五室内亮度分布状况的测定.docx
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五室内亮度分布状况的测定
实验一玻璃透射系数测定实验验证性试验
一、试验原理：
当光线从玻璃的一侧入射，经玻璃透射后，入射光线与透射光线的光通量必然有所改变，这个改变值的大小表征了该玻璃的透射能力的大小。
我们把透射光线的光通值与入射光线的光通值的比值称为该玻璃的透射系数。
在实际测试中，我们通常用入射光线在玻璃一侧形成的照度值与该玻璃的另一侧透射光线形成的照度值的比值作为该玻璃的透射系数。
二、试验目的和要求：
通过本试验，要求学生对透射系数概念有一个明晰的理解并能对其形成理性概念，同时能够明白透射系数和玻璃本身之间的关系，理清照度和光通之间的内在联系；并进一步了解照度计的使用方法和工作原理。
三、实验仪器：
照度计1台，直尺
四、试验步骤和方法：
（1）、选择测量点：
选择一块被测玻璃，标明待测点的具体位置。
每片玻璃测点数量不得少于3个。
（2）、测量点编号：
将所选的测点进行编号，以便以后处理。
（3）、将待测玻璃放置于有直射光线的地方，为了保持测量过程中的入射光线的稳定性，最好选择扩散光线作为光源。
亦可以选择在全云天进行，如果以上条件不能满足，也可以在人工照明的环境下进行，要求房间里要有较好的开窗条件，以满足光线的方向性。
（4）、将照度计的采光传感器置于所选择的某一测点的入射光线的一侧，待读数稳定后读出入射光线所形成的照度值。
（5）、将照度计的观光传感器紧贴该测点的另一侧，如图所示，待读数稳定后读出照度计所显示的读数。
（6）、按如下公式计算出该测点的透射系数值。
其中：
——该玻璃透射系数；
——该玻璃透射侧的照度值；
E0——该玻璃入射侧的照度值；
（7）、选择下一个待测点，重复以上操作，直到完成本次实验所选测点，最后求出各透射系数的平均值。
思考题：
1、为什么可以用玻璃表面的照度值来代替该玻璃表面得到的光通量？
2、对同一个测点而言，为什么在入射侧和在反射侧测量时要求必须在同一位置？
实验二地面反射系数测定实验验证性试验
五、试验原理：
当光线入射到物体表面时，除了透射和吸收两种情况外，还有部分光线被反射回来，某一物体或表面反射光的能力的大小叫做该物体或盖表面的反射性能。
我们通常用该物体或该表面的反射系数来表征该能力的大小，反射系数是指在存在反射的条件下，被反射回来的光通量和入射光线的光通量的比值。
在实验中，我们通常用入射光线的反射线的照度值与该光线在该物体表面形成的照度的比值来计算该表面的反射系数。
六、试验目的和要求：
通过本试验，要求学生对反射系数概念有一个明晰的理解并能对其形成理性概念，掌握测定地板的反射系数的方法，理清照度和光通之间的内在联系；并进一步了解照度计的使用方法和工作原理。
七、实验仪器：
照度计1台，直尺
八、试验步骤和方法：
（1）、选择测量点：
选择一块被测地板，标明待测点的具体位置。
（2）、测量点编号：
将所选的测点进行编号，以便以后处理。
（3）、将待测玻璃放置于无直射光线的地方，为了保持测量过程中的入射光线的稳定性，最好选择扩散光线作为光源或者选择在全云天进行，如果以上条件不能满足，也可以在人工照明的环境下进行，在人工照明的情况下，要求光源的光通量稳定，对于日光灯而言，一般要求在开灯15分钟后进行。
（4）、将照度计的采光传感器置于所选择的某一测点的入射光线的一侧（即地面），待读数稳定后读出入射光线所形成的照度值。
