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《岩石力学》实验教学指导书

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教育部“世行贷款21世纪初高等教育教学改革项目” 《矿业类专业课程体系整体优化与实践》

项目编号：1282B05012

采矿工程专业课程体系整体优化与实践

附件（四）

采矿工程本科专业实验教学指导书

山东科技大学二〇〇四年七月

1．《岩石力学》实验教学指导书 2．《安全与人机工程》实验指导书 3．《环境工程》实验教学指导书 4．傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）实验8

《岩石力学》实验教学指导书

山东科技大学资源与环境工程学院实验中心

二 ○ ○ 三年十月

《岩石力学》实验教学指导书

该实验指导书隶属于《岩石力学》课程，适用于采矿工程、工程力学、交通工程三个专业的本科实验教学，共有5个实验1总学时数为7个学时，其中4个必做实验，1个选做实验。在学习本课程之前，应先修《材料力学》、《弹性力学》等专业基础课程。各实验名称、目的、学时等情况见下表。

序号实验名称计划开出实验属性学时数要求 1 验证性必开实验目的及要求了解岩石的抗压强度测定方法，求出岩石的抗压强度Rc值了解岩石的抗拉强度测定方法，求出岩石的抗拉强度Rt值了解岩石的抗剪强度测定方法，并给出岩石的强度包络线 1 岩石抗压强度试验 2 岩石抗拉强度试验 0.5 验证性必开 3 岩石抗剪强度试验 1.5 验证性必开 4 岩石弹性模量和泊松比测定 2 验证性了解岩石弹性模量和泊松比的测必开定方法，求出岩石的弹性模量（E）值和泊松比（v）了解电液伺服岩石试验系统的主要性能、全应力应变曲线的测定、选开三轴试验、孔隙压力试验以及渗透试验方法 5 电液伺服岩石力学试验系统演示 2 验证性

实验一岩块单轴抗压强度试验

一、试验内容

测定规则形状岩石试件的单轴抗压强度。

二、试验目的

熟悉与掌握测定岩石单轴抗压强度的试验设备、仪器、试验方法与计算方法。

三、仪器设备

1．试验加工机械：钻石机或车床、锯石机、磨石机或磨床； 2．检验工具：游标卡尺、直角尺、水平检测台、千分表架及千分表； 3．加载设备：普通材料试验机。

四、试验步骤 1．试样制备

1）试件规格：试件应是整齐的园柱体，直径约为50mm，高径比为2.0～3.0; 2）试件数量：每组试件应不少于3块，取其平均值作为单轴抗压强度；

3）试件加工精度：试件端面磨平度小于0.02mm；轴线垂度不超过0.001弧度；侧面不平度小于0.3mm；

4）试件含水状态：试件保存期不超过30天，应尽可能保持天然含水量。 2．试样描述

测定前核对岩石名称及其编号。对试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描述并填入记录表内。 3．检查试件加工精度，量测试件尺寸

试件加工精度用专门的水平检测台检查。试件直径应在其高度的中部两个互相垂的方向分别测量，取其平均值，填入记录表内。 4．试件加载

开动压力机，使其处于可用状态。将试件置于压力机承压板中心，使试件上下面受力均匀，以每秒0.5～1MPa的速度加载直至破坏。记录破坏荷载，并对破坏后的试件进行描述。

五、试验结果的计算与整理 1．单个试件的单轴抗压强度

ci式中 ci——试件单轴抗压强度，MPa； P——试件破坏荷载，N； A——试件横截面积，mm2

P A 2．每组试件单轴抗压强度的算术平均值（取二位小数）

1ncci

ni1式中 c——试件平均单轴抗压强度，MPa； ci——第i个试件的单轴抗压强度，MPa； n——每组试件个数。

3．每组试件试验结果的离散系数：首先求偏差：

eicic

求标准方差：S 求离散系数：i1eian1S

c100%

离散系数应小于20%，否则应增补试件数量。

岩石单轴抗压强度测定报告表

试件尺寸岩石试件直径高度截面积名称编号 d h A (N) (mm) (mm2) 测定前试件描述破坏形态描述破坏荷载 P (N) 标准离散偏差单值平均值方差系数 ei  c (MPa) S ci (MPa) (%) (MPa) (MPa) 抗压强度测定日期试验人记录人

