試驗設施與量測設備

本研究將在內政部建築研究所位於成功大學歸仁校區-航空太空科技研究中 心內的環境風洞進行兩次試驗，分別為今年五月份與八月份。如圖 3-6 所示。該 風洞為一封閉式循環式風洞。其中，將會在此風洞之第一測試段進行試驗。其中，

第一測試區之截面積為寬 4 米，高度為 2.6 米，最大速度可達 35m/s。本次實驗 將在風速為 5m/s 至 24m/s 區間中。

圖 3-6 內政部建研所環境風洞

(資料來源:內政部建築研究所研究報告，2003 年)

本研究團隊將在此風洞第一測試段區中進行試驗，此試驗所使用的實驗儀器 有：

1. 轉子式風速計

由 Omega 公司所製造的風扇型風速計如圖 3-7 所示，型號為 HHF141，連接 一台主機，此風速計適合量測 0.2~40 m/s 之風速，量測的環境溫度必須在-20~100 度，解析度為 0.01m/s。所測得資料將當作參考速度來做比較。

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圖 3-7 轉子式風速計

（資料來源：本研究整理）

2. 皮托管

在自由來流位置架設一皮托管，如圖3-8，主要進行來流平均風速之量測，

由皮托管所量測到的壓力差值，利用薄膜型壓力轉換器(圖3-8)，將壓力差以電壓 形式輸出至壓力轉換電壓顯示器，再透過NI資料擷取系統，將資料傳回電腦，依 據伯努利方程式(Bernoulli equation)計算出相應之風速。計算式如下：

其中 為皮托管量測之全壓、 則為皮托管靜壓、 為空氣密度、 為 自由流速度。

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圖 3-8 皮托管

（資料來源：本研究整理）

3. 薄膜式壓力轉換器

本實驗使用 Validyne DP-103 型可變磁阻式壓力轉換器(Variable reluctance pressure transducer) ，如圖 3-9 所示，量測兩端壓力管輸入之壓差，並以類比電 壓訊號輸出，其原理為利用內部不銹鋼薄膜兩側因壓差而產生的形變，使交流電 橋產生相對的交流電壓，經由 Validyne 壓力計訊號放大器 CD-23，如圖 3-10 所 示。將訊號放大調變(Demodulation)後，以直流電壓訊號輸出。搭配資料擷取系 統，將調整放大倍率後輸出電壓控制在±10V 範圍之間，為了提高量測之解析度 (Resolution)，量測壓力時應選擇適當之壓力膜片；本實驗採用了壓力薄膜上限為 200Pa、300Pa、400Pa 和 1000Pa，共四種不同之壓力膜片，分別用以量取皮托管 之全壓與靜壓，及模型表面風壓。另外，為了避免壓力損失過多，在模型表面壓 力孔會連接管徑為 1.2mm 之細壓力管。並連接出來至壓力轉換器。

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圖 3-9 薄膜式壓力轉換器

（資料來源：本研究整理）

圖 3-10 Validyne 壓力計訊號放大器 CD-23

（資料來源：本研究整理）

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4. NI DAQ 資料擷取系統

實驗所量測之類比訊號式經由 NI DAQ 9172 擷取後作類比數位(analog-digital) 轉換，如圖 3-11 所示。本系統最高可連結八個模組，時間解析度(Timing resolution) 為 50ns，取樣頻率(Sampling rate)最高可達 3.2MHz。配合四個 NI 9215 模組，每 個模組共有四個訊號輸入端，並具有同步取樣功能(sample and hold)，可同步取 樣±10V 的四個輸入通道，電壓輸出解析度可達 0.3mV。本模組最高取樣頻率為 100kHz，具有 16-bit 之解析度，經由 USB 傳輸至電腦存取資料。

圖 3-11 NI DAQ 資料擷取系統

（資料來源：本研究整理）

5. 手提式壓力校正器(Portable pressure calibrator)

實驗所使用的校正器為 GE Druck 公司之 DPI 610 機型，如圖 3-12 所示，此 校正器提供一穩定壓力源，可對壓力轉換器做校正之工作，準確度高達±0.025%

F.S.，優點是攜帶方便與供壓穩定，可用以取代傳統水柱式微壓計。

圖 3-12 DPI 610 可攜式壓力校正計

（資料來源：本研究整理）

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