建筑物理實驗指導(dǎo)書(正式版)

1、建筑物理實驗指導(dǎo)書實驗一 室內(nèi)熱環(huán)境對比實驗一、 實驗?zāi)康募耙笪覀冎烙绊懯覂?nèi)熱環(huán)境的主要因素是室外氣候狀況，但對于同一棟樓房中不同的樓層、不同的朝向，同一套間內(nèi)不同朝向的房間，在相同的室外氣候條件下，尤其是在室外惡劣氣候條件下，其室內(nèi)熱環(huán)境參數(shù)由于所處的位置不同而有較大的差異，本實驗將這種差異量化，從這些差異值中尋找經(jīng)濟(jì)適用的解決辦法。二、 實驗儀器溫濕度自記儀、黑球溫度計、電子微風(fēng)儀三、 實驗實施步驟（一） 布置測點1、 選擇測試房間選擇同一棟建筑不同樓層和不同朝向的房間。擬選擇建筑物理實驗室（位于綜合實驗樓二樓）和該綜合實驗樓頂層的另一房間、以及建筑物理實驗室對面的房間（朝向不同）。2

2、、 布置測點測點布置在房間正中距地面1.5米高的位置。其他測點若干個，沿房間縱、橫軸每2米一個設(shè)置若干個測點。并于外墻內(nèi)表面距窗臺下300處布置一附加測點，測量外墻內(nèi)表面溫度。3、 繪示被測房間畫出被測房間的平面圖、剖面圖，標(biāo)明基本尺寸及測點位置，并說明墻體材料厚度，門窗材料尺寸。（二） 測量參數(shù)1、 測量溫度、濕度測量距地面1.5米高空氣的溫度、濕度，整點開始測量，時間間隔為0.5小時。2、 測量風(fēng)速測量測點距地面1.5米高的風(fēng)速，時間間隔為0.5小時。（三） 數(shù)據(jù)整理1、 整理每隔0.5小時的溫度、濕度、風(fēng)速數(shù)據(jù)2、 繪制溫度/時間、濕度/時間曲線圖3、 在曲線圖上附注各測點的平均風(fēng)速四、

3、 結(jié)論根據(jù)所測數(shù)據(jù)，分析造成不同樓層，不同朝向的房間的熱環(huán)境狀況差異的原因，進(jìn)行對比分析，并思考解決的方案，為建筑設(shè)計、室內(nèi)設(shè)計提供方案設(shè)計和選型依據(jù)。   實驗二 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的測量一、 實驗?zāi)康暮鸵髧o(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)是建筑設(shè)計工作者在進(jìn)行建筑熱工設(shè)計時所需掌握的重要熱工指標(biāo)之一，對于實際建成的建筑物，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)(熱阻)不僅與組成的材料導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，而且與其構(gòu)造，材料含濕態(tài)，砂漿性能和砌筑質(zhì)量等有關(guān)。因此要鑒定一幢建筑物的熱工性能時，通常采取實測手段，而對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)測試是主要的內(nèi)容之一。通過這次實驗要求同學(xué)了解實驗原理，熱電偶測溫方式，熱

4、流計原理及使用，并能初步掌握建筑熱工實測的基本方法。二、 實驗原理及裝置（一） 實驗原理1、傳熱系數(shù)的測量方法較多，這里介紹的是穩(wěn)態(tài)傳熱情況下的雙熱流計法，在穩(wěn)定傳熱情況下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為平壁時其傳熱公式為：q=K(ti-te)- (1)q-熱流強(qiáng)度，W/m2ti,te-平壁內(nèi)、外表面溫度，KK-平壁傳熱系數(shù)，W/(m2·K)K=1/RR- (m2·K)/W從上式可知測試傳熱系數(shù)K，應(yīng)該先測得壁面的內(nèi)、外表面溫度ti ，te和通過平面的熱流強(qiáng)度q，然后用(1)式計算傳熱系數(shù)K值。2、表面溫度測量：常用的普通水銀溫度計，由于其感溫色較大，即使貼緊壁面，測得的結(jié)果，也只是壁面附近的

5、空氣溫度，不能正確地指出壁面表面溫度。本實驗采用熱電偶測溫，緊貼于表面，它能夠較正確的測量出表面溫度。 熱電偶原理： 任意兩種金屬接觸時，在接觸處會產(chǎn)生接觸電勢，電勢大小與接觸處的溫度呈直線關(guān)系。組成勢電偶的材料很多，本次實驗所用的銅-康銅(銅鎳合金)熱電偶。分度表按國標(biāo)GB/T16839.1-1997。3、熱流強(qiáng)度測量：測量熱流強(qiáng)度的儀器稱為熱流計，其原理與構(gòu)造是以玻璃鋼板做載體，其上裝有數(shù)百個熱電偶串聯(lián)而成的熱電偶堆。其冷點和熱點分別裝在玻璃基板的兩個表面。當(dāng)有熱電流經(jīng)玻璃鋼基板，其兩表面產(chǎn)生溫度差，并使電堆產(chǎn)生電勢E，此電勢和流經(jīng)玻璃基板的熱流大小成正比，有公式：q=AE （W/m2）(

6、2)A稱熱流計系數(shù)，單位W/mV ·m2為了保護(hù)熱電堆不至損壞，在它的兩個表面用環(huán)氧樹脂各貼一層玻璃鋼板保護(hù)層。測量熱流時，可將熱流計貼在被測圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面上，只要測出熱電勢E，乘上系數(shù)A便可算出流經(jīng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的熱流量。4、熱電勢測量：熱電勢測量現(xiàn)市場上有多種型號的測量儀、溫控儀等，直接給出溫度值。早期采用零點補(bǔ)償法，使用起來很不方便。（二） 實驗裝置：國內(nèi)有幾家廠家或科研院所研發(fā)和生產(chǎn)該設(shè)備，現(xiàn)以用的較多的JW-型建筑墻體及玻璃制品保溫性能檢測儀為例做詳細(xì)介紹。檢測裝置由三部分組成：試件架、冷箱和熱箱，如圖所示。試件架用來按放檢測材料，冷箱后半部為壓縮機(jī)組、控溫等部件。熱箱除箱體外