实验二岩块抗拉强度试验

一、试验内容

采用劈裂法测定规则岩石试件的单轴抗拉强度。

二、试验目的

熟悉和掌握劈裂法的基本原理、试验装置、试验方法和计算方法。

三、仪器设备

1．试件加工机械与检验工具，同单轴压缩试验； 2．劈裂法专用弧形压模； 3．普通材料试验机。

四、试验步骤 1．试样制备

1）试件规格：试件为园饼形。直径约50mm，厚度为直径之半。

2）试件数量：每组试件数量依实际情况而定，一般采取5～10块。取其平均值作为单轴抗拉强度。

3）试件加工精度：园柱面上不得有明显的刀痕。试件端面磨平度小于0.25mm，轴线垂直度不超过0.25℃；厚度方向不平度小于0.025mm.

4）试件含水状态：试件保存期不超过30天，应尽可能保持天然含水量。并在试验报告中加以记录。

2．试样描述，检查试件加工精度、量测试件尺寸、同单轴压缩试验。

3．通过试件直径的两端，沿轴线方向画两条平行线作为加载准线。将试件置入标准试模，上、下压模分别与加载基线接触。用两个销钉固定好压模，把夹好试件的压模放入试验机承压板之间，使试件的中心线与试验机的中心线成一直线，在上压模顶部的弧形缺口放入半球座。

4．开动压力机，以0.03～0.05MPa/S的速度缓慢匀速加载，直至试件出现竖向贯穿裂隙试件劈裂为止，记录最大破坏荷载。

5．观察试件在受载过程中破裂发展过程，并描述试件的破坏形态。

五、试验结果的计算与整理

1．计算单个试件的单轴抗压强度ci：

ci式中 P——试件破坏荷载，N； D——试件直径（mm） t——度件厚度（mm）

2P （MPa） Dt 2．每组试件单轴抗压强度的算术平均值t（取二位小数）：

1ntti （MPa）

ni1式中 ti——第i个试件单轴抗拉强度（MPa） n——每组试件个数。

3．每组试件试验结果的离散系数：首先求偏差：

eitit

i1 求标准方差：S 求离散系数：eia2n1S

t100%

离散系数应小于20%，否则应增补试件数量。

岩石单轴抗拉强度测定报告表试件尺寸岩石含水试件直径厚度名称状态编号 D t (mm) (mm) 测定前试件描述破坏形态描述破坏荷载 P (N) 标准离散偏差单值平均值方差系数 ei  c (MPa) S ci (MPa) (%) (MPa) (MPa) 抗压强度测定日期试验人记录人

实验三岩块抗剪强度试验

一、试验内容

采用压剪试验测定规则形状岩石试件剪切破坏面上的正应力与剪应力关系曲线，即岩石的强度曲线；求得岩石的内聚力C和内摩擦角值。

二、试验目的

熟悉和掌握岩石剪切试验及岩石强度指标测定的仪器设备、试验方法与计算方法。

三、仪器设备

1．试验加工机械：钻石机、锯石机、磨石机或磨床；

2．检验工具：游标卡尺、钢板尺、直角尺、水平检测台、千分表架及千分表； 3．变角剪切模具； 4．普通材料试验机。

四、试验步骤 1．试样制备

1）试件规格：标准试件采用正立方体，规格为5³5³5cm；也可采用园柱形试件，直径约50mm，高径比2.0～3.0，现以正立方体标准试件为例说明。

2）试件数量：应根据试验方式确定，当取三个剪切角度时，每个角度作3个试件，取其算术平均值，所需试件总数为9个。 3）试件加工精度：试件各边长偏差应小于

0.30.1两端面不平行度不大于0.1mm；mm；

将试件放在水平检测台上，用直角尺紧固试件两垂直侧边，以检查相邻两平面的不垂直度，要求试件与直角尺之间无明显缝隙。

4）试件含水量应当控制或测定，并在试验报告中加以记载。 2．试验描述、检查试件加工精度、量测试件尺寸，同单轴压缩试验。

3．在45°～65°范围内选择三个剪切角度，按照不同的剪切角度将试件分组且编号，并在试件上画出剪切线。

4．将已调好角度的变角剪切模具下座放在试验机上，使其中心线与承压板中心线重合，装上试件并安好模具上座，调整承压板球形座，使剪切模具受力均匀。 5．开动试验机，施加几百牛荷载，检查试件及剪切模具是否放置良好，若产生偏载需卸载重调。模具与试件调整好后，以0.5～1MPa/S的速度加载直至破坏，记录破坏荷载。

