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負(fù)壓風(fēng)機(jī)參數(shù)離子風(fēng)機(jī)技術(shù)指標(biāo)的校準(zhǔn)方法自然風(fēng)的1 f紊動(dòng)特性的

離子風(fēng)機(jī)技術(shù)指標(biāo)的校準(zhǔn)方法,用靜電電荷分析儀校準(zhǔn)離子風(fēng)機(jī),要根據(jù)離子風(fēng)機(jī)的技術(shù)要求進(jìn)行校準(zhǔn)。

校準(zhǔn)時(shí)要注意:

1、平板電極不能與其它任何物體接觸。

2、平板電極的中心對(duì)準(zhǔn)測(cè)試位置,法線平行于中心線。

3、周圍無其它干擾氣流。

4、在氣流方向上無阻礙氣流的障礙物,也無反射氣流的反射表面,如桌面、墻面等。

5、環(huán)境溫度20士5℃,相對(duì)濕度小于50%

6、每個(gè)位置上進(jìn)行正電衰變和負(fù)電衰變兩次測(cè)試。

當(dāng)所測(cè)量的靜電衰變時(shí)間小于技術(shù)指標(biāo)要求時(shí),產(chǎn)品合格。否則,出據(jù)不合格結(jié)論。

但是,在使用時(shí),如果實(shí)際使用距離較近,且能滿足被控制對(duì)象的最大靜電起電速率的要求,可以根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)繼續(xù)使用。例如被控制對(duì)象的最大起電速率估計(jì)小于3.18x108A/m2,在靜電衰變時(shí)間小于10秒的位置上可以使用該離子風(fēng)機(jī).

目前 ,除靜電離子風(fēng)機(jī)作為有效的主動(dòng)式控制靜電的設(shè)備廣泛地使用在電子產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域,其質(zhì)量的好壞,直接影響到整批電子產(chǎn)品的質(zhì)量,所以定期校準(zhǔn)離子風(fēng)機(jī)意義重大。但是,我國尚無校準(zhǔn)檢定離子風(fēng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。本文提出的“靜電中和速率”指標(biāo)可以直觀地反映離子風(fēng)機(jī)的技術(shù)性能,比傳統(tǒng)用靜電衰變時(shí)間指標(biāo)更具有科學(xué)性,使用者也容易理解。但是直接測(cè)量“靜電中和速率”比較復(fù)雜,尚無產(chǎn)品。靜電電荷分析儀能直接測(cè)量靜電衰變時(shí)間,是測(cè)量離子風(fēng)機(jī)的常用儀器,也可以用來校準(zhǔn)離子風(fēng)機(jī)。我們?cè)肕E-268A和3M711兩種靜電荷分析儀做過大量的實(shí)驗(yàn)。




摘要:自然通風(fēng)是人們樂于接受的通風(fēng)方式,便其中的原因還沒有得到全面、徹底的解釋。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)1/f紊動(dòng)特性是自然界普遍存在的信號(hào)紊動(dòng)規(guī)律,人類的許多生理信號(hào)都具有1/f紊動(dòng)特性,而且人體視覺、聽覺對(duì)1/f紊動(dòng)信號(hào)也有很好的認(rèn)同感。日本的學(xué)者在80年代初就發(fā)現(xiàn)室外自然風(fēng)同樣具有1/f紊動(dòng)特性,并提出這很可能是自然通風(fēng)帶給人舒適性的一個(gè)重要原因。近年來國內(nèi)外的學(xué)者在研究氣流紊動(dòng)特性的描述方法,研制能產(chǎn)生1/f紊動(dòng)特性氣流的機(jī)械送風(fēng)裝置等方面進(jìn)行了嘗試。本文綜述了該方面相關(guān)課題的國內(nèi)外的研究進(jìn)展,并指出還有不少有關(guān)氣流紊動(dòng)的基礎(chǔ)性機(jī)理問題有先進(jìn)于進(jìn)一步的研究。

