, 阻尼就是能使系統能量消耗掉的性質 1

振動環境模擬試驗 其意義為在實驗室模擬近似實際的振動環境下對被研究對象進行考核, 以確定其承受振動能力的試驗 根據推力和頻率範圍選擇合適的激振設備是在實驗室內再現振動環境的核心 激振系統主要包括三大部分 : 激振器 功率放大器和控制器 2

振動和激振器 如果知道了系統的輸入 ( 激勵 ) 和輸出 ( 響應 ), 就可以求出系統的數學模型, 也即動態特性 振動系統測試就是求取系統動態特性的一種試驗方法 為了完成上述測試任務, 一般說來測試系統應該包括下述三個主要部分.. 3

(1) 感應部分實現對被測系統的激勵 ( 輸入 ), 使系統發生振動 它主要由感應信號源 功率放大器和激振裝置組成 (2) 拾振部分拾振器大多數與振動物體表面接觸, 檢測並放大被測系統的輸入 輸出信號, 並將信號轉換成一定的形式 ( 電信號或直接圖示 ) (3) 分析記錄部分將拾振部分傳來的信號記錄下來供以後分析處理或直接近行分析處理並記下處理結果 它主要由各種記錄設備和頻譜分析設備組成 4

振動的感應 一 穩態正弦激振方法 這是一種測量頻率響應的經典方法, 它提供给被測系统的感應信號是一個具有穩定振幅值和頻率的正弦信號, 測出感應大小和響應大小, 便可求出系统在該頻率點處的頻率響應的大小 感應系统一般由正弦信號發生器 功率放大器和电磁激振器组成, 測量系统由跟蹤濾波器 峰值电壓表和相位計组成 5

二 瞬態感應方法 瞬態感應方法給被測系統提供的感應信號是一種瞬態信號, 它屬於一種寬頻帶感應, 即一次同時給系統提供頻帶內各個頻率成份的能量和使系統產生相應頻帶內的頻率附應 因此, 它是一種快速測試方法 同時由於測試設備簡單, 靈活性大, 故常在生產現場使用 目前常用的瞬態感應方法有快速正弦掃描 脈波錘擊和階躍鬆弛感應等方法, 下面分別討論和介紹 6

三 快速正弦掃描 這種測試方法是使正弦感應信號在所需的頻率範圍內作快速掃描 ( 在數秒鐘內完成 ), 激振信號頻率在掃描週期 T 內成線性增加, 而振幅值保持恆定 掃描信號的頻譜曲線幾乎是一根平坦的曲線, 從而能達到寬頻帶感應的目的 7

幅值 時間 時間壓程 幅值 頻率 頻譜 8

四 階躍鬆馳感應 階躍鬆弛感應定義在實際應用中, 常常是用一根剛度很大質量很輕的張力弦透過力傳感器對系統預加載, 然後突然切斷張力弦 9

五 脈波錘 脈波錘是一種產生瞬態感應力的激振器, 它由錘體 手柄和可以調換的錘頭和配重組成, 通常在錘體和錘頭之間裝有一個力傳感器, 以測量被測系統所受錘擊力的大小 一般來說, 錘擊力的大小是由錘擊質量和錘擊被測系統時的運動速度決定的 感應的頻率範圍主要由接觸表面剛度決定, 錘頭的材料越硬則脈波的持續時間越短, 上限額率 fe 越高 為了能調整感應頻率範圍, 通常使用一套不同材料的錘頭 10

11

當用脈波錘進行衝擊感應時, 它相當於對被測系統施加了一個半正弦波的力脈波, 如圖 (a) 所示 該類脈波的頻譜如圖 (b) 所示, 在小於上限頻率 fe 的頻段內, 脈波的頻譜基本上是平坦的,fe 以後迅速下降 一般來說, 錘頭的材料越硬則脈波的持續時間越短, 上限額率 fe 越高 12

振動測量系統 為適應各種場合振動測量的需要, 目前用於振動測量的傳感器已不下幾十種, 其都是採用慣性原理的絕對式傳感器 其分類有依被測參數來分類 ( 例如 : 位移 速度 加速度等 ) 依作用原理來分類 ( 例如 : 壓電傳感器 ) 13