7、，配精密控溫儀一臺，12V直流電源一臺，供均熱風(fēng)扇用。左端為冷室，右端為熱室，冷熱室之間為1×1M的空框，在空框砌筑待測的墻體 (或其它材料)，為避免框周圍的傳熱影響，間隙做密封處理，壁的兩面各貼有兩塊熱流計和四個熱電偶，以測量熱流強(qiáng)度q和兩表面溫度ti、te冷室中裝有制冷機(jī)控制冷室溫為te，在熱室中裝有電加熱絲，通過精密溫控儀控制熱室溫度為ti。墻體及玻璃制品保溫性能檢測裝置適用于測定各種墻體及中空玻璃，夾膠玻璃等保溫性能，綜合了熱流計法，保護(hù)熱箱法及標(biāo)定熱箱法的特點。因此，可根據(jù)具體條件，因地制宜地使用，充分發(fā)揮其優(yōu)點。主要技術(shù)性能及指標(biāo)：1、熱箱熱箱溫度控制范圍：環(huán)境濕度-40

8、連續(xù)可調(diào)。箱內(nèi)空氣溫度波動<±0.5。箱體傳熱系數(shù)<5。開口面積<±2。功率<500W。2、冷箱冷箱溫度控制范圍：-lO環(huán)境溫度。(環(huán)境溫度在25以下)箱內(nèi)空氣溫度波動±1。功率<800W實驗三 保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)測量一、 實驗?zāi)康暮鸵髮τ诂F(xiàn)在節(jié)能環(huán)保的迫切要求，對保溫材料的研究也進(jìn)入了一個全新的階段。各研究機(jī)構(gòu)已不在停留在單純的理論研究和一般的科研的基礎(chǔ)上,實際應(yīng)用的要求日益顯著。市場上的保溫材料品種越來越多，常用的如石棉、礦棉、玻璃棉、植物纖維復(fù)合板、陶瓷纖維板、膨脹珍珠巖、微孔硅酸鈣、泡沫塑料等。評價保溫材料的優(yōu)劣，一個重要的指

9、標(biāo)就是傳熱系數(shù)。近幾年來,隨著建筑節(jié)能法規(guī)的出臺,我國對建筑節(jié)能越來越重視。因此,準(zhǔn)確測定傳熱系數(shù)是十分必要的,對于合理選材具有十分重要意義. 二、 實驗裝置及原理。測定建筑材料導(dǎo)熱系數(shù)方法可分為二大類,穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法.兩類方法的各種形式都各有特點和適用條件,不同材料根據(jù)自身的特性和使用條件,可選用不同的方法測定.根據(jù)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理建立起來的方法,在國內(nèi)外已很成熟. 市場上的測試設(shè)備原理大同小異，現(xiàn)以常用的JWIII型建筑熱流計式導(dǎo)熱儀為例加以說明。JWIII型建筑熱流計式導(dǎo)熱儀是專用于熱工檢測的儀器。其基本原理是：本儀器采用單試樣雙熱流計對稱布置。被測試樣放置在一個相互平行且具有恒定溫度的平

10、板中,在穩(wěn)定狀態(tài)下,熱流計和試樣中心測量部分,具有維恒定熱流.此時測量熱,冷板熱流計輸出的熱電勢mv1,mv2（乘以熱流計系數(shù)即時熱流）和表面溫度T3,T4,T5,T6值,就可以計算任一平均溫度下的熱阻R,若知試件厚度,就可算出試樣的導(dǎo)熱系數(shù)入值。該儀器直接計算輸出結(jié)果，并可現(xiàn)場打印。JWIII型建筑熱流計式導(dǎo)熱儀符合國際GB10295。該儀器使用美國標(biāo)準(zhǔn)板NBS SRM 1450b玻璃纖維板進(jìn)行標(biāo)定,并選用幾種熱阻大于0.2m·k/w的式樣與防護(hù)熱板法裝置對比,其偏差小于±3%.1、主要技術(shù)參數(shù):測量范圍:試樣熱阻應(yīng)大于0.1m.k/w熱面溫度:室溫60冷面溫度:室溫5試

11、樣尺寸:300×300(mm)電源電壓:220V±20V AC50HZ環(huán)境條件:溫度540相對濕度<90%測量誤差:±5%2、儀器的構(gòu)造儀器由三部分組成主體部分:主體由熱板,冷板及熱流計等部分組成.熱板采用300×300×6(mm)銅板和加熱器緊密接觸,內(nèi)設(shè)控溫?zé)崤?加熱電壓由控制器提供,智能化測量儀實行控溫.冷板采用300×300×30(mm)鋁板,用恒溫水冷卻,進(jìn)出水采用螺旋形逆向流動的液體槽板.為適應(yīng)不同厚度的試樣,冷板在工作臺上可移動,冷側(cè)裝有壓緊裝置,以保證冷,熱板與試樣接觸緊密.用于測量熱流密度的熱流計,分

12、別放置在冷,熱表面上,尺寸為300×300 (mm),測量中心部分為100×100 (mm),在中心區(qū)域內(nèi)埋入兩個Ø0.2mm經(jīng)過標(biāo)定的熱電偶,測溫分辨率為佳0.01.在主體外部加裝了保溫套和有機(jī)玻璃罩,減少了環(huán)境對測量結(jié)果的影響.冷,熱源及控測系統(tǒng):冷源由壓縮機(jī)組,水槽,水泵,攪拌,加熱控溫電路,水溫顯示等組成,如圖2所示熱源采用電子調(diào)壓器調(diào)節(jié)電壓,將設(shè)定的電壓整流轉(zhuǎn)換為直流電壓,通過控溫系統(tǒng)控制熱板溫度.智能化測量儀采用89C52微電腦系統(tǒng),有16路測量通道,第1路標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻測溫,此溫度是熱偶端點補(bǔ)償溫度;第2路為熱側(cè)控溫?zé)崤?第3.4路是熱側(cè)熱流計表面熱偶;