（5）、将照度计的观光传感器反向朝向地面，均匀缓慢的提起，在此过程中保持传感器位于测点的正上方，如图所示，在上升过程中注意照度计的读数的变化，当读数值出现拐点时（即读数的变化从大逐渐减小再到增大时），记下照度计的示值，同时注意测量照度计离地面的高度
（6）、按如下公式计算出该测点的透射系数值。
其中：
Ef——反射光线形成的照度值；
E0——入射光线形成的照度值；
（7）、选择下一个待测点，重复以上操作，直到完成本次实验所选测点，最后求出各透射系数的平均值。
思考题：
1、为什么在此次测量中会有拐点出现？
2、为什么最好要在全云天进行，不能有直射光线？
3.人工照明选用日光灯时为什么要等到15分钟后才能开始测试？
试验三房间模型采光实验综合性试验
一、试验原理：
在人工天穹内，用完全漫反射光源模拟室外全云天的天空的照度（在此人工天穹模型中，人工照明光源位于人工天穹半球体底部，光源发出的光全部打向人工天穹，此人工天穹的内表面由石膏制成，具有对光线的漫反射作用），光线在经过天穹顶部的漫反射之后，照射在放置于试验台上的建筑模型中，这样，我们就可以通过改变建筑模型的开窗位置和大小，测的室内的照度值。
二、试验目的和要求：
通过本试验，要求学生掌握照度计的使用方法，使学生能够初步建立照度值的理性概念，启发学生掌握在全云天的条件下，建筑物内表面对照度的影响以及建筑的窗地比和开窗位置对建筑照明效果的影响，从而能够达到对实际的建筑设计的优化设计目的。
三、实验仪器：
本试验用到的实验设备有：
人工天穹半球；照度计2台；房间模型（尺度约为人工天穹直径的1/5）
四、试验步骤和方法：
1、连接人工天穹的照明电源，试验开始前打开。
2、打开试验照明光源的电源，此时的照明灯具全打开。
3、试验模型布点：
在试验模型的底部确定不同的测量点（最好用网格的方式标出），在实验记录划出实验模型的测点分布，上分别标出测点位置的编号。
4、放置试验模型：
试验台放置在人工天穹的中心线上，试验模型放置于试验台的中央。
5、放置照度计：
将室外照度计放在模型的顶上，以测定室外天空的照度。
室内照度计依次放在模型内事先确定的各测点上。
6、待光源开启时间足够长（白炽灯5分钟，荧光灯15分钟以上）后，开始测量测点照度。
测量者应避开光的入射方向，以防止对光接受器的遮挡，为了提高测量的精度，每一个测点可反复进行2~3次读数，然后取读书平均值。
7、将所得数据填入下表中：
采光模型试验数据表
实验条件
测点编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
一
室内照度
室外照度
C
二
室内照度
室外照度
C
三
室内照度
室外照度
C
四
室内照度
室外照度
C
模型内表面为黑白、窗洞位于不同位智时，重复上述试验步骤，比较测得数据，即可获得它们对采光的影响。
五、思考题：
1、建筑内表面的不同颜色和光洁度对照明效果有什么样的影响？
2、建筑开窗位置的不同对室内照明效果有什么影响？
3、在建筑设计中我们应该如何尽可能的利用自然光形成比较合理优良的照明？
实验四室内亮度分布状况的测定综合性试验
九、试验原理：
在房间内同一位置，放置了黑色和白色的两个物体，虽然它们的照度相同，但在人们眼中引起的视觉感觉确实不同的，看起来白色的物体亮得多。
这说明物体表面的照度并不能直接表明人眼对它的视觉感觉。
亮度的定义可以表述为这样的：
发光体在视线方向上单位投影面积发出的发光强度。
我们可以形象的理解为：
物体被照亮的程度。
十、试验目的和要求：
通过本试验，要求学生对亮度概念有一个明晰的理解并能对其形成理性概念，同时能够明白亮度和照度之间的关系，明白他们之间的联系和区别。
同时熟悉亮度计的使用方法.