測振傳感器 分類..接觸式和非接觸式 按殼體的固定模式可分為相對式和絕對式 機械振動是一種物理現象, 而不是一個物理參數, 和振動相關的物理量有振動位移 振動速度 振動加速度等, 所以振動測試是對這些振動量的檢測, 它們反映了振動的強弱程度 14

各種傳感器 (Transducer) 將振動的現象傳換為電子訊號的工具 速度計 (Velocity transducer) 壓電式加速度計 (Piezo Type Accelerometer) 電容式加速度計 (Capacity Type Accelerometer) 窩電流式位移計 (Eddy Current Proximeter) 電容式位移計 (Capacity Proximeter) 15

速度計 (Velocity Transducer) 最古老的振動傳器之一 目前尚在使用的應用 : 地震 動平衡 電廠機械 優點 : 容易製作 感度高 不需電源供應器 缺點 : 體積 重量大 頻寬響應不良 (10~1kHz) 16

壓電式加速度計原理 質量塊 電壓陶瓷 運動方向 運動物體 電極 17 當被測物體加速度運動時, 放在上面的質量為 m 的質量塊夾在中間的壓電陶瓷片產生壓力 F, 由於壓電效應, 在陶瓷片的上下電極有電壓輸出, 此電壓與應力成正比, 而應力又與加速度 ( 也即被測物體的加速度 ) 成正比, 因而可以測得的輸出電壓求得運動物體的加速度

壓力式加速度計 目前最廣為使用的一種傳感器 壓電材料 : 極化過的陶瓷 石英, 受應力作用時會有電荷輸出 18

壓電式加速度計 兩種主要類型電荷型 : 適合高溫用電壓型 : 適合一般用 優點 : 頻寬高質量 體積小價格合宜安裝容易 缺點 : 低頻響應有先天上的限制 19

振動單位選用原則 根據頻率來選擇 加速度 : 高頻區域適用 速度 : 代表一般中低頻帶 位移 : 代表低頻的振動 傳感器的選擇適用上述原則 常常需要兩種以上單位一起配合使用較為妥當 20

振動分析儀器 (1) 模擬式分析儀器 模擬式分析儀器的核心是一個可調帶通濾波器, 它只允許振動信號中某一較窄頻帶內的信號通過, 這個較窄的通頻帶可在整個感興趣的頻率範圍內連續調節, 這樣我們就能獲得各個通頻帶內的振動值 21

數字式分析儀器隨著電腦設備的發展和快速傅利葉變換 (FFT) 技術的出現, 各種數字式分析儀器已被廣泛地使用 與模擬分析儀相比, 它們具有分析精度高 速度快 適應性強 功能齊全等優點 22 振動分析儀器 (2)

振動記錄儀器 電平記錄儀器 是將信號先平均然後在已有刻度的記錄紙上自動畫出測量結果 它可畫出時間的函數, 也可畫出頻率的函數 這樣既節約了時間又直接提供了可供將來參考的記錄文件 23

振動量測方法 振動運動量的測量 ( 振動位移, 振動速度和振動加速度 ) 振動系統動態特性參數的測試 ( 振幅 相位 時域 ) 振型的測定 ( 李沙育圖形法 正交分量法 多點激振法頻閃攝影法與激光全息攝影法 ) 振動信號的數字分析法 24

噪音計之聲壓測定結果評估 量測操作過程若有規範圍遵循則依標準程序進行, 如果沒有標準要求時, 則可自行訂定合理標準程序, 包含麥克風以待測物位置 距離 時間 設備等參數 聲壓量測的部份, 以 ISO11200 系列最常被使用 ISO11200( 機器與設備聲壓值於工作地點和其它特定位置之測定方法 ) 系列中, ISO11201 為工程等級, 必須要在接近自由音場中執行量測 ;ISO11202 精密等級較低, 可以在一般的室內或是室外量測 ; 在現場量測希望得到一個好的結果便遵循 ISO11204 25

