锋速达通风降温系统
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厂房负压风机离子风机技术指标的校准方法自然风的1 f紊动特性的
离子风机技术指标的校准方法，用静电电荷分析仪校准离子风机，要根据离子风机的技术要求进行校准。
校准时要注意:
1、平板电极不能与其它任何物体接触。
2、平板电极的中心对准测试位置，法线平行于中心线。
3、周围无其它干扰气流。
4、在气流方向上无阻碍气流的障碍物，也无反射气流的反射表面，如桌面、墙面等。
5、环境温度20士5℃，相对湿度小于50%
6、每个位置上进行正电衰变和负电衰变两次测试。
当所测量的静电衰变时间小于技术指标要求时，产品合格。否则，出据不合格结论。
但是，在使用时，如果实际使用距离较近，且能满足被控制对象的最大静电起电速率的要求，可以根据校准数据继续使用。例如被控制对象的最大起电速率估计小于3.18x108A/m2，在静电衰变时间小于10秒的位置上可以使用该离子风机.
目前 ，除静电离子风机作为有效的主动式控制静电的设备广泛地使用在电子产品生产领域，其质量的好坏，直接影响到整批电子产品的质量，所以定期校准离子风机意义重大。但是，我国尚无校准检定离子风机的标准依据。本文提出的“静电中和速率”指标可以直观地反映离子风机的技术性能，比传统用静电衰变时间指标更具有科学性，使用者也容易理解。但是直接测量“静电中和速率”比较复杂，尚无产品。静电电荷分析仪能直接测量静电衰变时间，是测量离子风机的常用仪器，也可以用来校准离子风机。我们曾用ME-268A和3M711两种静电荷分析仪做过大量的实验。
摘要：自然通风是人们乐于接受的通风方式，便其中的原因还没有得到全面、彻底的解释。有学者发现1/f紊动特性是自然界普遍存在的信号紊动规律，人类的许多生理信号都具有1/f紊动特性，而且人体视觉、听觉对1/f紊动信号也有很好的认同感。日本的学者在80年代初就发现室外自然风同样具有1/f紊动特性，并提出这很可能是自然通风带给人舒适性的一个重要原因。近年来国内外的学者在研究气流紊动特性的描述方法，研制能产生1/f紊动特性气流的机械送风装置等方面进行了尝试。本文综述了该方面相关课题的国内外的研究进展，并指出还有不少有关气流紊动的基础性机理问题有先进于进一步的研究。
关键词：自然风 舒适性能 1/f紊动特性
1 引言
自然通风是人们乐于接受的通风方式，除了能减少传统空调制冷工程的使用，降低能耗外，其更有利于人的生理和心理健康也是其中一个重要原因。各国的研究者在调查时均发现，人们对室外的自然风有着更好的接受性。1992年，Fujii Haruyuki 和Lutzenhiser Loren [1] 在公款空调住宅的居民行为进行调查时发现，尽管许多家庭都配备有完善的空调装置，但大部分人都更喜欢打开窗户，依靠自然通风来保持室内物理环境，只有当自然通风无法保证室内环境时，人们才会使用空调设备，同年，Busch[2]对泰国曼保的两种类型（自然通风和空调）办公房间热舒适进行了实地调查，发现对于自然通风建筑，让人觉得舒适的环境温度明显高于通常的空调设计温度，其它学者在利比亚、中国等地的调研也得到了类似的结论[3][4][5]。另一方面在实践中人们也发现人体对较高风速的自然风的长时间的耐受程度远远好于相同平均风速的机械风，以上的研究成果均表明在自然通风条件下，人体的热感觉要比温度相同的机械空调通风控制的环境来得舒适。但是，其中的原因至今还没有得到一个被普遍接受的解释。
人体周围的气流的流动对人体的热感觉有着极为敏感的影响，关于自然风的风速脉动特征，日本的研究者们在80年代就发现其具有所谓1/f紊动特性（1/fluctuation）[6]并试图生产能够产生这种特征气流的空调设备。1/f紊动特性（1/fluctuation）是自然界普遍存在的规律，其最早发现于直流电流充入电子管产生的信号中[7]。1/f紊动特性形成拨乱反正物理机制引起了物理学家和工程师们的极大兴趣，从1977年开始，多学科参加的关于1/f紊动特性的国际会议每两年举行一次，但至今还没有形成一个被广泛接受的理论。近年来的研究不断发现，1/f紊动特性大量存在于生物工程中，而且与人的愉悦感受密切相关[8]。人体许多生理信号也具有明显的1/f紊动规律，而且人体视觉、听觉对1/f紊动信号也有很好的认同感。自然风同样具有1/f紊动特性，这可能为自然通风带给人的舒适性提供了一个合理的解释。
2．1/f紊动特性与人体的舒适性
自然界有许多随机的信号（噪声），功率谱密度函数是描述这些信号数据牲最重要的参数，不同频率f对应的功率谱密度的大小反映了某一周期的信号的强弱。利用快速傅立叶变化（FFT），即可得到离散信号的功率谱密度函数s(f)。根据s(f)和频率f在双对数坐标上的图象，自然界中的信号（噪声）通常可以划分为3种（如图1所示），对数功率谱为水平直线的白噪声，即s(f)=1/f0；s(f)=1/f2的是褐色噪声（布朗噪声）；s(f)=fβ，β介于0～2之间的称I/f的噪声。I/f0噪声处于完全随机变化中，不存在自相关性，I/f2噪声有很强的自相关性，噪声处于以上二者之间，存在一定的自相关性[9]。