13、第5.6路為冷側(cè)熱流計表面熱偶;其余6路可用來測量裝置中各處的空氣溫度.第1316路是測量熱流計輸出熱電勢,二路在測量中使用,另二路備用.顯示器巡回顯示各點溫度,熱流計電勢及導(dǎo)熱系數(shù)入值,當(dāng)儀器達(dá)到熱平衡狀態(tài)后,采用人工操作打印測試結(jié)果.三、 實驗步驟:1.試樣要求： 300×300mm試樣一塊,厚度50mm對于硬質(zhì)材料試樣表面不平度應(yīng)小于厚度的±2%.2.安裝式樣.3.啟動電源開關(guān).4.設(shè)定冷板溫度:開啟工作臺前板開關(guān),溫度顯示器顯示冷板水槽內(nèi)的溫度,將撥動開關(guān)指向“予置”,調(diào)節(jié)“予置”旋鈕,使之與熱板的溫差在1040K之間,此時顯示器顯示冷板控溫點溫度,然后,將開關(guān)置于

14、控溫.5.打開加熱開關(guān)“自動”, “手動”開關(guān)置于“自動”,調(diào)節(jié)電壓旋鈕,初始加熱時,通?？蛇x用較高的電壓,使熱板溫升較快.當(dāng)熱板溫度接近設(shè)定溫度時,將控制開關(guān)撥向“手動”予用人工調(diào)節(jié)最佳電壓值,使熱板控溫溫度在±0.2內(nèi)變化6.監(jiān)測熱流計輸出熱電勢的變化,其變化值小于±1.5%時,儀器進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),此時,每隔15min打印一次,連續(xù)四組讀數(shù)給出的熱阻差別不超過±1%,并且不是單調(diào)地朝一個方向改變時,實驗結(jié)束.實驗四 建筑日照實驗一、 實驗內(nèi)容1、 利用日照儀測試某地區(qū)某季節(jié)的日出時間，日沒時間以及每隔1小時的太陽高度角和太陽方位角。2、 利用日照儀繪制某地區(qū)冬至

15、日1：100的棒影日照圖，并結(jié)合該地區(qū)的建筑設(shè)計，分析所設(shè)計建筑周圍的日照與陰影實況。3、 在日照儀上測量某一居住小區(qū)相鄰布置的兩棟住宅相互遮擋情況及日照時間，自己作居住小區(qū)規(guī)劃模型。二、 實驗?zāi)康募耙蟊緦嶒災(zāi)康脑谟谕ㄟ^日照儀直接獲得任意地點、任意日期和時刻的太陽高度角和方位角，也可以在日照儀上直接繪制棒影圖，或?qū)υ煨洼^為復(fù)雜的建筑模型單體或群體進(jìn)行直觀的實驗，研究日照設(shè)計問題。本實驗要求同學(xué)了解好實驗原理和方法，掌握模型實驗的操作方法。為建筑設(shè)計和規(guī)劃設(shè)計提供直接的分析依據(jù)。三、 實驗儀器大型探照燈作光源，三參數(shù)日照儀。四、 實驗步驟（一）調(diào)節(jié)儀器獲得相關(guān)參數(shù)1、調(diào)節(jié)地理緯度調(diào)節(jié)地理緯度調(diào)

16、節(jié)螺旋鈕使其指向所要求測試的地理緯度處。2、 調(diào)節(jié)赤緯角度旋松赤緯調(diào)節(jié)螺旋，使赤緯刻度盤讀數(shù)指向測量日期所對應(yīng)的赤緯角度，然后將赤緯調(diào)節(jié)螺旋旋緊。（二）測量參數(shù)1、測量日出（日沒）時間旋轉(zhuǎn)時間刻度盤，觀察投影針投影，當(dāng)光線與地平面盤平行時，時間盤所示時間即為日出（日沒）時間。2、 測量太陽高度角和方位角轉(zhuǎn)動時間盤，地平面盤上的投影針的投影所指方向即為太陽方位角，投影端所達(dá)到的高度角即為太陽高度角。（三）繪制棒影日照圖根據(jù)棒影圖的比例選擇投影針的長短，準(zhǔn)備一張白紙，用膠水將紙貼在地平面盤上，白紙上標(biāo)好角度，然后旋轉(zhuǎn)時間盤，在白紙上繪出投影針的軌跡，即為棒影圖。（四）建筑物遮擋與日照時間分析取下投

17、影針，把預(yù)先按一定比例制作的建筑物模型放在地平面盤上，使其朝向、間距與設(shè)計保持一致，旋轉(zhuǎn)時間刻度盤，即可直接觀察到該地、該日建筑物周圍的陰影變化情況，室內(nèi)日照時間、日照面積、遮陽板的遮蔽情況以及用來觀察建筑物朝向與間距的關(guān)系。（五）結(jié)合居住小區(qū)規(guī)劃任務(wù)，作出規(guī)劃模型在日照儀上測量根據(jù)居住小區(qū)規(guī)劃設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的居住小區(qū)內(nèi)的住宅相互遮擋情況及日照時間，自己作居住小區(qū)規(guī)劃模型，完成小區(qū)規(guī)劃設(shè)計。實驗五 材料的反射比、光透射比測量一、 實驗?zāi)康募耙笫覂?nèi)表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都會直接或間接地影響室內(nèi)光環(huán)境的好壞，因此，在現(xiàn)場采光實測時，有必要對室內(nèi)各表面材料的反射比，采光口中透光材