關(guān)鍵詞:自然風(fēng) 舒適性能 1/f紊動(dòng)特性


1 引言
  
  自然通風(fēng)是人們樂于接受的通風(fēng)方式,除了能減少傳統(tǒng)空調(diào)制冷工程的使用,降低能耗外,其更有利于人的生理和心理健康也是其中一個(gè)重要原因。各國的研究者在調(diào)查時(shí)均發(fā)現(xiàn),人們對(duì)室外的自然風(fēng)有著更好的接受性。1992年,F(xiàn)ujii Haruyuki 和Lutzenhiser Loren [1] 在公款空調(diào)住宅的居民行為進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn),盡管許多家庭都配備有完善的空調(diào)裝置,但大部分人都更喜歡打開窗戶,依靠自然通風(fēng)來保持室內(nèi)物理環(huán)境,只有當(dāng)自然通風(fēng)無法保證室內(nèi)環(huán)境時(shí),人們才會(huì)使用空調(diào)設(shè)備,同年,Busch[2]對(duì)泰國曼保的兩種類型(自然通風(fēng)和空調(diào))辦公房間熱舒適進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查,發(fā)現(xiàn)對(duì)于自然通風(fēng)建筑,讓人覺得舒適的環(huán)境溫度明顯高于通常的空調(diào)設(shè)計(jì)溫度,其它學(xué)者在利比亞、中國等地的調(diào)研也得到了類似的結(jié)論[3][4][5]。另一方面在實(shí)踐中人們也發(fā)現(xiàn)人體對(duì)較高風(fēng)速的自然風(fēng)的長時(shí)間的耐受程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于相同平均風(fēng)速的機(jī)械風(fēng),以上的研究成果均表明在自然通風(fēng)條件下,人體的熱感覺要比溫度相同的機(jī)械空調(diào)通風(fēng)控制的環(huán)境來得舒適。但是,其中的原因至今還沒有得到一個(gè)被普遍接受的解釋。
  人體周圍的氣流的流動(dòng)對(duì)人體的熱感覺有著極為敏感的影響,關(guān)于自然風(fēng)的風(fēng)速脈動(dòng)特征,日本的研究者們?cè)?0年代就發(fā)現(xiàn)其具有所謂1/f紊動(dòng)特性(1/fluctuation)[6]并試圖生產(chǎn)能夠產(chǎn)生這種特征氣流的空調(diào)設(shè)備。1/f紊動(dòng)特性(1/fluctuation)是自然界普遍存在的規(guī)律,其最早發(fā)現(xiàn)于直流電流充入電子管產(chǎn)生的信號(hào)中[7]。1/f紊動(dòng)特性形成撥亂反正物理機(jī)制引起了物理學(xué)家和工程師們的極大興趣,從1977年開始,多學(xué)科參加的關(guān)于1/f紊動(dòng)特性的國際會(huì)議每兩年舉行一次,但至今還沒有形成一個(gè)被廣泛接受的理論。近年來的研究不斷發(fā)現(xiàn),1/f紊動(dòng)特性大量存在于生物工程中,而且與人的愉悅感受密切相關(guān)[8]。人體許多生理信號(hào)也具有明顯的1/f紊動(dòng)規(guī)律,而且人體視覺、聽覺對(duì)1/f紊動(dòng)信號(hào)也有很好的認(rèn)同感。自然風(fēng)同樣具有1/f紊動(dòng)特性,這可能為自然通風(fēng)帶給人的舒適性提供了一個(gè)合理的解釋。
  
2.1/f紊動(dòng)特性與人體的舒適性
  
  自然界有許多隨機(jī)的信號(hào)(噪聲),功率譜密度函數(shù)是描述這些信號(hào)數(shù)據(jù)牲最重要的參數(shù),不同頻率f對(duì)應(yīng)的功率譜密度的大小反映了某一周期的信號(hào)的強(qiáng)弱。利用快速傅立葉變化(FFT),即可得到離散信號(hào)的功率譜密度函數(shù)s(f)。根據(jù)s(f)和頻率f在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的圖象,自然界中的信號(hào)(噪聲)通?梢詣澐譃3種(如圖1所示),對(duì)數(shù)功率譜為水平直線的白噪聲,即s(f)=1/f0;s(f)=1/f2的是褐色噪聲(布朗噪聲);s(f)=fβ,β介于0~2之間的稱I/f的噪聲。I/f0噪聲處于完全隨機(jī)變化中,不存在自相關(guān)性,I/f2噪聲有很強(qiáng)的自相關(guān)性,噪聲處于以上二者之間,存在一定的自相關(guān)性[9]。
             