图１ 三种典型紊动功率谱密度函数
人们发现，人体很多的生理信号均属于1/f噪声，具有1/f的紊动特性，而且当人体处于松弛愉悦状态时，生理信号的功率谱指数β（即1/f的负生产率）十分接近于1。1982年，日本的Kobayshi M.等[10]对人体心跳周期的研究中发现心跳信号具有1/f紊动规律。1993，calcagnini，G。Jr.[11]对正常人和高血压人的心跳速率频谱分析表明，正常人心跳信号的功率谱指数β为1.12±0.14，而高血压患者为1.24±0.15。人们还发现心脏收缩产生的血压信号和婴儿的呼吸速率等信号都同样符合1/f紊动分布规律[12，13]。1997年，日本的武者利光（T.Musha）等[14]总结了在生物工程中存在的1/f紊动特性，列举了人们在细胞、器官和行为三个层次的生理信号发现的1/f紊动规律。
美妙的音乐具有明显的1/f紊动特性，这点早在1975年R.F.vossd等就已发现[15，16]；1998年，Jeong JS, Joung MK等研究了人们对音乐情感响应如何在反射在大脑电信号上，研究结果再次证实了具有1/f紊动规律的音乐能带给人愉悦的响应[17]。
1991年，日本茨城大学教授安久正紘（M.Agu）等[18]发现自然光与人造光在紊动特性是不同的，让人体感到舒适的自然光线（如经过树叶撒向地面的阳光）的照度脉动具有1/f紊动特性，白炽灯的功率谱比较接近自然光，即β值接近1，而荧光休的功率谱却有一部分具有白噪声的特点。他们指出，通过控制变极器输出电压的脉冲宽度，可以使荧光粉具有1/f的紊动特性。
3．自然风的1/f紊动特性
日本的学者在80年代初就发现室外自然风的风速脉动具有1/f紊动特性[6]，而后还有不断有研究者主实这一发现。1997年还是日本的研究者T.Hara等[19]在日本长野的一个农村对夜晚的室外微风进行了测量，结果分析表明风速变化具有1/f紊动特性；2000年，清华大学的朱疑秋[20]对自然风和机械风进行了多个样本的测量和频谱分析，给出了典型的自然风和机械风功率谱密度图，如图2和图3所示。结果表明，自然风功率谱密度分布符合1/f规律，且功率谱指数与人体生理信号指数接近，而机械风的功率谱密度分布不具有明显的1/f规律。以上研究成果可能能从一个角度说明自然风比机械风更舒适的原因。
图２ 典型自然风功率谱密度图
图３ 典型机械风功率谱密度图
自然风具有1/f紊动特性这一现象的发现，促使人们开始研究和制造具有此种紊动特点的人工机械送风设备，以改善送风气流对人体的舒适性。松下电气公司的研究者们认为海滨自然风的值β接近1，因此人的感受应该最好，并努力将此成果应用到空调工程中[21][22]。鹿岛建设在1989年建成的岛（KI）大厦就宣布有采用了仿自然风的空调送风形式[23]。1988年，日本的安久正紘曾试图通过引入一个拟数字速度控制工程，控制电风扇的转速变化来模拟自然风[24]，1997年T.Hara等[19]也尝试用微机产生的混沌的信号去控制风机产生1/f紊动风，但他们均未能给出所产生气流的紊动特征参数如功率谱来证明其产生自然风的浓度是成功的。山武-Honeywell公司也曾经投入研究经费开发仿自然风的空调设备，发现在风口附近模拟出自然风就很难，更难以在房间空间模拟出自然风，因此在90年代中期停止了这项产品研究。2000年，清华大学贾庆贤[25]发现控制转速产生气流从频谱上看仍然人有普通机械风的特征。他通过自然风和机械风产生的不同机理分析，提出用转动盘控制出口流量分配来产生不同风速频谱的方法，开发出送风末端装置。利用此装置产生的四种风束变化的人体热舒适实验结果表明：接近于自然风频谱特征的风速变化模式比其它三种风速变化模式（稳定风速、正弦风速、随机风速）有更好的可接受性，有61%的受试者认为模拟自然风是最舒适的。在对模拟自然风进行的频说分析中发现，其功率谱密度曲线基本满足1/f规律[20]。
4．研究展望
室外自然风具有1/f紊动特性，目前已得到众多研究者的认可。自然通风是室外自然风进入建筑内部的过程，那么进入室内风是否还具有1/f紊动特性？不同建筑结构、节流部件对气流的紊动特征何影响？这些问题目前仍然还没有得到充分深入的研究。2001年，清华大学谭刚[26]运用湍流统计理论、随机分析方法等非线性研究工具研究了自然通风建筑对气流风紊动特性的影响，发现建筑附近的室外自然风的值β近似1.1，而由于门窗和房间空间的作用，进入到室内的气流值β逐渐加大到1.7，仍然具有1/f特征，但已经向褐色噪声偏移。热压自然通风形成的气流则具有与室外自然风类似的紊动特性，但也有一些差别。
国内外研究者正在努力尝试研究出能产生1/f紊动特性气流的机械送风装置，目前已有一些成功的报道；但是迄今为止，在房间较大的空间中模拟自然同非常困难，其原因正是由于室内气流紊动特征的形成和改变理与影响因素还没有完全得到揭示，
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