十一、实验仪器：
亮度计1台，卷尺
十二、试验步骤和方法：
（1）、选择测量点：
在观测点可以看到的各种表面，都应该选择测量点；同一表面的测点数，则视该表面积的大小、亮度变化而定，即面积越大选择点个数越多，亮度变化越大选择点个数越多。
（2）、测量点编号：
将所选择的测量点标在观测点处同一位置同一角度所绘制的透视图上（如下图）或者在同一位置同一角度所拍摄的照片上。
（3）、选择测量时间：
测量时间选择在工作期间的正常工作时段和作不利条件（例如有直射阳关进入室内，阳光直射窗外浅色建筑物或者阴雨天气等）。
（4）、观测点位置的选择：
室内采用照明时，亮度计放在房间长度方向的中轴线上，离开墙体0.5米，离地面高度1.2米（坐姿）或者1.5米（站姿）处，亮度计朝向另一端墙体。
室内为天然采光时亮度计朝窗放在通过有窗墙的中轴线上，离开墙体0.5米，离地面高度1.2米（坐姿）或者1.5米（站姿）处。
（5）、记录下各点测量所得数据，完成实验报告并绘制房间亮度分布状况，说明相应的原因。
十三、思考题：
1、室内亮度的分布与窗户位置，有什么关系？
2、室内亮度与照度有什么关系？
3、同样的条件下，我们怎样才能得到比较大的亮度？
实验五房间照明实际效果测定综合性试验
十四、试验原理：
在人工光源的条件下，工作面上所获得的照度值取决于光源的光通量的大小和工作面离光源的远近，室内表面的反射系数等诸多因数的影响，同时房子的室形指数和灯具的布置位置也直接影响到照明的实际效果。
十五、试验目的和要求：
通过本试验，要求学生对照度概念有一个明晰的理解并能对其形成理性概念，同时能够明白照度和光源之间的关系，了解影响室内照度的因素有哪些，熟悉掌握照度计的使用。
十六、实验仪器：
照度计1台，卷尺
十七、试验步骤和方法：
（1）、选择测量点：
在房间的不同地点选择测量点，测点位置最好能反映该房间的实际照明效果和变化；同一房间的测点数，则视该表面积的大小、亮度变化而定，即面积越大选择点个数越多，亮度变化越大选择点个数越多。
（2）、测量点编号：
将所选择的测量点标在观测点处同一位置同一角度所绘制的透视图上（如下图）。
（3）、选择测量时间：
测量宜在晚上进行，按照自己的测试方案打开光源，为了节约时间，推荐先打开全部光源，15分钟后开始测试，记录测量值。
（4）、用卷尺量出房间的室形指数，方便后面进行的理论计算。
（5）、将所测得的示值与理论计算值相比较，找出其中的差异，并分析产生这些差异的原因。
五、思考题：
1、室内照度值与房间的尺寸有什么关系？
2、室内照度与房间的体型有什么关系？
3、同样的光源条件下，我们怎样才能得到比较大的照度值？
4、为什么测试时间最好选择在晚上进行？
实验六混响时间的测定综合性试验
一、试验目的与要求：
1、熟悉VS302USB的使用；
2、理解混响时间与建筑参量之间相对应的关系
二、试验原理与要求
混响时间（T60）：
房间的声能密度衰减60dB（即为百分之一）时所需的时间称为混响时间。
由于实测中难以得到高于室内本底噪声60声压级，且从实践中得知，衰减曲线的初始阶段是扩散的，故常取衰减曲线以其声压级5~35dB一段为准，最后由曲线斜率即可测算出混响时间。
要求每个中心频率测量三次以上。
三、实验装置：
BSWAVS302USB是由数据采集、数字信号处理和计算机等部分组成的虚拟仪器系统。
各种声学测量分析功能均通过软件来实现，根据测量原理及算法编成的程序，被加载到数字信号处理系统中运行。
分析的结果由计算机来显示，保存并打印。
系统可根据测量分析需要合成产生各种所需的激励信号。
它既是一个信号分析系统，同时也是一个信号发生系统。
由于各种测量分析功能均通过程序的运行来实现，不象传统的声学测量仪器那样是一台台实际的仪器设备，所以这样的系统被称为虚拟仪器，它是当今世界上测量分析技术的发展潮流。
BSWAVS302USB双通道声学分析仪的主要功能如下：
双通道频域分析
测量频率范围20~20kHz，或自定义，
512,1024,2048,…,65536点FFT
动态范围：
96dB（16位A/D，D/A）
窗函数：
矩形，三角,Hamming,Hanning,Blackman,Barlett,Kaiser,Parzen
平均方式：
线性平均，指数平均，瞬态显示
分析结果显示（两通道）：
∙时间序列
∙幅频特性，
∙相位频率特性
∙声谱
∙3DSurface
∙频谱分析（自谱，互谱，传递函数，相关函数）
1/1,1/3倍频程谱分析
频率范围（中心频率）：
20Hz~20kHz
计权方式：
线性及A，B，C计权
平均方式：
线性平均，指数平均，瞬态显示
瞬态信号采集
双通道同时采集
采集长度：
自定义,数据直接存入硬盘
触发电平可调
触发前采用循环缓冲区记录数据
可在屏幕上显示数据的波形，相当于记忆示波器的功能
形成数据文件，可供用户对数据作进一步处理