6．描述剪切面的破坏情况、起伏状态、擦痕等，并准确量测剪切断面积。

五、试验结果的计算与整理

1．计算单个试件剪切破坏面上的正应力i和剪应力i：

iP(cosfsin) （MPa） A 20

iP(sinfscos) （MPa） A式中 P——试件剪断破坏荷载（N） A——剪切面面积（mm2） ——剪切角度；

f——剪切模与试验机承压板之间的摩擦系数，它与剪切模上的滚轴个数n ，滚轴直径 (厘米)成反比。

即 f1 nd 2．计算每个剪切角度下，试件破坏时剪切面上的平均正应力和平均剪应力：

1ni （MPa） in11ni （MPa）

ni1式中 i——每个剪切角度下第i个试件破坏时，剪切面上的正应力（MPa）； i——每个剪切角度下第i个试件破坏时，剪切面上的剪应力（MPa）； n——每个剪切角度下的试件数量。

3．计算每个剪切角度下，试验结果的离散系数：首先求正应力与剪应力的标准方差S、S：

i1S(i)n2n1i1

S(i)n2n1S

S100%



100%

4．绘制岩石强度曲线 (MPa) f() ctg  (MPa) 图3-1 岩石强度曲线 1）将所测定的各个剪切角度下的平均正应力和平均剪应力值（,）画在直角坐标系中（用座标纸画）。用曲线板连成曲线，即为岩石强度曲线，如图4-1。 2）为便于工程应用，通常将岩石强度曲线简化为直线，简化后可以下列方程表示：

Ctg

式中 C——岩石强度曲线在轴上的截距，即岩石的内聚力（MPa）； ——岩石强度曲线的倾角，即岩石的内摩擦角。

简化方法的原则，使简化直线通过的测点最多，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，各点距直线距离最小，该直线即为反映试验结果的最佳直线。从而即可直接量取得C、值。如图3-1。

岩石抗剪试验记录表

试件描述岩石名称含水状态试件编号试件尺寸剪切面积 A (mm2) 剪切角度  10-2 (度) 破坏最大最大平均最大平均最大正应力离剪应力离散系数散系数荷载正应力剪应力正应力剪应力 c  备注 P i i   (MPa) (MPa) （N） (MPa) (MPa) （%）（%）测定前测定后长度 (直径) (mm) 宽度 (高度) (mm) 内聚力C= 内摩擦角 = 测定日期：试验人：记录人： 23

实验四岩块弹性模量（E）和泊松比（）测定

一、试验内容

测定规则形状岩石试件在单轴压缩下的应力应变曲线，弹性模量和泊松比。

二、试验目的

熟悉与掌握岩石变形性质测定的试验设备、仪器、试验方法与计算方法。

三、仪器设备

1．试件加工机械与检验工具，同单轴抗压强度试验；

2．测量变形的仪器为电阻应变仪，包括电阻应变片、预调平衡箱、切换控制器和静态电阻应变仪。

3．记录荷载和变形的仪器最好是X-Y函数记录仪或数字记录器。否则，试验期间就要按一定荷级测记一次变形值。为绘制应力应变曲线，测点应不少于10点。 4．普通材料试验机。

四、试验步骤

1．试样制备、描述、检查试件加工精度，量测试件尺寸，同单轴抗压强度试验。 2．粘贴电阻应变片并进行防潮处理，应将应变片粘在试件中部。每个试件粘贴轴向和切向应变片各3片，且沿园周等距分布。 3．调试电阻应变仪、设置温度补偿片。同一试件使用的工作片和补偿片的电阻值之差不应大于0.5欧姆。测量的桥路一般采用半桥连接方式，如图4-1。补偿片应贴在与被测试件同种材料上，用胶套套好浸泡在试验机附近的油盆内。

