實驗儀器與設備

內政部建研所環境風洞

本實驗風洞為內政部建築研究所(Architecture and Building Research

Institute,Ministry of the Interior) (圖 5-12)之環境風洞進行，此風洞於成功大學歸仁校區，

為低速循環式大氣邊界層風洞，總體大小長寬高為 77.9m×7.4m×15.2m，主體佔地面積 約為 12m×80m。風洞設有兩個測試區，第一測試區之截面積為 4m×2.6m，長為 36.5m，

速度最高可達 35m/s，適合進行建築物模型氣動力實驗、一般高樓建築承受風力及建築 物週遭環境風場之實驗；第二測試區之截面積為 6m×2.6m，長為 21m，速度最高約 20m/s，

由於展弦比較大，適合進行模型較寬或範圍較大之實驗。本實驗計畫將於第一測試區入 口處進行風力發電機的相關測試。本實驗所使用之設備儀器與高義明[3]所述相同。

圖 5- 12 建研所風洞外觀

（資料來源：本研究整理）

皮托靜壓管(Pitot static tube)

實驗所使用之皮托管分為直線型皮托管及直角型皮托管圖(5-13)，管身最前緣(停滯 區位置)有一全壓孔，距全壓孔下游約 8d(d:管徑)處之側璧共環繞 6 個參考靜壓孔，透過 全壓管及靜壓管連至薄膜式壓力轉換器，可量測一維的帄均速度分量(streamwise velocity)。直角型皮托管需注意量測靜壓孔與彎角之相對距離，若相距太近會受到管身 影響而造成量測速度上的誤差，一般標準皮托管距離約 16d。

圖 5- 13(a)直線型皮托靜壓管 (b)直角型皮托靜壓管

（資料來源：本研究整理）

大氣壓力計

本實驗所使用之 DPI 141 數位壓力指示儀採用 Druck 高性能矽諧振壓力傳感器，其 精度為±15Pa，具備高度單位顯示功能，並擁有理想的氣壓精密測量及傳遞標準，壓力 測量範圍由 80kPa 至 1150kPa 之絕對壓力。本大氣壓力計用以測量風洞之壓力，再透過 溫度的量測，可以得到所對應之密度值。

第五章 實驗設備 壓力轉換器

本實驗 Validyne Dp-103 型可變磁阻式壓力轉換器(Variable Reluctance Pressure Transducer) 圖(5-15)，利用以金屬薄膜上的應變規量測兩端輸入壓力管的壓差，再以類 比電壓訊號輸出。其工作原理為利用應變規隨著因金屬薄膜片隨壓差產生形變，使電磁

本實驗使用丹麥 DANTEC 公司製造之 Streamline 定溫型熱線測速儀(constant temperature hot-wire anemometer)系統從事流場瞬間流速量測，如圖 5-16 所示，此儀 器具 50KHz 高頻響應能力，由於熱線測速儀之電子回授線路可能有飄移(drifting)發生，

所以每次使用之前都必頇校正以避免造成實驗誤差，Hot-wire 每次校驗後約可維持兩 個小時。熱線測速儀依其操作原理不同，可分為定電流熱線測速儀(CCA)及定溫測速儀 (CTA)兩種，其量測原理乃利用惠斯通電橋(Wheatstone's bridge)之帄衡作用，CCA 是利 用保持通過感測器的電流為定值，而得到電阻與熱散失的關係，為維持熱線溫度在一定 值，當氣流通過此熱線表面帶走熱量使溫度降低時，必頇補充相當的電流，因此流速越 快會得到越高的電壓值，CTA 是利用回授線路保持感測器的溫度(或電阻)為定值，而由 回授放大器的輸出電壓得到與熱散失間的關係。

圖 5- 16 熱線測速儀主機、示波器與資料擷取系統

（資料來源：本研究整理）

熱線材料主要由 90%的白金(platinum)和 10%的銠合金(rhodium)組成，直徑為 5μm。

在使用前，以校驗過的壓力轉換器校驗之。由於熱線測速儀之靈敏度及特性會隨流場溫 度與本身電阻而有所改變，因此校驗後之探針使用一段時間後，就必頇重新校驗一次，

以得到較準確之校驗係數。

資料擷取系統

實驗中所使用的資料擷取系統，主要是由 IOTech 廠牌的數位類比轉換器(analog to digital converter)透過 IEEE-488 介面與電腦連接所組成，此數位類比轉換器共有八組差動

第五章 實驗設備

圖 5- 17IEEE-488

（資料來源：本研究整理）

NI-DAQ 數據擷取系統

DAQ 系統與 IOTech 的數位類比轉換器的主要差異為具有較快速的傳輸速度，在實 驗的進行上，大量點數的流場量測使用 NI-DAQ 系統搭配 Labview 軟體進行訊號擷取，

風力機的數據的量測上使用 IOTech 擷取系統。本實驗所量測電壓輸出範圍為± 10V，電 壓輸出解析度可達 0.15mV。

圖 5- 18 NI-DAQ 數據擷取系統

（資料來源：本研究整理）