《振動噪音科普專欄》一般有興趣的【頻率】範圍是多少?


一般有興趣的【頻率】範圍是多少?

前文提到:【頻率】(frequency),常用的單位是,Hz=cycle/sec,赫茲=/秒。以及各種頻率的名詞,那麼一般有興趣的【頻率】範圍是多少?

這個提問,就要看問的是哪一個面向的疑問?

以人耳可以聽到的【頻率】範圍來說,一般認定是20~20,000 (Hz),所以有關機器噪音、環境噪音、交通噪音、勞工安全聽力保護,舉凡跟人有關的聲音都在20~20,000 (Hz)這個【頻率】範圍。

在音樂或是樂器聲學領域,也是在20~20,000 (Hz)這個【頻率】範圍。人對不同聲音【頻率】的感受程度是不同的。一般而言,人耳對低【頻率】的聲音比較不敏感,在1,000 (Hz) 左右的【頻率】聲音比較敏感,到高【頻率】的聲音又不敏感,所以,已有研究指出人耳對不同聲音【頻率】的聽力閥值曲線(hearing threshold),我們另文再討論。

如果,我們有興趣的是振動議題,又特別對人身體暴露在振動環境的影響,例如:搭車、搭飛機、搭船,或者是司機、駕駛員長時間暴露在振動的環境,那麼環境振動對人體有感受及影響的【頻率】範圍是多少呢?

1985年版的ISO 2631-1 人體全身振動暴露的危害評估規範來看,界定評估的【頻率】範圍在1~80 (Hz)之間。我國在【勞工安全衛生設施規則】第301條,則是參考1985年版的ISO 2631-1,訂定了全身振動暴露量的規範。

1997年版的ISO 2631-1,則變更【頻率】範圍為0.1~400 (Hz)ISO 2631-1規範提供了振動對人體全身之影響,包括:健康(health)、舒適度(comfort)、感受度(perception)、以及暈車(motion sickness)的規範與評估方法。ISO 2631-1依照人體不同姿勢,包括:坐姿、立姿及臥姿;對縱向(x)、側向(y)及垂直方向(z)的振動加速度評估均有相關規定。

除了人體全身振動暴露之評估外,ISO 5349-1也有手部振動暴露量之規範與評估方法。與勞工安全與健康議題直接相關的手臂振動(hand arm vibrations, HAVs),例如操作手動工具,如果長時間暴露在高振動環境會引發手部病變,一般稱為振動引起的白指症(vibration-induced white finger, VWF)

手臂振動的影響【頻率】範圍在6.3~5,000 (Hz),主要【頻率】加權曲線在8~1000 (Hz),一般認為8~16 (Hz) 是主要對人體危害最大的【頻率】範圍。

又,如果有興趣探討的是機器的振動呢?首先,要推算的是機器的【轉速頻率】,因為轉子機械都會有倍頻的效應,如果轉子速度是3600 (RPM),其【轉速頻率】f=RPM/60=3600/60=60 (Hz),依實際結構系統特性,除了主要的【轉速頻率】一倍頻率外,從數倍、到數十倍的【轉速頻率】,都可能是有興趣的頻率範圍。

本單元在此總結一下有關【頻率】範圍的基本概念:

1.        聲音:人耳可以聽到的【頻率】範圍來說,一般認定是20~20,000 (Hz)
2.        人體全身振動:我國在【勞工安全衛生設施規則】第301條,則是參考1985年版的ISO 2631-1,評估的【頻率】範圍在1~80 (Hz)之間。1997年版的ISO 2631-1,【頻率】範圍則變更為0.1~400 (Hz)
3.        人體手部振動:影響【頻率】範圍在6.3~5,000 (Hz),主要【頻率】加權曲線在8~1000 (Hz),一般認為8~16 (Hz) 是主要對人體手臂危害最大的【頻率】範圍。
4.        轉動機械:如果轉子速度是3600 RPM,其【轉速頻率】f=3600/60=60 (Hz),依實際結構系統特性,除了主要的【轉速頻率】一倍頻率外,從數倍、到數十倍的【轉速頻率】,都可能是有興趣的【頻率】範圍。

本單元嘗試對不同議題之有興趣的【頻率】範圍作介紹,希望對讀者有幫助。

以上個人看法,請多指教!

王栢村

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