图4-1 半桥接线图 1受压试件；2－不受压试件；3－工作片；4－补偿片

4．将试件置于压力机承压板中心，调整球形座，使试件上下面受力均匀，以0.5～

1MPa/S加载速度对试件施加荷载。直至破坏，并记录破坏荷载。

5．在施加荷载的过程中，记录各级应力值、轴向和切向应变值。为了绘制应力应变关系曲线，观测记录的应力、应变值应尽可能多一些。

6．描述试件的破坏形态，并记下有关情况。五、试验结果的计算与整理 1．计算试件的压应力： P （MPa） A式中 P——施加在试件上的荷载（N） A——试件横截面积（mm2）

2．绘制应力与轴向应变i、应力与切向应变d关系曲线，如图4-2。 3．计算试件的弹性模量E

本实验计算平均弹性模量，即由轴向应力应变曲线上近似直线区段的平均斜率确定。

E （MPa） i 4．计算试件的泊松比v v轴向应力应变曲线的斜率E切向应力应变曲线的斜率

切向应力应变曲线的斜率采取与试件弹性模量E相同的方法计算。 a d l (MP)

0 () 图4-2 应力—应变曲线

岩石变形试验记录表

岩石名称试件编号含水状态试件描述

试件尺寸：直径d(mm) 高度h(mm) 截面积A（mm2）试验结果：弹性模量E（MPa）加载荷载P （N）应力 (MPa) 1 轴向应变i() 测量值 2 3 平均 1 切向应变i() 测量值 2 3 破坏形平均状描述试验日期试验人记录人

实验五电液伺服岩石力学试验系统演示

一、试验内容

由专职实验人员演示ＭＴＳ815电液伺服岩石试验系统的各种基本试验方法。

二、试验目的

了解岩石伺服试验系统的主要性能、试验原理、单轴应力—应变全程曲线、三轴试验、孔隙压力试验以及渗透试验方法与步骤。

三、MTS815.03型岩石伺服试验系统简介

电液伺服岩石力学刚性试验系统是由计算机控制的现代化岩石力学试验系统，图5-1是这种试验系统的简单原理图。美国MTS815.03岩石伺服试验机的主要性能如下： 1）轴向压力460吨，能做出岩石单轴应力应变全程曲线； 2）围压140MPa以内的三轴应力应变全程曲线；

3）70MPa以内的孔隙水压力试验；测力计力引伸仪应变闭环位移控制器油架缸伺服阀程序命令反馈选择器数据读出装置试框件液压源图5－1 伺服试验机原理示意图 4）70MPa以内的瞬态渗透性试验；

5）低频动态特性试验，可加各种预定波形，能控制加载速度；

6）系统为全数字化控制，可实现数据自动采集和处理。四、试验结果

通过各种试验，微机可自动绘出各种曲线（如单轴应力应变全程曲线图5-2），可得出弹性模量、泊松比、峰值强度、残余强度、极限应变量、渗透率等岩石力学参数。

（弹性限）（峰值强度）

(残余强度)  图5－2 岩石单轴压缩应力－应变曲线 27

《安全与人机工程》实验指导书

二 ○ ○ 三年十月

《安全与人机工程》实验指导书

第一部分通风工程

实验一旋风除尘器性能实验

一、实验目的

1．掌握用滤膜取样测定空气中（管道内）含尘浓度的方法。

2．掌握鉴定旋风除尘器性能的方法：除尘器效率、阻力的测定，并了解气流初含尘浓度对除尘器效率的影响。二、实验原理及测试内容

管道中气流含尘浓度的测定：测定装置如图（1）所示，将采样管4置于被测管道的测点处，在吸气机作用下，抽吸一定量的空气，同时要保持采样管头部的速度与被测点含尘气流速度相同，即所谓等速采样。当含尘气流进入滤膜采样器5时，含尘气流中的粉尘被阻留在滤膜上。为了保证测定的精度要求，滤膜测试前后灰尘的增重不少于4—6mg，依此确定适宜的采样时间。这样即可根据总的吸气量以及滤膜采样前后灰尘增重量，计算出空气的含尘浓度mg/m3。