18、料的光透射比進(jìn)行實測。本實驗要求同學(xué)了解材料的光學(xué)性質(zhì)，對光反射比、光透射比有一具象的數(shù)值概念，掌握測量方法和注意事項。二、 實驗儀器照度計、亮度計三、 實驗原理和實驗方法（一）光反射比的實驗原理、測量內(nèi)容和測量方法1、實驗原理（1）用照度計測量：根據(jù)光反射比的定義：光反射比是投射到某一材料表面反射出來的光通量與被該光源的光通量的比值，即：/因為測量時將使用同一照度計，其受光面積相等，對于定向反射的表面，根據(jù)E·A可得：E/E這樣只要測出材料表面的入射照度E和材料反射光照度E，便可計算出其光反射比。對于均勻擴(kuò)散材料也可以近似按此測得。（2）用照度計和亮度計測量：用照度計和亮度計分別測

19、量被測表面的照度E和亮度L后按下式計算：L/E2、測量內(nèi)容要求測量室內(nèi)桌面、墻面、墻裙、地面的光反射比，每種材料面隨機(jī)取3個點測量3次，然后取其平均值。3、測量方法（1）將照度計電源開關(guān)撥至“ON”，并檢查電池。（2）將光接收器蓋取下，將其光敏面（乳白面）放在待測處，直接讀出照度計數(shù)值即為測量結(jié)果。（3）在穩(wěn)定光源下，將光接受器背面緊貼被測表面，測其入射照度E；然后將光接收器感光面對準(zhǔn)被測表面的同一位置，逐漸平移光接收器平行離開測點，照度值逐漸增大并趨于穩(wěn)定（約300mm左右，再遠(yuǎn)則照度值開始下降），讀取反射照度值E，則可計算出光反射比。（二）光透射比的實驗原理、測量內(nèi)容和測量方法1、實驗原理

20、根據(jù)光透射比的定義：光透射比是透過某一透光材料的光通量與透過該光源的光通量的比值，即：/，與測量光反射比的道理相同，上式可變化為：E/E用照度計測量透光材料的透射光照度和同一軸線上入射光照度便可計算出該材料的光透射比。2、測量內(nèi)容要求測量教室內(nèi)窗玻璃的光透射比，隨機(jī)取3個點測量3次，然后取其平均值。3、測量方法（1）將照度計電源開關(guān)撥至“ON”，并檢查電池。（2）將光接收器蓋取下，將其光敏面（乳白面）放在待測處，再將量程開光撥至適當(dāng)位置。（3）選擇無直射陽光照射窗口，如北向窗口，將照度計的光接收器的感光面對準(zhǔn)窗外。緊貼透光材料兩側(cè)同一軸線上，分別測出E和E，利用實驗原理公式即可算出光透射比。實

21、驗六 人工天穹采光模型實驗一、 實驗?zāi)康呐c要求：在采光實測時，由于自然天空亮度受季節(jié)、時間及測量地點的緯度（太陽的高度角和方位角）的變化，以及受室外氣候如天空的云狀、云量、刮風(fēng)、下雨等影響，變化很大。因此，測試結(jié)果的可重復(fù)性差。在一固定房間內(nèi)，要改變房間的比例，窗口尺寸、位置，內(nèi)表面的顏色和反射系數(shù)等參數(shù)也是困難的、昂貴的。在天然采光研究中，人工天空恰恰能很好地模擬自然天空，用其做光學(xué)基礎(chǔ)研究，較好的為建筑設(shè)計提供理論依據(jù)，或用來測試特殊建筑物，以預(yù)測、檢驗采光性質(zhì)。二、 實驗原理及設(shè)備1、人工天穹是天然采光教學(xué)和科研的重要實驗設(shè)備，其理論基礎(chǔ)是：穹頂內(nèi)表面涂以漫反射特殊材料，燈具發(fā)出的光線經(jīng)

22、天穹內(nèi)表面多次反射，使天空亮度滿足國際照明學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)全云天空亮度分布或均勻亮度分布。亮度值應(yīng)滿足國際照明學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)全云天的亮度分布。其計算公式為： 式中 Lz天頂亮度(cd/cm²)； Lq測點切面與地面呈 q 角處的天空亮度(cd/cm²)；q 測點切面與地面的夾角?？萍既藛T利用它能在國際照明學(xué)會（CIE）推薦的標(biāo)準(zhǔn)全云天空以及其他天空下用建筑模型進(jìn)行建筑采光的研究。人工天空亮度穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，在同樣條件下做的實驗具有可重復(fù)性，在不同國家不同地區(qū)做的同一實驗的數(shù)據(jù)具有可比性，便于科學(xué)研究和國際交流?，F(xiàn)以JT-1型人工天空為例做介紹。如右圖：其特點是球體內(nèi)表面尺寸精度高（高精度

23、模具加工而成），采用環(huán)氧聚脂材料，不變型。拆裝方便，多次拆裝不破壞主體，只需按要求重新涂刷內(nèi)表面。三、 實驗調(diào)試步驟：模擬全云天的調(diào)試步驟：1、打開調(diào)光器電源，使三路調(diào)光旋鈕處于最小處。2、打開日光燈電源，使日光燈全亮。開燈3到5分鐘后測試。3、取球體內(nèi)表面任意一條經(jīng)線，標(biāo)出15°間隔的測點，用照度計測出各測點的照度。調(diào)節(jié)強(qiáng)光燈和射燈的旋鈕，使其亮度值應(yīng)滿足國際照明學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)全云天的亮度分布。其計算公式為： 式中 Lz天頂亮度(cd/cm²)； Lq測點切面與地面呈 q 角處的天空亮度(cd/cm²)；q 測點切面與地面的夾角。由式中看出，q為90°時、即

