建筑物理光学实验报告最终.docx
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建筑物理光学实验报告最终
建筑物理实验报告
建筑光学实验报告
小组成员：
汪宏宇201130156806051102
张坤201130155106051101
张真瑞201130157406051102
朱佳成201130155206051101
指导教师：
刘京华
西北工业大学力学与土木建筑学院
2013年11月5日
【一】采光系数测量
一实验目的
室内光环境对于室内生产，生活，工作有着直接的影响。
良好的光环境能够提高工作学习效率，保障人身安全和视力。
天然采光效果的好坏及合理与否，可以通过天然采光实测作出评价。
采光系数是评价室内自然光环境，室内开口合理与否的一个重要指标。
通过实验了解室内自然光环境测量方法及数据的整理与分析，并对该实测房间的光环境作出评价。
二实验原理及仪器
1.原理：
（1）室内采光测量最主要的工作是同时测量由天空漫射光所产生的室内工作面上的照度和室外水平面的照度值。
室外照度是经常变化的，必然引起室内照度的相应变化，不会是固定值。
因此对采光系数量的指标，采用相对值，这一相对值称为采光系数（C）,即室内某一点的天然光照度（En）,和同一时间的室外全云天的天然光照度（Ew）的比值。
（2）侧窗位置对室内照度分布的影响。
图的下面的图是通过窗中心的剖面图。
虚线表示不同工作面上不同的采光系数。
上面三个图示平面采光系数分布图，同一条曲线的采光系数相同。
图a、b表明当窗面积相同，位置高低不同时，室内采光系数分布的差异。
低窗时，近窗处照度很高；窗的位置提高后，虽然靠近窗口处照度下降，但离窗口远的地方照度却提高不少，均匀性得到很大改善。
2.仪器：
照度计2台/组卷尺
两台照度计为同型号，分别用于室内和室外的照度测量。
三实验时间及，地点
时间：
2013年11月5日星期二
地点：
教学西楼B座
四实验数据记录与整理
1测量数据记录（不少于5个测点）
次数
测量点
1
2
3
1-1
En（lx）
320
290
360
Ew（lx）
4080
4120
4320
C（%）
7.8
7.0
8.3
平均C（%）
7.7
1-2
En（lx）
150
110
180
Ew（lx）
2720
3340
2980
C（%）
5.5
3.2
6.0
平均C（%）
4.9
1-3
En（lx）
80
66
78
Ew（lx）
4280
4550
4020
C（%）
1.9
1.5
1.9
平均C（%）
1.8
1-4
En（lx）
40
34
46
Ew（lx）
6440
6560
6320
C（%）
0.6
0.5
0.7
平均C（%）
0.6
1-5
En（lx）
30
32
26
Ew（lx）
6700
6550
6280
C（%）
0.4
0.4
0.4
平均C（%）
0.4
2-1
En（lx）
290
260
310
Ew（lx）
5650
4860
5280
C（%）
5.1
5.3
5.9
平均C（%）
5.4
2-2
En（lx）
110
90
85
Ew（lx）
3280
4550
4240
C（%）
3.4
2.0
2.0
平均C（%）
2.5
2-3
En（lx）
80
65
67
Ew（lx）
4180
4860
3550
C（%）
1.9
1.3
1.9
平均C（%）
1.7
2-4
En（lx）
32
36
35
Ew（lx）
5640
6310
5560
C（%）
0.6
0.6
0.6
平均C（%）
0.6
2-5
En（lx）
25
20
24
Ew（lx）
6510
5280
6350
C（%）
0.3
0.4
0.4
平均C（%）
0.4
4.附加测量项目：
1．采光系数最低值Cmin
采光系数最低值取典型剖面和假定工作面交线上各测点中采光系数值中最低的一个，作为该房间的评价值。
2.采光系数平均值Cav
采光系数平均值取典型剖面与假定工作面交线上各测点的采光系数算术平均值。
当室内有两条或以上典型剖面时，各条典型剖面上的采光系数应分别计算。
取其中最低的一个平均值作为房间的采光系数平均值。
3．采光均匀度Uc
采光系数最低值与平均值之比，即Uc=Cmin/Cav
国家规范规定，对于侧窗和顶部采光要求为I-IV级的房间，其工作面上的采光均匀度不应低于0.7。
采光均匀度应按各个不同剖面计算，取其中均匀度最低的一个值作为该房间的评价值。
五实验方法
1.测点布置
室内采光测点的布置反映各工作面上照度值的变化和光的分布情况，因此采光实测时要在待测建筑物内选取若干个有代表性的能反映室内采光质量的典型剖面,然后在剖面与工作面交线布置一组测点。
侧面采光的房间有两个代表性的横剖面，一个通过侧窗中心线，一个通过侧墙中心线；剖面图上布置测点的间距2m；测点距墙或柱的距离为0.5~1m，中间测点等距布置。
2.测量条件
我国采光设计标准采用国际照明委员会推荐的CIE标准天空，即全云天作为天空亮度分布规律的标准。
因此采光系数测量的天空应该选取全云天（云量8~10级），天空中看不到太阳的位置。
不应在晴天和多云天测量，也不宜在雨雪天测量。
测量时间应选择一天中照度相对稳定的时间段，一般多在10:
00AM-14:
00PM为宜，不宜在早晨傍晚测量。
3．测量位置
测室外照度的光电池应平放在周围无遮挡的空旷地段或屋顶上，且无日照影响，离开遮挡物的距离L至少在光电池平面以上是遮挡物高度的6倍远，如图所示。
