前言
观察今日现场噪音的处理，大都针对噪音源或以被动式方法进行噪音的防治，但在噪音源的改善方面，其处理并不方便，主要原因是现场的机械在设计上均已定型，欲对其结构加以改良，实有其困难度，若改良不佳甚至可能影响机构的原始性能；在被动式噪音防治方面，一般吸音材料的吸音能力主要集中在高频部份，对低频噪音的处理，若要达到噪音控制效果时，通常需要厚大的吸音材料，颇占空间，此为被动式噪音技术的缺点。
而主动式噪音控制则能弥补被动式噪音技术的缺点，适用于低频噪音的消除，其对气流管道的噪音消除已有良好的效果；观察国内外文献，发现今日主动式噪音控制研究大都集中应用在管道及密闭空间，对于三维空间的主动噪音防治，则较易实现于小区域的噪音消除，缺乏实际的应用价值。本研究以消除三维空间音场的噪音为主要目的，利用被动式的吸音原理，配合管道主动式噪音消除技术，组成具空间噪音消除功能的“吸音墙”，进而达到三维空间的噪音消除控制。
主动式吸音墙
2.1设计概念
一般吸音材料对于低频噪音的消除难以解决，故产生主动式噪音的控制方法来防治音场的低频噪音。但是，主动式的噪音控制方法只能针对「小范围特定区域」进行噪音控制，因此对于整体空间音场的噪音防治，在实施上有其困难性，为此本研究乃试行利用管道主动噪音的控制方式，先将三维空间的噪音，利用管道的限制，使变成为一维噪音，而后再予以进行主动噪音消除。
主动式吸音墙的概念，在于当声音到达管道的前缘时，声音经由管道的限制而成为一维噪音，若于管道中加入主动噪音控制技术，将传导至管内的能量予以消除，使声音在到达管道后端时能量即被削减至零，这也就表示声音完全被管道吸收，具有类似吸音材料的功能。
因此，若将数组一维管道组合起来，使其形成一堵圆管墙，也因为各圆形管道内的噪音可利用主动噪音技术令以消除，整个圆管墙面就如同一片吸音墙，只要噪音传播至吸音墙，即能被有效消除，此法解决了主动噪音控制在三维空间不易实现的困难，如图1。
本研究主要利用管道的主动式噪音控制技术，由多数管道组合并搭配主动式噪音消除技术形成主动式吸音墙。为了增强吸音墙的功能，同时考虑加强了以下几点设计：
1、隔音设计：
(1)管道组合之后，管道与管道间会有（1-π/4）* D2的空隙，D为管径，为了避免噪音经由此部份进入，影响控制效果，故需使用钢板或隔音能力好的材料，将此部份封闭，以避免上述问题的产生。
(2)因为在空间音场里，噪音在每一处都是存在的，因此需使用隔音材料，将吸音墙后端包围起来，形成集音箱，如图2所示。
利用隔音材料具有遮挡声音的效果，使得主动式吸音墙主体噪音以外的外来噪音，会因受到隔音材料的遮音效果而反射，避免影响管内主动式噪音控制的效果。
2、集音器及空气层：
集音箱虽可隔绝外在噪音，避免影响系统的稳定度，但是管道经控制后的残留噪音，反而会因集音箱的存在，产生反弹音波而影响系统，故依据文献[5]的产品设计概念，可加入集音器元件，在集音箱的入口处，以解决音波反弹的问题，达到主动式吸音墙的最佳控制。
图3所示，即为集音器的示意图，集音器为具有多数孔洞（空白处）的圆锥物体，且孔洞围绕着整个集音器，主要的概念在于利用反射音的原理，声音只要到达集音器，便会由集音器的孔洞传导到集音器后端集音箱的空气层内，而不会反射回噪音区，如图3 (a)；而且，也因为集音器的设计，传导至空气层的噪音较难回传至集音器之前，如图3(b)，令管道内主动噪音控制后的残留噪音，因集音器的功用，使其局限于集音箱的空气层中而逐渐消耗掉，达到噪音控制的目的，如图4所示。
2.2设计需求
以上为主动式吸音墙的设计概念，旨在针对三维空间的噪音消除，但是主动式吸音墙实体在建构时或是应用在噪音现场时，其设计需求如何考量，并无相关资料可供参考，故需针对吸音墙在建构时可能产生的问题进行讨论，提出主动式吸音墙的设计需求，并以实验归纳出主动式吸音墙的设计准则，包含管道的型式、喇叭大小的选择、喇叭的位置、厚度的决定、管径的决定等等。
三、实验系统架构
3.1实验目标