24、天頂亮度是接近地平線處天空亮度的3倍（相對值）。也可以用同樣的方法，將人工天空的亮度調(diào)整為均勻天空或其他亮度分布的天空，在調(diào)光器上做好標(biāo)記，供不同類型的實驗選用。測采光系數(shù)的步驟：1 將建筑模型放在人工天穹的工作面上，模型內(nèi)部的測點上照度計探頭。2 測出工作面上幾個點上的水平照度，并記錄。3 將另一臺照度計置于模型頂部，測出室外天空的照度，即可計算出采光系數(shù)C值。C=Ep/E0×100% 4 依據(jù)以上方法可做各種型式采光口的采光研究和視覺評價。實驗七 照明模型實驗一、 目的和要求一個合理的照明設(shè)計不單單是照度計算，它涉及色彩、藝術(shù)效果、視覺心理、工程技術(shù)等多方面綜合內(nèi)容，對一個要求較

25、高的照明設(shè)計可以在專門的照明實驗室，用1：1的尺寸實體模型模擬設(shè)計方案所設(shè)條件進(jìn)行實驗比較。當(dāng)用縮小比例尺寸的照明模型進(jìn)行實驗時，由于燈具、色彩、藝術(shù)效果的模擬條件難以實現(xiàn)，因此縮小比例尺寸的照明模型實驗一般著重于照明質(zhì)量、燈具配置（如室型指數(shù)、壁面的反射系數(shù)、燈的掛高比等）等因素的研究。通過本實驗可以初步了解模型實驗的原理和加深對“利用系數(shù)”法照度計算理論的理解。二、 實驗設(shè)備照明模型：矩形房間，比例1：5，燈泡功率25W，電壓12V。下面是可自由組裝的模型：三、 實驗原理模型是按原型進(jìn)行縮小，要應(yīng)用相似理論根據(jù)實驗研究的要求決定模型的模擬條件，例如比例尺寸，光源配光特性、光通量、內(nèi)壁反光系

26、數(shù)、光色等。本實驗?zāi)Ｐ蜏y試的要求是測房間的平均照度Ecp,有公式：Ecp=HFCu/S (1)式中：N-燈具數(shù)量(個)F-燈的總光通量(lm)S-房間工作平面面積(m2)Cu-利用系統(tǒng) 設(shè)S0為房間原型工作平面面積，S1為縮小比例尺寸房間模型工作平面面積，并設(shè)：S1/ S0=As (2)As稱面積相似倍數(shù)。下述都以角標(biāo)“1”表示模型的各參數(shù)量，角標(biāo)“0”表示原型的各參數(shù)量，與上述同理有：光通相似倍數(shù)AFAF=F1/F0 (3)照度相似倍數(shù)AEAE=Ecp,1/Ecp,0 (4)利用系數(shù)相似倍數(shù)AuAu=Cu,1/Cu,0 (5)如果模型中燈配置的數(shù)量與原型一致，那么有：N1/N2=1 (6)對

27、于房間原型平均照度應(yīng)為：Ecp,0=NofoCu,0/S0 (7)或：NoFoCu,0/SoEcp,0=1 (8)以模型的各相似數(shù)(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、代入(7)式N1F1Cu,1/S1Ecp=AFAu/AsAE (9)如果要使原型和模型的兩個系數(shù)相似，必然要使：(比較(8)、(9)兩式)AF·Au/As·AE=1 (10)這就是決定模型與原型相似的條件，式(10)稱為相似準(zhǔn)則。要建立式(10)的條件，難于確定的是利用系數(shù)相似倍數(shù)Au，因為利用系數(shù)Cu不是一個單一的物理量，它與燈具類型、效率、光強(qiáng)分布特性，房間室空比、室內(nèi)各表面的反光系數(shù)有關(guān)。如果在實驗條

28、件中控制Au=1，那么式(10)將消去Au項為：AF/AS=AE (11)又由于AS為面積的相似倍數(shù)，是長與寬的乘積，如果模型的比例為AL，那么就有AS=AL2，上式可寫成：AL為模型比例倍數(shù)AE=AF/AL2 (12)四、 實驗內(nèi)容及方法1、內(nèi)表面的反光系統(tǒng)數(shù)和燈具掛高，測量房間的平均照度和照度均勻度。2、將模型裝好，其內(nèi)表面為白色，開燈；3、將模型的工作面表面分成坐標(biāo)網(wǎng)格，在格中心處測量照度E1i ;4、改變燈具掛高，再測量各測點照度；5、將模型內(nèi)表面換成黑色，再按2、3程序進(jìn)行測量各測點照度；6、計算平均照度 n Ecp,1=1/n E1 i, (13) i=1 Ecp,0=Ecp,1/

29、AE=AL2.Ecp,1/AF (14) 7、計算照度均勻度u U=Emin/Ecp (15)實驗八 聲音頻譜分析實驗一、 實驗?zāi)康暮鸵笸ㄟ^本次實驗應(yīng)使學(xué)生了解聲壓級、聲級和聲音頻譜的測量方法，掌握聲級計的使用方法。復(fù)習(xí)聲壓級、A聲級和聲音頻譜的基本概念，以及驗證聲壓級和聲級疊加的運(yùn)算規(guī)律。二、 實驗原理聲音一般用聲壓、聲強(qiáng)和聲功率來計量，由于聲強(qiáng)的上下限可相差一萬億倍，聲壓相差也達(dá)一百萬倍，因此，用聲強(qiáng)和聲壓來度量很不方便，且人耳對聲音大小的感覺并不與聲強(qiáng)或聲壓值成正比，而是近似地與它們的對數(shù)值成正比，因而通常用對數(shù)的標(biāo)度方法聲強(qiáng)級或聲壓級來表示。然而采用聲壓級來描述聲音特征不能完全反映人