噪音劑量計之測定結果評估 噪音劑量計可顯示出目前作業人員已經承受多少百分比的標準噪音計量, 其暴露噪音量與暴露時間比率, 可採用 3dB 4dB 或 5dB 的交換原理, 即暴露噪音量增加 3dB 4dB 或 5dB 時, 暴露時間需減半 舉例而言, 用 5dB 交換原理所設計的噪音劑量計, 在 85dB 的環境下暴露 4 小時所量測得到的劑量與 90dB 的環境下暴露 2 小時所量測的劑量相同 台灣採用 5dB 原理, 而歐洲採用 3dB 原理 另外噪音劑量計的規格要求, 可參考 IEC61252 或是 ANSI S1.25 等標準 26

參考文獻 1. 蔡國隆 王光賢 涂聰賢," 聲學原理與噪音量測控制 ", 全華科技圖書股份有限公司,2005/4 2. 夏侯淳 盛德恩 洪蓮潔," 振動測量的應用 ", 中國環境科學出版社,1986/7 3. J.R. Hassall K. Zaveri,"Acoustic Noise Measurements",Bruel & Kjaer,June 1988. 27

第八章振動控制 彭彥惇 工業技術研究院能源與環境研究所 0

8. 振動控制 8.1 振動控制種類 8.1.1 主動控制法 8.1.2 被動控制法 8.1.3 控制法比較 8.2 減振原理 8.2.1 元件結構 8.2.2 吸振器 (absorber) 8.3 隔振原理 8.3.1 阻尼 8.3.2 振動隔離器 (vibration isolation) 8.3.3 耗能元件 8.4 振動危害控制 8.4.1 降低振動源強度 8.4.2 全身振動之減振控制方法 8.4.3 局部振動之減振控制方法 8.5 結語 1

8.1 振動控制種類 8.1.1 主動控制法 1. 何謂主動控制 2. 控制特性 8.1.2 被動控制法 1. 何謂被動控制 2. 控制特性 8.1.3 控制法比較 2

8.1 振動控制種類 振動的控制方法主要為 : 被動式 (Passive) 控制 主動式 (Active) 控制 傳統振動問題之防治, 大多使用被動式的控制方式, 將隔振元件與吸振材料之組合體, 置於振動源或是對振動敏感的精密儀器設備的基座上, 利用吸振材料的將振動能量吸收或由隔振元件予以隔絕 3

8.1.1 主動控制法 1. 何謂主動控制 振動的主動式控制 (active control) 是指利用系統外部輸入的激振的能量來抵銷原本物體的振動, 以達到降低振動的效果 2. 控制特性 主動式控制需有外加電能或動力來驅動致動器, 隨著振動大小 頻率的轉變, 可利用機械式或搭配感測器來調整控制力的大小 頻率, 減低系統的振動 其特性為控制效果佳, 但費用較為昂貴, 外加能量消失時即不具控制效果 4

8.1.2 被動控制法 1. 何謂被動控制 無須外加能量輸入來進行振動控制者稱為被動式控制 一般在系統中加入阻尼 加入消耗系統能量元件 引入吸振器 (absorber) 或使用振動隔離器 (vibration isolation) 或改變元件的結構等, 皆為被動式控制 2. 控制特性 被動式控制無須外加能量即可進行控制, 因此其為一個全時的減振措施, 不因外加能量的消失而失效 但因其控制之參數特性在設計時便已經決定, 因此無法隨系統的運轉而更改 某些附加的控制元件亦會隨時間老化疲勞而失去效果 5

8.1.3 控制法比較 理論上減少振動的方法有 : 1. 降低振動源強度 : 將各式彈簧 氣體或液體的阻尼器在機械設備設計製造時裝入, 以減低振動強度 2. 隔離振動源 : 在機械設備外部裝設隔離設施, 將振動的能量吸收 反射, 或將振動的傳遞路徑阻隔, 以避免振動的能量傳遞 6