有后处理模块，可对记录数据进行分析处理
信号发生功能：
白噪声
粉红噪声
1kHz单频信号
自定义单频或多频信号
扫频信号
扫振辐信号
方波
三角波
脉冲信号
自定义函数发生器
1.安装步骤
1、计算机须有一个可用的标准USB接口，用USB线连接计算机和MC112USB。
2、启动计算机，安装时可能需要Windows98/2000的安装盘。
3、当设备接入计算机时，Windows98/2000即插即用功能会找到这个新设备。
计算机会提示找到‘USBCompositeDevice’，点击‘下一步’。
4、选定‘搜索设备的最新驱动程序’，点击‘下一步’。
5、选定‘搜索软盘驱动器’，插入‘USBDRIVERDISK’，点击‘下一步’。
6、选定‘某一其他驱动程序’，点击‘查看列表’，选定‘USBCompositeDevice’，点‘确定’。
7、点击‘下一步’，此时需要Windows98/2000的安装光盘。
8、上述安装完成后，计算机会找到‘USBAudioDevice’设备。
9、再次‘搜索软盘驱动器’，插入‘USBDRIVERDISK’，点击‘下一步’。
10、选定‘升级驱动程序ST190-RCA’，点击‘下一步’，完成安装。
11、安装完成后，可用下述方法确认，点击‘控制面板’->‘系统’，选取‘设备管理器’页面，确定在‘声音、视频和游戏控制器’栏下有USBAudioDevice。
12、运行SpectraPlus，在Options菜单中Device项，将InputDevice改为USBAudioDevice。
2.系统连接
●信号的输入和输出
BSWAVS302USB双通道声学分析仪信号的输入和输出均由MC112USB恒流源来完成，共两个输入，两个输出。
●测试典型接线方法
进行电声测试时，通常按照图一所示的方法接线。
而进行一般的声学测试时，则通常按照图二所示的方法接线。
图一电声测试典型接线方法
图二声学测试典型接线方式
3.系统校准
系统中默认使用相对声压来表示测试的量，以0dB表示最强的信号。
另外为了满足一些用户测试绝对量的需要，系统也允许用户自己进行校准来选择参考量，并可以把校准结果储存在扩展名为.cal的文件中，下次使用时只需调出即可，而不需要再进行校准。
校准可以通过菜单命令Option/Calibration或快捷F9调出如图三所示的校准对话来进行。
图三测试系统校准对话框
例如使用94dB@1000Hz的校准器进行校准时，需要如下设置：
Level：
94（rms）
Units：
SoundPressureLevel（SPL）
DetectLevel：
left：
20，right：
20
EnableCalibration复选框：
选中
将系统连接好后，将第一通道（INPUT1）传声器插入校准器中并打开校准器后，按下“MeasureInputSingal”按钮等待2-3秒后，在“DetectedLevels”下的Left后的框中会出现一个校准值。
记录下这个值之后，再将第二通道（INPUT2）传声器插入校准器中重复上述操作会在“DetectedLevels”下的right后的框中出现另一个校准值，此时将记录下的第一个通道的校准值手工输入到left后的框中并按“OK”按钮退出。
此时系统会提示是否进行保存，可以将校准值作为一个文件保存起来以便下次调用。
无论数据采集器处于x0.1、x1或x10档后面的校准过程都是一样的，区别仅在于校准值是不同的。
另外当更改了采样率（SamplingRates）和FFT点数（FFTsize）后，校准值都会略微有所改变，建议重新进行校准。
4.测试示例
BSWAVS302USB可以完成多种测试功能，而控制系统如何进行测试主要由系统的设置决定。
系统设置可以由菜单命令Option/Settings或快捷键F4来调用系统设置对话框来进行，如图四所示：
图四测试系统设置对话框
图中FrequencyRangeandResolution下的三个选项用于决定测试频带的带宽。
通常SamplingRate取“48000”，DecimationRatio取“1”保持不变，通过改变FFTsize来调整测试频带带宽。
例如对于1/3倍频程来说，FFTsize取“1024”时对应400Hz至20000Hz的1/3倍频程频带；FFTsize取“2048”时对应200Hz至20000Hz的1/3倍频程频带；FFTsize取“8192”时对应50Hz至20000Hz的1/3倍频程频带。
通常建议FFTsize取值不宜超过“8192”。
四、思考题：
1、空气温度和湿度度对混响时间有无影响？
2、室内人员的多少对混响时间有无影响？
3、混响时间与清晰度和丰满度有何关系？
4、试分析测量中误差的来源。
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