30、耳的聽覺特性，用它來判斷聲音對人的聽覺產(chǎn)生有多響的感覺式不完善的。兩個頻率不同、聲壓級相同的聲音聽起來可能不一樣響，而頻率和聲壓級不同的兩個聲音聽起來可能一樣響，根據(jù)聽覺的這個特性，仿照聲壓級概念定義了聲音響度級這個概念，不同頻率響度級與聲壓級之間的關(guān)系曲線稱為等響曲線。人們?yōu)榱耸孤晫W(xué)測量儀器能反映人耳響度的感覺，因而參考等響曲線設(shè)計了計權(quán)網(wǎng)絡(luò)A、B、C。這種由聲級計上通過計權(quán)網(wǎng)絡(luò)讀出的聲壓級統(tǒng)稱為聲級。由此可見，聲壓級與A聲級是不同的，前者是不加計權(quán)而后者是加了計權(quán)（A、B、C中任一種）讀出來的。人們模擬等響曲線設(shè)計的能反映聲音主觀感覺的測量儀器稱為聲級計。在聲級計中，A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)參考40方等

31、響線，對500Hz以下的聲音有較大的衰減以模擬人耳對低頻聲音不敏感的特性。用A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的聲壓級稱為A聲級，記作LA或dB (A)。對于復(fù)合聲，尤其是在控制噪聲時，有時不僅需要知道總聲級的大小，而且必須分析其頻率成分，知道了該聲音的哪些頻率或頻帶是比較突出的，才能有針對性地降低或消除這些突出的頻率成分，就能有效地降低噪聲。因此要進(jìn)行頻譜分析。三、 實驗設(shè)備1、聲級計聲級計由傳聲器、前置放大器、頻率計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、放大器、衰減器、LMS電路、峰值檢波電路、校正信號發(fā)生器、表頭電路、A/D轉(zhuǎn)換器、電源、電表液晶顯示器等組成。2、其他儀器設(shè)備白噪聲信號發(fā)生器和錄有白噪聲信號的磁帶記錄儀作為兩個噪聲源，經(jīng)

32、過兩路功率放大器放大后分別送入揚(yáng)聲器A和揚(yáng)聲器B，發(fā)出白噪聲。四、 實驗內(nèi)容及步驟1、揚(yáng)聲器A的聲壓級、聲級和聲音頻譜的測量：打開功率放大器的電源開關(guān)，檢查音量開關(guān)是否處在最小位置，再打開白噪聲信號發(fā)生器電源開關(guān)，此時聲壓計功能開關(guān)處在F線性檔，量程開關(guān)處在“MIDDLE”，量程轉(zhuǎn)盤“ATT”置80檔，“INTCALFILER”（輸入校正濾波器）選擇開關(guān)置“INT”，調(diào)節(jié)功率放大器左聲道音量旋鈕，使聲級計讀數(shù)為90dB，或電表指針指向10dB。然后將聲級計功能開關(guān)置于A檔，此時電表指針指示值或液晶顯示即為聲級（A）的測量結(jié)果。最后將“INTCALFILER”開關(guān)置于“FILER”濾波器檔，功能

33、開關(guān)置于F線性檔，按或左右動鍵分別測量各中心頻率的聲壓級，即聲音頻譜的測量。將所有測量值記于原始記錄紙中，保持各儀器的旋鈕的位置不變，關(guān)掉白噪聲發(fā)生器的電源開關(guān)。2、揚(yáng)聲器B的聲壓級、聲級和聲音頻譜的測量：將磁帶記錄儀電源開關(guān)打開，功能開關(guān)打到“還”上，調(diào)節(jié)功率放大器右聲道音量旋鈕，其他步驟如上述要求再做一遍，所測得的數(shù)據(jù)為揚(yáng)聲器B的聲壓級、聲級、聲音頻譜的測量值。將所有測量值記于原始記錄紙中。3、揚(yáng)聲器“A” 與“B”的疊加測量：打開白噪聲發(fā)生器的電源開關(guān)，這時揚(yáng)聲器A和B同時發(fā)聲，按上述步驟再測量一遍，所測數(shù)據(jù)即為揚(yáng)聲器A和B疊加的聲壓級、A聲級和聲音頻譜的數(shù)據(jù)，將所測數(shù)據(jù)記于原始記錄紙中

34、。五、 實驗要求和數(shù)據(jù)整理1、 每種數(shù)據(jù)測量三次，然后取其平均值。2、 將測量值取其平均值記于記錄表中，根據(jù)測量值計算A+B值，將結(jié)果記于表中。3、 畫出頻譜分析圖。實驗九 環(huán)境噪聲測量一、 實驗?zāi)康暮鸵箅S著城市人口的增長，工廠的擴(kuò)增，交通的發(fā)展相應(yīng)的帶來了干擾人們生活，影響生產(chǎn)的噪聲污染，甚至形成了公害。我國為適應(yīng)四個現(xiàn)代化建設(shè)的需要，在降低城市環(huán)境噪聲中做了不少研究工作，近年來后制訂了<城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)>GB3096-82，<城市環(huán)境噪聲測量方法> GBH1.2-82，<工業(yè)企業(yè)噪聲檢查規(guī)范>，<城市交通噪聲測試規(guī)范>等。對于從事城市建

35、設(shè)和規(guī)劃的工作者來說，控制和降低城市環(huán)境噪聲是一項十分重要的工作，所以對于如何正確地進(jìn)行實地測量環(huán)境噪聲，以及如何分析結(jié)果是必須掌握的。二、 測量儀器聲級計，測量前應(yīng)先進(jìn)行校準(zhǔn)。詳盡的1/1和1/3倍頻程分析；噪聲降低效果的評價；采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步分析；研究及開發(fā)。特點1、完全符合IEC和ANSI標(biāo)準(zhǔn)的1型聲級計； 2、實時的1/1和1/3倍頻程分析； 3、具有細(xì)化及光標(biāo)功能； 4、輕便的手持式實時分析儀； 5、寬頻帶統(tǒng)計量； 三、 測量條件 1、測量一般選擇在無雨、無風(fēng)的時間，風(fēng)力在三級以上時，傳聲器應(yīng)加防風(fēng)罩，大風(fēng)天氣停止測量以避免風(fēng)噪聲影響。 2、測量地點要避免外加噪聲的干擾。 3、