若测工作地区含尘浓度：只要将锥形滤膜采样器改为平面滤膜采样器，按着上述测定管道中含尘气汉的浓度的步骤即可测出。

除尘器的性能，主要包括风量、阻力和效率三个参数。

风量的测定：本次实验通过除尘系统的风量就是通过除尘器的风量（忽略漏风量），如实验装置图（1）所示。实验中采用了弯管这一典型局部构件测量风量。当含尘气流通过弯管时，在惯性离心力作用下，在弯管的内侧及外侧，出现两个旋涡区，且外侧压强大于内侧压强。随着系统流量的变化，弯管内、外侧的压力差也随着变化，利用这一原理，事先就标定出压差与流量的关系，测定系统的流量。

除尘器阻力：测定除尘器进出口的全压差，当除尘器进出口直径不变时，也可测其前后的静压差，即为除尘器阻力。如实验装置图（1）中A及B点的静压差。

PPAPB Pa；

式中：P—除尘器阻力， Pa； PA—除尘器进口处静压， Pa； PB—除尘器出口处静压， Pa。

除尘器效率测定：测定效率如实验装置图（1）所示。将采样管4分别布置在C、D两处，测出管道中含尘气流的浓度，即可计算出除尘器的效率。（忽略漏风）

YY12100%

Y1 式中：Y1—除尘器进口处平均含尘浓度mg/m3； Y2—除尘器出口处平均含尘浓度，mg/m3。三、实验装置示意图

图（1）实验装置示意图

1.吹尘机（电压V=110伏，L=1.8m3/min）， 2.加灰斗 3.电磁振荡器（220V）， 4.取样管（弯管式） 5.锥形滤膜采样器， 6.浮子流量计， 7.电动抽气机， 8.除尘器 9.微压计（测除尘器阻力用）， 10.弯管流量计， 11.微压计（测弯管压差，即测系统的风量用）， 12.实验系统用风机， 13.插板阀（调节风量及启动用） 14.电机， 15.温度计， 16.U形管（测流量计前压力用）

四、主要仪器

1．取样管（装置图（1）中4），是将含尘气流从风道中引入采样器的仪器，也称采样管。最简单的采样管是用细铜管弯成直角的弯管。较复杂一点的采样管在头部带有可更换的采样头。

2．滤膜采样器：滤膜是由高分子化合物超细纤维制成，在低于60°气温下使用。锥形滤膜采样器适用于灰尘浓度Y＞200mg/m3处应用。

3．浮子流量计亦称转子流量计（装置图（1）中6）是一竖着放置上粗下细的锥形玻璃管和放在管内的浮子所组成如图（2）所示。当气流自下而上通过玻璃管时，使浮子上升到上下两面形成的压力差与浮子重量相平衡时为止。对于一定结构的浮子流量计，浮子上升得愈高，所指示出体积流量愈大。

VtVT m3； 1000 式中：V—浮子流量计读值， 1/min； T—取样时间，分（min）； Vt—总抽气量 m3。将上式换算成标准状态下的空气体积。

VoVt273(BP) m3

(273t)101.3

图2浮子流量计

式中：Vo—标准状态下空气体积， m3； Vt—实际取样量 m3； B—实验条件下大气压， m3； P—流量计前压力计读数， KPa； t—流量计前温度计读数， ℃。空气含尘浓度：

YG2G1 mg/m3； V0 式中：G1—采样前滤膜质量， mg； G2—采样后滤膜的质量， mg； Vo—标准状态下体积， m3。

4．电动抽气机（装置图（1）中7）电机为串激式，单孔抽气量为40升，真空度为700毫米汞柱。电动抽气机必须能克服采样系统阻力，并且满足等速采样所需的抽气量要求。

五、实验步骤及方法（一）准备工作：

1．采样点布置：考虑到管道中气流的流动动态以及灰尘在管道中分布的不均匀性，

经实验研究证明，在垂直管道中取样较好，其测点应适当的远离局部构件（如弯头、三通、阀门）如实验装置图（1）所示C、D位置。本实验为了增加同学熟悉了解系统，并亲自联接部份的仪器，缩短了采样时间，用皮托管测出风道中取样断面上平均速度代表点C、D作为取样点。