测量人员离开测点一段距离，蹲下读数。
室外照度测点位置选择示意
六实验过程
测量人员将光接收器水平放置在测点处，在测量前与室内外测量人员约定好，何时开始读数，每隔5秒或10秒读一次数。
读数前，应将接收器曝光2分钟以上；室内每个测点测量3次，然后换一个测量，测点轮换次序与室外测量数据一一对应。
教室测点分布图
七实验总结：
通过本次采光系数测定，我们了解了照度仪的使用方法。
对于本次实验测定的房间经数据分析，与标准对照数值偏低，光环境条件相对较差。
因天气状况实验存在误差。
【二】教室亮度测定
一实验目的
测定教室不同地点的亮度分布情况。
二实验原理及仪器
一、遮筒式亮度计原理
遮筒式亮度计是根据亮度与照度的关系的立体角投影规律的原理而制作的。
该定律揭示，某一亮度为L的发光面在被罩面上形成的发光表面的亮度L与发光表面在被照面上形成的立体角在被照面上的投影的乘积，即；
这个定理表明，照度仅和发光表面的亮度及其在被罩面上形成的立体角有关，而跟发光表面面积的绝对值无关。
当立体角固定时，就可以从待测表面亮度形成的照度推算出该物体表面的亮度，把亮度转化为照度测量。
二透镜式亮度计
当被测目标较小，或距离较远时，要采用另一类透镜式亮度计来进行测量，这类亮度计通常设有目视系统，便于测量人员瞄准被测目标，光辐射由物镜接受，并成像于带孔反射板，光辐射在带孔反射板上分成两路，一路经反射镜反射进入目视系统；另一路通过小孔、积分镜进入光探测器，透镜式亮度计的光路系统如图所示。
透镜式亮度计的原理是光电测定法，构造上采用透镜和光阑。
从光源的小面积出发把在一定的立体角内发出的光通量投射到光探测器上，如下图所示，用透镜在测定面上成像，通过光阑的光投射到光探测器上
三实验时间及，地点
2013年11月5日星期二
地点：
教学西楼B座
五实验方法
测试仪器：
亮度计一台
1.先选定一个工作地点作为测量位置，在此观测点可看到各种表面，都选做测量点；同一表面的测点数，则视该表面面积大小、亮度变化程度而定。
2.测量时间选择在工作期间的正常条件和最不利条件
3.观测者位置：
室内采用照明时，亮度计放在房间长度方向的中轴线上，离墙0.5米，离地高1.2米（坐姿）或1.5米（站姿）处，亮度计朝向另一端墙。
室内为天然采光时，亮度计朝窗放在通过有窗间墙的中轴线上，离内墙0.5米，离地1.2米或1.5米。
4.将测得的数据直接标注在以同一位置、同一角度拍摄的室内照片上，或以测量位置为视点的透视图上。
数据记录：
将测量的数据数据直接记录在以测量点为视点的教室透视图上或者平面图上。
总结：
通过本次实验，我们掌握了亮度计的使用方法。
该实验教室在天然光情况下，亮度分布不及人工光均匀，亮度值较低且叫分散。
本次试验测定时因为时间点的选取与天气情况等不利因素而存在一些误差，我们会在下次实验中多加注意。
【三】材料光反射系数测量
实验器材：
照度计
实验地点及时间：
教学西楼B2013年11月5号，星期二
实验目的：
通过测试了解不同材料表面的反射性能
实验原理：
光照射到材料表面时，其一部分光通量被材料吸收，一部分被反射，一部分被透射。
根据能量守恒定律，可算出材料的光反射系数为：
实验步骤：
1.选择不受直接光影响的被测面，将照度计的光接收器紧贴被测表面，测得入射照度
2.再将光敏面对准测点，逐渐平移开，照度计读数将随之而变，待读数稳定后，即为反射光照度
由下式求出光反射比：
3.每个被测面一般应选取3至5个测点，然后求出算术平均值作为该被测面的光反射比。
测量过程中，应使被测表面照射状况保持不变，否则会影响测量精度。
数据记录：
测量场所：
名称：
门
材料：
木头
颜色：
熟褐色
测量值
校正值
备注
入射光照度
36
38
反射光照度
30
34
光反射系数
0.83
0.89
测量场所
名称：
墙
材料：
抹灰墙面
颜色：
白
入射光照度
36
38
反射光照度
30
32
光反射系数
0.83
0.84
测量场所
名称：
地面
材料：
水磨石
颜色;灰
入射光照度
70
62
反射光照度
32
32
光反射系数
0.46
0.52
结论：
通过本次材料反射系数测定，我们了解了照度仪的使用方法。
通过实验数据分析，该教室门采用的木质材料反射性能优越，对室内采光能起到较好的辅助作用。
地面采用的水磨石材料反射性能偏低，抹灰墙面反射性能合格。
数据存在误差。
【四】材料光透射系数测量
实验器材：
照度计
实验地点及时间：
教学西楼B2013年11月5号，星期二
实验目的：
通过对普通玻璃的光透射系数的测量，了解玻璃的透光性能以及玻璃窗光透系数大小都市内采光质量的影响。
实验原理：
光照射到材料表面时，其一部分光通量被材料吸收，一部分被反射，一部分被透射。
根据能量守恒定律，可算出材料的光透射系数为：
实验步骤：
在天空扩散光条件下，将照度计的光接收器分别贴在窗玻璃的内外两侧，且两侧的测点应处在同一轴线上。
分别读出内、外两侧的照度
和
，按照公式
求出透射比
。
数据记录：
测量场所：
名称：
窗户
材料：
玻璃
颜色：
透明
测量值
校正值
备注
入射光照度
5180
5080
透射光照度
2460
2550
光透射系数
0.47
0.50
实验总结：
通过本次材料透射系数测定，我们了解了照度仪的使用方法。
通过数据我们得出该教室玻璃门窗的透光能力基本合格。
因本次实验测定地点较少，数据存在一定误差。
（注：
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