                       圖1 三種典型紊動(dòng)功率譜密度函數(shù)

  人們發(fā)現(xiàn),人體很多的生理信號(hào)均屬于1/f噪聲,具有1/f的紊動(dòng)特性,而且當(dāng)人體處于松弛愉悅狀態(tài)時(shí),生理信號(hào)的功率譜指數(shù)β(即1/f的負(fù)生產(chǎn)率)十分接近于1。1982年,日本的Kobayshi M.等[10]對(duì)人體心跳周期的研究中發(fā)現(xiàn)心跳信號(hào)具有1/f紊動(dòng)規(guī)律。1993,calcagnini,G。Jr.[11]對(duì)正常人和高血壓人的心跳速率頻譜分析表明,正常人心跳信號(hào)的功率譜指數(shù)β為1.12±0.14,而高血壓患者為1.24±0.15。人們還發(fā)現(xiàn)心臟收縮產(chǎn)生的血壓信號(hào)和嬰兒的呼吸速率等信號(hào)都同樣符合1/f紊動(dòng)分布規(guī)律[12,13]。1997年,日本的武者利光(T.Musha)等[14]總結(jié)了在生物工程中存在的1/f紊動(dòng)特性,列舉了人們?cè)诩?xì)胞、器官和行為三個(gè)層次的生理信號(hào)發(fā)現(xiàn)的1/f紊動(dòng)規(guī)律。
  美妙的音樂具有明顯的1/f紊動(dòng)特性,這點(diǎn)早在1975年R.F.vossd等就已發(fā)現(xiàn)[15,16];1998年,Jeong JS, Joung MK等研究了人們對(duì)音樂情感響應(yīng)如何在反射在大腦電信號(hào)上,研究結(jié)果再次證實(shí)了具有1/f紊動(dòng)規(guī)律的音樂能帶給人愉悅的響應(yīng)[17]。
  1991年,日本茨城大學(xué)教授安久正紘(M.Agu)等[18]發(fā)現(xiàn)自然光與人造光在紊動(dòng)特性是不同的,讓人體感到舒適的自然光線(如經(jīng)過樹葉撒向地面的陽光)的照度脈動(dòng)具有1/f紊動(dòng)特性,白熾燈的功率譜比較接近自然光,即β值接近1,而熒光休的功率譜卻有一部分具有白噪聲的特點(diǎn)。他們指出,通過控制變極器輸出電壓的脈沖寬度,可以使熒光粉具有1/f的紊動(dòng)特性。
  
3.自然風(fēng)的1/f紊動(dòng)特性

  日本的學(xué)者在80年代初就發(fā)現(xiàn)室外自然風(fēng)的風(fēng)速脈動(dòng)具有1/f紊動(dòng)特性[6],而后還有不斷有研究者主實(shí)這一發(fā)現(xiàn)。1997年還是日本的研究者T.Hara等[19]在日本長野的一個(gè)農(nóng)村對(duì)夜晚的室外微風(fēng)進(jìn)行了測(cè)量,結(jié)果分析表明風(fēng)速變化具有1/f紊動(dòng)特性;2000年,清華大學(xué)的朱疑秋[20]對(duì)自然風(fēng)和機(jī)械風(fēng)進(jìn)行了多個(gè)樣本的測(cè)量和頻譜分析,給出了典型的自然風(fēng)和機(jī)械風(fēng)功率譜密度圖,如圖2和圖3所示。結(jié)果表明,自然風(fēng)功率譜密度分布符合1/f規(guī)律,且功率譜指數(shù)與人體生理信號(hào)指數(shù)接近,而機(jī)械風(fēng)的功率譜密度分布不具有明顯的1/f規(guī)律。以上研究成果可能能從一個(gè)角度說明自然風(fēng)比機(jī)械風(fēng)更舒適的原因。
  


