什麼是 A 加權？

A 加權是一種常見的頻率加權方法，可套用至任何捕捉到的聲音，使其對應人耳可以聽到的音量。發出的聲音具有廣泛的頻率範圍，麥克風捕捉的聲音與人耳捕捉的聲音不同。理論上，人耳只能聽到介於 20 至 20,000 赫茲之間的聲音，而且對 250 至 5,000 赫茲範圍的頻率非常敏感，對較低和較高頻率的敏感度則較低。

因此，對聲音中的每個頻率套用特定加權，能讓該頻率的聲級更恰當地反映對聲音音量的實際感知。根據聲音的響度範圍和預期應用領域，國際標準 IEC 61672:2003 中定義了不同類型的加權，但 A 加權是最常用的加權方法。A 加權基本上是一種頻率濾波器，橫跨我們可以聽到的頻率範圍，並允許以 dB(A) 為單位進行聲級測量。

聲壓級 (SPL) 在傳統上是用分貝 (dB) 為尺度來測量。其特徵是聲波對空氣施加的壓力量。聲音測量設備會記錄並標示所有頻率的 dB(SPL) 值。A 加權反映每個頻率對人耳感知的相對影響。從聲波進入我們耳朵的那一刻起，到大腦最終判斷它是聲音，聽覺系統在這個過程中作為自然濾波器，對某些頻率較敏感，對其他頻率則反之。

A 加權的常見應用領域

雖然頻率加權系統有許多不同類型，但 A 加權已成為判斷聽力損害和噪音健康影響，以及測量多種噪音汙染類型 (例如工業或環境噪音) 的常見標準。

廣泛應用 A 加權噪音測量的領域包括：

• 能源產業中的電動機和幫浦噪音
• 汽車和運輸產業中的汽車噪音、振動與聲振粗糙度 (NVH)
• 航太與國防產業中的無人機、飛機與直升機噪音
• 生產線噪音等級
• 建築噪音等級
• 建築物內的內部噪音等級
• 消費性產品噪音，包括風扇和不同的廚房家電 (例如冰箱)
• 對公民和野生動物的環境噪音汙染 (例如靠近機場和鐵路)
• 音訊設備中的低強度噪音

dB 和 dB(A) 之間的差異

相較於使用 dB 表示的未加權測量，dB(A) 加權測量更能代表您實際可以聽到的聲音。這表示兩種聲音可能有相同的 dB 等級，但 dB(A) 等級不同。為了在產品開發或系統設計過程中確保客戶滿意度，會使用 A 加權值，因為它代表人類的最佳舒適度。研發部門大量使用 dB(A) 尺度，以符合內部規格和各種產業法規。例如，歐盟的所有車輛都需要獲得認證，證明行駛噪音等級在特定操作條件和麥克風位置測量時，不會超過規定聲級 (取決於車輛類型)。這些認證的測量值通常以 dB(A) 表示。

A 加權已問世將近一個世紀，可追溯到 Harvey Fletcher 和 Wilden Munson 在 1933 年進行的感知響度基礎研究。1936 年，A 加權曲線完整建立，當時 Fletcher-Munson 的等響度線 (也稱為等響度曲線) 作為美國國家標準協會 (ANSI) 標準發佈。隨著時間推移，這些曲線已更新並作為國際標準化組織 (ISO) 226 標準發佈，並在 2003 年更新了最新版本：ISO 226:2003。IEC 61672:2003 現在定義聲級計中使用的所有曲線，這些聲級計提供從 A 加權到 C 加權 (dB(C)) 測量的加權頻率測量。

Fletcher-Munson 等響度線可對應人耳在不同頻率下的響度感知方式。它會以 1000 赫茲的參考頻率，比對耳朵靈敏度與各種純音等級。A 加權是以對應 40 phon 的反等響曲線為基礎，即在 40 dB (SPL) 下，1000 Hz 純音所感知到的響度。這相當於中等安靜的聲音。舉例來說，在 40 dB(SPL) 下以 1000 Hz 播放的純音，其音量聽起來與在 250 Hz 或 8000 Hz 下 50 dB(SPL) 的純音相同，因為它們的響度等級同為 40 phon，且由於此等級是 A 加權的基本曲線，因此其 dB(A) 等級相同。

如果 A 加權急劇下降到 10 kHz 以上，則可以更接近反向 40 方等響度曲線，但陡峭濾波器多年來都難以製造。現在有濾波器 (例如 ITU-R 468 曲線) 可以凸顯範圍 1-9 kHz 的頻率，但它們很少整合至大多數聲級計，標準 A 加權方法多年來一直保持不變。

A 加權已成為最常用的頻率加權方法，目前已在許多聲級計中使用。除了 A 加權之外，B 加權也獲得廣泛使用，其他加權 (如 C 加權、D 加權、G 加權和 Z 加權) 則較少見。選擇使用哪種加權，取決於應用領域和聲音的音量。如果音量非常低或非常高，則會套用不同的加權，以更準確對應人耳的靈敏度。 

以下概述如何使用每種頻率加權方法。

• A 加權：用於日常中度噪音。
• B 加權：符合 70 phon 等響度線，涵蓋中高音量範圍。它可用於測量車輛內部噪音、職業噪音或公共噪音。
• C 加權：符合 100 phon 等響度線，涵蓋極高音量。由於 C 加權的形狀更平坦，其主要用於測量寬頻噪音的聲級計上，但也可用於測量建築設備發出的極大噪音。
• D 加權：用於特定應用領域，例如測量飛機噪音。
• G 加權：用於在人耳無法聽到的次音波範圍內進行測量，例如潛艇、通訊和 Wi-Fi。
• Z 加權：也稱為零加權，因為它是沒有濾波器的平坦頻率響應。

振動聲學模擬可用於模擬來源層級和系統層級的來源噪音，以瞭解該聲音將如何影響人類的舒適度。大多數模擬都以 dB(SPL) 執行，然後進行濾波以獲得 dB(A) 值。使用模擬可以產生的部分聲音範例包括：

• 兩個零件或元件在運動時接近彼此，例如變速箱中的齒輪齒互相咬合，進而產生聲音。
• 會產生聲音的其他元件運動。
• 物體碰撞或掉落時的衝擊音。
• 流體通過管道、渦輪，流經風扇內部或空腔內部的運動。
• 電動機的聲音。
• 不同元件的振動及其壓力輸出。
• 聲音壓力從來源傳播到耳朵或其他接收點。

這些聲音來源全都可以使用 Ansys 工具模擬 (例如 Ansys Mechanical、Ansys Motion、Ansys Fluent 以及 Ansys LS-DYNA 軟體)，然後在 Ansys Sound 應用程式中進行分析，以瞭解如何在不同產業應用 A 加權。使用模擬有助於在聲音管制法規範圍內開發產品，並確保產品的聲級不會讓使用者或其附近的任何人感到不適。

如果您想深入瞭解如何使用模擬方法設計不同元件和產品，且不會產生噪音 (即使是對客戶無害的噪音)，請立即聯絡我們的技術團隊。

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