本研究着重于应用主动式噪音控制技术，发展出有效的三维噪音环境的防噪技术。为了完成主动式吸音墙的设计，首先必须设计出适用于吸音墙的主动式管道，而整个主动式管道噪音的消除为整个研究的主体，因此主动式控制系统关系着主动式吸音墙的功效与应用。故本研究借由实验来发展不同环境下，系统规格的设计原则，以决定如管道长度、管径大小等系统规格，提出最适当的主动式吸音墙设计。
3.2、实验分析
根据实验，可以归纳出如下的结果。
面向型主动管道噪音控制架构消音效果佳：
因为消音喇叭发声方向面向主音源喇叭，虽然静音区在消音喇叭背面，但消音喇叭发声时，可能在声波对静音区消音之前，直接先对噪音进行抵消，剩余噪音才再传导至静音区。实验显示，此一消音架构，效果最佳。
管径固定下，喇叭直径对消音能力的影响大：
从喇叭的运用方面来看，在ψ80mm的管径中，因ψ58mm的喇叭对于ψ80mm管径来说，会变成类似非一维路径的消音状态，其情况可能只能针对喇叭外径范围内的部份进行噪音消除，而对于管路内喇叭外径范围之外的部份无法准确地消除，产生类似三维空间音场抵消的问题，造成在静音区无法得到适切的噪音消除，且因声音稳定度不足，影响误差麦克风及参考麦克风接收的讯号，造成发散。
消音喇叭需远离主噪音源：
文献中[2]提出，当消音喇叭远离主音源，其抵消效果较佳。本研究实验过程中，发现在有效消音的管长，消音喇叭与主音源的距离需大于管长的一半以上，才能得到良好的消音效果。若消音喇叭与噪音源距离未超过一半管长，此系统将无法有效地对噪音予以消除。
小管径各频率消音效果佳，大管径对高频噪音消音效果差：
主动式噪音控制主要是针对低频噪音进行噪音消除，但是研究中发现，运用EZ-ANC主动噪音控制板，针对高频噪音仍有适度的抵消效果，而且在较小管路直径上，每个频率（250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz）都能将100dB以下的噪音抵消20dB以上；但是对于ψ108mm较大管径的应用上，250Hz, 500Hz, 1000Hz的噪音抵消能力可接近完全抵消程度（接近背景噪音），可是对高频2000Hz噪音则无法有效地加以控制消音；究其原因，可能与喇叭的动态特性有关，因大管径使用较大的喇叭。
小管径高能量消音效果差，大管径高能量消音效果佳：
因高分贝的音量在ψ80mm小管径的情况下，承受的能量较高，当音量超过110dB时，消音喇叭即无法适切地给予抵消；若改以ψ108mm较大管径的情况下，因配合使用较大的喇叭，不仅可以将低分贝噪音完全抵消，同时对于高能量噪音亦有较佳的消音效果，如音量高达120dB以上的噪音，仍有30dB以上的消音能力。
最短管长：
为了应用于主动式吸音墙，管道若能缩短将有助于吸音墙厚度的减少。由实验中发现，进行小管径ψ80mm实验时，管长大于760mm时，能达到噪音控制效果；若管道为大管径ψ108mm时，至少约需要800mm管长，才能达到噪音控制效果。所以主动式噪音控制方法应用于主动式吸音墙的设计，管道长度仍是影响控制效果的重要因素之一。
音源端噪音可能增加及减小
前面提到，针对静音区消音，次音源喇叭至少要大于二分之一管长，且愈远离音源端则消音效果可能较佳；但由实验结果发现，「音源端」在控制后，有声波振幅增加及减少两种情形，表示在进行「静音区」消音的同时，会因声场回授的作用，而造成「音源区」的噪音变大或变小。分析因管道配置不同所可能造成的影响，发现噪音频率、噪音量及管长对音源端的噪音增加问题较无直接关系，但次音源距主音源愈远却会造成音源端的噪音增加，亦即次音源若靠近音源端，可避免音源端噪音增加的问题。
究其原因，在进行主动噪音控制时，因主要针对静音区以同幅同频反相的声音来进行噪音的消除，但却会造成次音源声波传导至噪音区时，其相位可能改变而产生两者相位相同，使噪音增加的情形，此一状况需在设计时纳入考量，予以避免。
四、结论与未来展望
综合以上章节的讨论，可发现「主动式吸音墙」可应用于三维音场空间的噪音改善，其结合被动式噪音防治技术，与主动式噪音防治技术的优点，对低频、高分贝噪音产生高消音能力。此法脱离过去噪音研究中，将被动式与主动噪音防制技术分开讨论的缺失，虽然仍有些许的限制存在，但主动式吸音墙为一新的噪音防治概念，希望借由此一概念的引出，协助发展出许多更新的噪音防制技术。