36、傳聲器應(yīng)離地1.2m，在一米之內(nèi)無反射面。四、 測點選擇及測量方法 I、區(qū)域環(huán)境噪聲測量 1、測點選擇：將全市市區(qū)劃分500×500M的網(wǎng)絡(luò)，測點選擇在每個網(wǎng)格的中心；測點遇房頂，河溝不宜高點測量時，測點可移動近旁可測的位置。測點網(wǎng)格數(shù)目不應(yīng)少于100個(對于噪聲波動較大的測點應(yīng)取樣200個數(shù)據(jù))，如城市小可按250×250M尺寸劃分網(wǎng)格。 2、測量方法：用聲級計慢檔A聲每隔五秒鐘在每個測點上讀一次瞬時值，連續(xù)讀取100個數(shù)據(jù)，并在表8上記錄下聲環(huán)境。判斷主要噪聲來源。 3、測量時間：測量時間應(yīng)考慮隨季節(jié)上班制度不同而定，一般采用白天的8：0012：00點，14：0018：

37、00點和晚上10：00至次日6：00點時間內(nèi)進(jìn)行測試。必要時可對某一代表點進(jìn)行24小時的監(jiān)測，每一小時(或每半小時)測量一次。、交通噪聲測量1、測點選擇：城市干道機(jī)動連流量在每小時100輛以上的街道可視為檢測對象，測點布置時就距車站50100米以上，測點應(yīng)離開交叉路口(一般在兩交叉口之間)，沿人行道邊定點。2、測量方法：用聲級計慢檔A聲級計每隔五秒鐘在每個測點上讀一次瞬時值，連續(xù)讀取200個數(shù)據(jù) ；與此同時記錄下車流量和車種(貨幣、大客車、拖拉機(jī)為重型車，旅游車、吉普車、轎車為輕型車)，有條件的情況可同時用秒表測定車速，計算平均車速。3、測量時間：同區(qū)域環(huán)境噪聲。、固定地點噪聲：固定點測試一般

38、是進(jìn)行對環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測。測點選在受干擾的人員住宅或工作建筑物外一米處，其它測試方法、時間同區(qū)域環(huán)境噪聲。、城市環(huán)境噪聲長期監(jiān)測目的是為了觀察城市環(huán)境噪聲變化規(guī)律和原因而進(jìn)行的長期監(jiān)測，有條件的情況下用“自動監(jiān)測系統(tǒng)”監(jiān)測，條件欠缺的情況下進(jìn)行人工監(jiān)測，可按下述進(jìn)行。1、測點布置：一般希望不少于7個測點，其中：繁華市區(qū)、典型居民區(qū)、工廠各設(shè)一點；交通干線和混合區(qū)各設(shè)兩點；測點高度一般不低于1.2M，也可置于高層建筑上，以擴(kuò)大監(jiān)測范圍；但測點位置和高度選定后，在整個監(jiān)測過程中應(yīng)保持不變。2、測量方法：每季度測量一次(有條件時每月測量一次)，每次對每個測點進(jìn)行白天與夜間各測一次，對于不同的測點可

39、根據(jù)各測點噪聲發(fā)生時間特點來選擇測量時間；同樣，當(dāng)測量時間一旦選定后，對于同一個測點，每次測量時間在整個測試過程必須保持一定；而對不同的測點之間測量時間不要求統(tǒng)一在同一時間同時進(jìn)行測量。每次用A聲級慢檔測量，每五秒鐘讀一個數(shù)，連續(xù)讀200個數(shù)據(jù)。、工業(yè)企業(yè)噪聲1、測點選擇：被測對象(車間)內(nèi)各點的A聲級差小于3dB時，選擇13個測點進(jìn)行測試。若大于3dB時，可將車間分成若干區(qū)域，而任意兩相鄰區(qū)域聲級差大于或等于3dB，每個區(qū)域內(nèi)聲級波動必須小于3dB，每個區(qū)域取13個測點，這些區(qū)域必須包括所有工人為生產(chǎn)、管理必須的經(jīng)常工作、活動的范圍。2、測量方法：對穩(wěn)定噪聲用A聲級慢檔測量。對不穩(wěn)定噪聲按每

40、5秒鐘讀一個數(shù)，連續(xù)讀取100個數(shù)。、擾民工業(yè)噪源調(diào)查測試方法(1)包絡(luò)層則點：在每一座工廠邊界外一米的包絡(luò)線上(相鄰的兩座或兩座以上工廠組成的工業(yè)小區(qū)包絡(luò)線上)，選取測點若干點，要求每個測點間的A聲級噪聲相差為5dB(2)第二層測點：以包絡(luò)層測點為基點，沿噪聲傳播方向，選取A聲級相差為5dB的點為第二層測點。(3)按照(2)的原則選第三層測點，一直到接近本底噪聲聲級為止(指該工廠停工時的環(huán)境噪聲聲級)。五、 數(shù)據(jù)處理 、統(tǒng)計聲級L10、L50、L90一般作為分析依據(jù) 以下100個數(shù)據(jù)為樣本敘述，(200個數(shù)據(jù)要相應(yīng)比例計算)。將所測的數(shù)據(jù)100個，從小到大的順序排列，第10個數(shù)據(jù)即為L90，

41、表示90%的時間超過這個聲級，相當(dāng)于本底噪聲；第50個數(shù)據(jù)值即為L50，表示50%的時間內(nèi)超過這個聲級，相當(dāng)于中值；第90個數(shù)據(jù)值，即為L10，表示10%的時間超過這個聲級，相當(dāng)于平均峰值。 、等效聲級(平均聲級)， n是能量平均值Leq=10lg1/N 10(Li/10) i=1 當(dāng)測量數(shù)據(jù)(例如交通噪聲)符合正態(tài)分布時間可用近儀公式：LeqL50+d2/60d=L10-L90、晝夜等效聲級Ldn當(dāng)24小時都進(jìn)行測試時按下列公式計算。Ldn=10lg(1/24)(16×10Ld/10+8×10(Ln+10)/10)式中 Ld是白天621時的等效聲級Ln是夜間216時的等效