8.1.3 控制法比較 3. 干擾傳播過程, 使其衰減或隔絕 : 在機械設備旁加設隔音牆 吸音牆 或減振牆, 以干擾其傳播過程, 使其儘速衰竭 4. 保護受體, 降低外界的振動強度 : 對振動敏感之受體, 穿戴或加入隔振保護, 使其加速衰減 主動式控制多半使用在第一種方式, 被動式則四者皆有使用 7

8.2.1 元件結構 機械設備元件不平衡或其自然振頻正好與週邊環境或激振力頻率相當時, 會因運轉不平衡或共振現象而產生巨大的振動 改善系統之結構特性可以大幅降低振動源的產生 如轉動的或往復運動的機械, 提高其部件的精度, 改善機器的慣性平衡 避免裝置組合不良, 即可達到減振目的 8

8.2.2 吸振器 (absorber) 吸振系統或稱吸振器, 是由彈性元件與質量元件串聯組合而成, 通常分為被動式吸振器和主動式吸振器兩大類 調節吸振器的共振頻率到需要減振的系統的臨界頻率, 則可達到控制振動的目的 主動式吸振器通常用於被動式吸振器不易控制的低頻振動, 例如對精密儀器的減振, 直昇飛機中人員和儀錶的減振, 飛機駕駛員座位的減振等 9

8.2.2 吸振器 (absorber) 吸振系統示意圖 吸振器位移 吸振器系統 主系統位移 激振力 主系統 10

8.3.1 阻尼 阻尼是通過黏滯效應或摩擦作用把振動能量轉換成熱能而耗散的措施 在振動源外部結構加入阻尼, 能抑制振動物體產生共振和降低振動物體在共振頻率區的振幅, 並減小結構在共振頻率附近的振動, 減少結構聲的傳播和輻射 阻尼力通常是速度的函數, 阻尼係數越小, 振幅的衰減越慢, 反之阻尼係數越大, 振幅的衰減也越快 阻尼材料包含有高分子材料 ( 如橡膠 塑料等 ), 還有高阻尼合金 陶瓷等 11

8.3.2 振動隔離器 (vibration isolation) 振動隔離器是利用振動元件間阻抗的不匹配, 以降低振動傳播的設備 常應用在振動源附近, 把振動能量限制在振源上, 不向外界擴散, 以免激發其他構件的振動 也應用在需要保護的物體附近, 把需要低振動的物體同振動環境隔開, 避免物體受振動的影響 12

8.3.3 耗能元件 在運動過程可中消耗系統能量之元件稱為耗能元件, 前述兩種減振裝置皆可視為一種耗能元件 耗能元件不一定需要阻尼的存在, 質量塊的運動或結構彈性的變形皆可消耗能量 13

8.4.1 降低振動源強度 機械設備設計時即應考量將機械操作的振動量儘可能降低 即使使用振動源隔離裝置作為減振裝置, 仍不可以此裝置來替代機械的減振設計 14

8.4.2 全身振動之減振控制方法 全身振動之減振控制採用隔離振動源方式來進行, 大多數的職業性全身振動都是經由座椅來傳導, 因此工程改善方法就從座椅的減振措施著手 座椅本身結構特性會決定共振的發生與否及其振幅的大小, 一般座椅的共振頻率都在低頻的區域, 大約在 4Hz 左右 振幅擴大量是由阻尼所決定, 若座椅之減振器 (cushion) 阻尼較高則共振時的振幅擴大幅度較小, 但在高頻率時的振動傳遞率 (transmissibility) 也會隨之增加 15

8.4.2 全身振動之減振控制方法 1. 座椅振動隔絕 (vibration-isolation of seats): 在座椅下裝置振動隔絕器 其振動隔絕效率可由其座椅有效振幅傳遞率 (seat effective amplitude transmissibility; SEAT) 來表示一簡單的量化指標 2. 懸吊座椅 (suspension seats): 所謂懸吊座椅就是在座位面 ( 或座板 ) 底下有 一獨立的懸吊機構 16