圖2 典型自然風(fēng)功率譜密度圖

                  圖3 典型機(jī)械風(fēng)功率譜密度圖

  自然風(fēng)具有1/f紊動(dòng)特性這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),促使人們開始研究和制造具有此種紊動(dòng)特點(diǎn)的人工機(jī)械送風(fēng)設(shè)備,以改善送風(fēng)氣流對(duì)人體的舒適性。松下電氣公司的研究者們認(rèn)為海濱自然風(fēng)的值β接近1,因此人的感受應(yīng)該最好,并努力將此成果應(yīng)用到空調(diào)工程中[21][22]。鹿島建設(shè)在1989年建成的島(KI)大廈就宣布有采用了仿自然風(fēng)的空調(diào)送風(fēng)形式[23]。1988年,日本的安久正紘曾試圖通過引入一個(gè)擬數(shù)字速度控制工程,控制電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速變化來模擬自然風(fēng)[24],1997年T.Hara等[19]也嘗試用微機(jī)產(chǎn)生的混沌的信號(hào)去控制風(fēng)機(jī)產(chǎn)生1/f紊動(dòng)風(fēng),但他們均未能給出所產(chǎn)生氣流的紊動(dòng)特征參數(shù)如功率譜來證明其產(chǎn)生自然風(fēng)的濃度是成功的。山武-Honeywell公司也曾經(jīng)投入研究經(jīng)費(fèi)開發(fā)仿自然風(fēng)的空調(diào)設(shè)備,發(fā)現(xiàn)在風(fēng)口附近模擬出自然風(fēng)就很難,更難以在房間空間模擬出自然風(fēng),因此在90年代中期停止了這項(xiàng)產(chǎn)品研究。2000年,清華大學(xué)賈慶賢[25]發(fā)現(xiàn)控制轉(zhuǎn)速產(chǎn)生氣流從頻譜上看仍然人有普通機(jī)械風(fēng)的特征。他通過自然風(fēng)和機(jī)械風(fēng)產(chǎn)生的不同機(jī)理分析,提出用轉(zhuǎn)動(dòng)盤控制出口流量分配來產(chǎn)生不同風(fēng)速頻譜的方法,開發(fā)出送風(fēng)末端裝置。利用此裝置產(chǎn)生的四種風(fēng)束變化的人體熱舒適實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:接近于自然風(fēng)頻譜特征的風(fēng)速變化模式比其它三種風(fēng)速變化模式(穩(wěn)定風(fēng)速、正弦風(fēng)速、隨機(jī)風(fēng)速)有更好的可接受性,有61%的受試者認(rèn)為模擬自然風(fēng)是最舒適的。在對(duì)模擬自然風(fēng)進(jìn)行的頻說分析中發(fā)現(xiàn),其功率譜密度曲線基本滿足1/f規(guī)律[20]。
  
4.研究展望
  
  室外自然風(fēng)具有1/f紊動(dòng)特性,目前已得到眾多研究者的認(rèn)可。自然通風(fēng)是室外自然風(fēng)進(jìn)入建筑內(nèi)部的過程,那么進(jìn)入室內(nèi)風(fēng)是否還具有1/f紊動(dòng)特性?不同建筑結(jié)構(gòu)、節(jié)流部件對(duì)氣流的紊動(dòng)特征何影響?這些問題目前仍然還沒有得到充分深入的研究。2001年,清華大學(xué)譚剛[26]運(yùn)用湍流統(tǒng)計(jì)理論、隨機(jī)分析方法等非線性研究工具研究了自然通風(fēng)建筑對(duì)氣流風(fēng)紊動(dòng)特性的影響,發(fā)現(xiàn)建筑附近的室外自然風(fēng)的值β近似1.1,而由于門窗和房間空間的作用,進(jìn)入到室內(nèi)的氣流值β逐漸加大到1.7,仍然具有1/f特征,但已經(jīng)向褐色噪聲偏移。熱壓自然通風(fēng)形成的氣流則具有與室外自然風(fēng)類似的紊動(dòng)特性,但也有一些差別。
  國內(nèi)外研究者正在努力嘗試研究出能產(chǎn)生1/f紊動(dòng)特性氣流的機(jī)械送風(fēng)裝置,目前已有一些成功的報(bào)道;但是迄今為止,在房間較大的空間中模擬自然同非常困難,其原因正是由于室內(nèi)氣流紊動(dòng)特征的形成和改變理與影響因素還沒有完全得到揭示,

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降溫水簾
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