42、聲級實驗九（a） 校園固定區(qū)域噪聲測量與分析實驗 一. 實驗?zāi)康碾S著校園機(jī)動車數(shù)量的快速增加，交通噪聲的污染對沿線教學(xué)辦公及宿舍的正常生活、工作、學(xué)習(xí)、休息環(huán)境的干擾程度和范圍也隨之加劇和擴(kuò)大。交通噪聲污染已經(jīng)逐漸變成校園較為突出的環(huán)境污染問題?？刂骗h(huán)境噪聲是校園可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，也是校園規(guī)劃的主要內(nèi)容之一。作為未來的規(guī)劃與設(shè)計工作者，控制和降低環(huán)境噪聲是一項十分重要的工作，面對校園內(nèi)機(jī)動車增加帶來的噪聲污染，已經(jīng)影響到正常的學(xué)習(xí)與生活，而這種情況有更為嚴(yán)重的趨勢。通過校園交通噪聲測量與分析實驗，來分析現(xiàn)在校園的聲環(huán)境；同時也通過這個實驗，掌握如何正確的進(jìn)行實地測量環(huán)境噪聲（包括地點的選擇

43、，儀器的正確使用，數(shù)據(jù)的記錄與整理）以及分析其結(jié)果，并對此作出評價。二. 測量時間要求測量時間分為：晝間和夜間兩部分。晝夜還可以分為：白天、早和晚三部分。一般采用短時間的取樣方法來測量。白天選在工作時間范圍內(nèi)（如08:0012:00和14:0018:00）；夜間選在睡眠時間范圍內(nèi)（如23:0005:00）。測量日的選擇測量一般選擇在星期一至星期五的正常工作日，如果星期日以及不同季節(jié)環(huán)境噪聲有顯著差異，必要時可要求做相應(yīng)的測量，或長期連續(xù)測量。本次實驗，選擇周一至周五08:0018:00點之間。三. 測量地點選擇測量的地點可選擇專業(yè)教學(xué)樓、學(xué)院資料室、校圖書館、校大禮堂、校醫(yī)院等、大學(xué)生活動中心

44、等。四. 測點布置測點的不同會影響測量結(jié)果。了解某建筑受環(huán)境噪聲污染大小，測量點應(yīng)在暴露于所需測試的噪聲環(huán)境中的建筑物外進(jìn)行。若無其它規(guī)定，測量位置最好離外墻12m，高度大于1.2米處。測點應(yīng)遠(yuǎn)離其他反射物體。五測量要求1.測量應(yīng)在無雨、無雪的天氣條件下進(jìn)行，風(fēng)速為 5.5 米/秒以上時停止 測量。測量時傳聲器應(yīng)加風(fēng)罩。 2.測量前要用校準(zhǔn)器對聲級計進(jìn)行校準(zhǔn)，3.測量時安全第一，不要阻礙人流車輛的通行。4.使用聲級計的A聲級，快速擋，每隔5秒鐘在測點讀一次瞬時值，連續(xù)記錄200個數(shù)據(jù)。與此同時記錄周圍聲環(huán)境，判斷主要噪聲來源。六數(shù)據(jù)處理及分析1. 統(tǒng)計百分聲級（累計分布聲級）Ln現(xiàn)實中的環(huán)境噪

45、聲往往呈現(xiàn)不規(guī)則，且大幅度變動的情況，是一種隨時間的，非穩(wěn)態(tài)的無規(guī)則噪聲，因此需要用統(tǒng)計的方法處理。用不同的噪聲級出現(xiàn)的概率或累計概率來表示某一A聲級的大小，稱為統(tǒng)計聲級（累計分布噪級）。用Ln表示。通常在交通噪聲評價中多用L10，L50，L90三個評價指標(biāo)。其中：L10表示10%的時間超過的噪聲級，它相當(dāng)于噪聲的平均峰值。L50表示50%的時間超過的噪聲級，它相當(dāng)于噪聲的平均值。L90表示90%的時間的噪聲級，它相當(dāng)于噪聲的本底值。以200個數(shù)據(jù)為樣本進(jìn)行分析計算。圖示原始數(shù)據(jù)：例：將200個數(shù)據(jù)按升序排列（從小到大）。讀出第10 個、第50 個以及第90 個數(shù)據(jù)的聲級值，它們依次分別為累計

46、百分?jǐn)?shù)聲級L10、L50、L90 的值。2.等效連續(xù)A聲級LeqA聲級代表了人耳對不同頻率聲音的計權(quán)，它只反映噪聲影響與頻率的關(guān)系。通常噪聲的A聲級是變化的，不能簡單的使用某一時刻的A聲級，需要使用在一段時間內(nèi)使用平均A聲級來表示能量平均，即Leq。 當(dāng)測量讀數(shù)時間間隔相等時，Leq=10lg10li/10 -10lgnLi 表示某一測點第i次測的A聲級，dB（A）;n 表示該測點測量的次數(shù)Leq 表示該測點的等效連續(xù)聲級，dB（A）計算本次實驗的等效連續(xù)A聲級，并與我國聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)比對，評價是否符合標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)境噪聲限值 dB(A)類別適用區(qū)域晝間夜間0康復(fù)療養(yǎng)區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域50401以居民住宅、醫(yī)療衛(wèi)生、文化體育、科研設(shè)計、行政辦公為主要功能，需要保持安靜的區(qū)域55452以商業(yè)金融、集市貿(mào)易為主要功能，或者居住、商業(yè)、工業(yè)混雜，需要維護(hù)