8.4.3 局部振動之減振控制方法 1. 內阻尼 (internal damping) 處理 : 這是工具設計人員最常使用的方法, 亦即在工具之外殼內部與振動零件之間, 置入阻尼材料, 吸收振動手工具在運轉時的振動能量 2. 外阻尼處理 : 在工具外罩與工具把手之間置入阻尼材料, 或在工具把手披覆一層黏彈性材料 (visco-elastic materials), 如披覆橡膠之減振把手 (cushioned handles), 減振把手雖可降低高頻率振動的傳導, 但卻有引發低頻率振動共振的問題 17

8.4.3 局部振動之減振控制方法 3. 穿戴防振手套 (1) 防振手套可提供所有手 - 手臂症候群頻率範圍足夠的阻尼 (2) 且具有操作工具所需安全與效率靈活度的最小厚度 (3) 手套需符合 ISO 10819 規範 (4) 中頻帶範圍 16-400Hz 傳遞率必須小於 1.0, 且高頻帶範圍 100-1600Hz 傳遞率必須小於 0.6 (5) 彈性或阻尼材料必須放置於手套的手掌 手指與拇指位置 18

8.4.3 局部振動之減振控制方法 防振手套 資料來源 :http://www.hatch-corp.com/ 19

台南科學工業園區減振工法 複合式減振工法複合式減振工法 主動減振 以基礎加勁構造降低振動源之振動量並改變頻譜 被動減振 以彈性減振牆阻絕振動傳輸路徑 本工法理念係採用主 被動減振兼具之複合式防制工法 20 電子化政府入口網站 http://gina.nat.gov.tw

減振工法規劃理念 電子化政府入口網站 http://gina.nat.gov.tw 21

彈性減振牆施作位置標準示意圖 高鐵路權線 高鐵 18 M 13.4 M 高鐵路權線 約大約 45 45 公尺 M 高鐵 C L 彈性減振牆 圍籬 圍籬 10~20 M 4~15 M GL.+0.00 M 環東路 原始地面 D S T t G w N C HPL&HL 45 M 15 M 圖例 : Wm,W,w: 自來水管線 G : 瓦斯管線 T,t : 電話管線 S : 污水下水道 HPL&HL : 高低壓電纜 D : 排水管線 N : 氮氣管線 C : 第二電信管線 GL.-45.0 M 1.2 M 連續壁彈性材 南科園區活動網站 22

8.5 結語 振動控制的方式與裝置相當多樣化, 針對不同的振動型態與機械形式 維修空間等考量, 會有不同的設計 無論是減振 隔振等裝置, 基本上皆為質量 阻尼 彈簧三者的搭配, 藉由不同的彈性 剛性和阻尼效果, 將振動能量吸收 阻隔或反射, 以達到降低振動的效果 但無論是何種設計, 首要目標即是滿足相關勞工安全法規的需求, 以保護振動機械的操作及附近人員, 避免其受到振動的危害 23

參考文獻 [1] 胡世明 劉玉文 何先聰 : 動力手工具局部振動及其對人體危害之評估, 技術學刊,1989, 第四卷, 第三期 :219-226 [2] 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所, 人因工程肌肉骨骼傷害預防指引,1992 [3] 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所, 職業性手臂振動症候群預防手冊,1998 [4] 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所委託研究報告, 重覆性職業傷病監視研究 : 手 手臂振動作業暴露,IOSH86-M122,1996 [5] 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所, 振動作業危害預防技術手冊,IOSH89- T-037,2000 [6] 何先聰, 測定評估與法規介紹, 振動危害預防成果研討會,2002 [7] 劉玉文, 振動測定與實習, 振動危害預防成果研討會,2002 [8] W. T. Thomson, Theory of Vibration with Application, 2nd ed., Prentice- Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1981. [9] Patrick Guillaume, Trillingen, akoestiek en geluidshinder-mechanical vibration and acoustics, 2005 [10] 勞工安全衛生研究所網站,http://www.iosh.gov.tw/ [11] 智慧藏百科全書網站,http://www.wordpedia.com/ [12] HumanVibration.com http://www.humanvibration.com 24

報告完畢 謝謝! 25