2．采样管直径的确定：本实验采用无采样头的弯管采样管，为保持等速采样，采样的进口速度应等于取样点处管道中气流速度。若采样管直径dmm

采样流量Vd2()v60100041000 0.047d2v 1/min 式中：V—浮子流量计读值 1/min； v—取样点处气流速度 m/s； d—所用采样管直径 mm。

3．取样前，启动风机12，调节阀门13，使弯管流量计指出的压力差所对应的风速正好等于该除尘实验所要求的速度（一般控制在20m/s左右）。

4．滤膜准备：取样前，将滤膜放在万分之一克天秤上称重为G1，记下数据及编号，放入样品袋内各用。

5．根据系统的总风量，计算出总的喂灰量，一般维持y=1g/m3～2g/m3，的入口浓度即可。

（二）现场采样：

1．将实验设备按装置图（1）连接好，取出称好的滤膜，放入锥形采样器中。 2．将采样管分别放入除尘器前、后管道的测点C、D取样点处，采样管口迎着气流布置。

3．同时开动吹尘机（插上电磁振荡器的插头）及电动抽气机7，并用秒表记录采样时间。

4．迅速调节浮子流量计，使指示出等速采样所需要的流量。同时记录浮子流量计入口处气流的压力及温度；用微压计测出除尘前和后管道上A和B断面上的静压力。 5．取样进行两分钟后，同时关闭电动抽气机，吹尘机，电磁振荡器。取出滤尘后的滤膜称重G2，并记录编号。

六、实验记录表格：

采样器滤膜次数编号灰流取尘量样样重计时采后量读间样 G1-G2 数 T 前重 mg V min 重 G2 l/min G1 mg mg 采取样总流量 Vt m3 取流样量计计前前温压度力 t P ℃ KPa 标准状况取 Y样量 Vo m3 灰尘浓度 G2G1Vo 除除与尘尘B 器器点效前静率后压 A差 YY12100% PPAPB Y1除尘 2 器前 3 除1 1  Y1 Y1 Y1第第Y2Y1100% 一P1 一Y1次次 YY第第12100%二二P2 Y1次次 YY第第12100%三三P3 Y1次次  Y2 Y2 Y2尘2 器后 3 七、思考题：

1．为什么要等速采样？取样管流速小于或者大于管道内侧点流速时，对所测得气流的含尘浓度有何影响？

2．初含尘浓度的大小对除尘器效率有何影响？ 3．选择测点时，应考虑那些因素？

实验二洁净室（区）悬浮粒子测定

悬浮粒子测定是评价洁净室（区）空气洁净度的主要指标，按照GB/T16292—1996标准规定的测试方法来评价洁净室（区）空气中的尘粒数。一、实验目的

掌握激光尘埃粒子计数器操作使用方法。

二、实验内容

测定尘埃粒子的粒径（0.3μm～10μm）含尘颗粒数和洁净等级判断。

三、实验仪器

CLJ—02A型激光尘埃粒子计数器。四、仪器工作原理、技术指标及整机功能

CLJ—02A型激光尘埃粒子计数器，在原理上与同类粒子计数器一样是根据颗粒的光散射原理，按直角接受方式设计制造的。根据美国FS-209E标准，我国JGJ171-90洁净室施工及验收规范，制药行业GMP规范等标准要求，以及我国多数用户的实际要求，CLJ-02A型选用氦氖激光为传感器光源，把仪器的粒径灵敏度仍保持在0.3μm水平上，确保0.5μm粒径的准确度满足洁净度100级的测量。

CLJ-02A尘埃粒子计数器是以氦氖（He-Ne）激光器为光源的计数器，它利用激光光源的波长单一、能量集中的优势，克服了利用白炽灯为光源时的使用寿命短、能耗大、易受干扰等不利因素的影响，从而大大地提高了仪器的测试灵敏度及正确度。该仪器主体功能是测量尘埃粒子的粒径（0.3μm～10μm分六档）和含尘颗粒数。该仪器机内软件编进了美国FS-209E标准能自动按95%的置信度作出洁净等级判断，同时还可自动换算成每立方米的含尘数。

CLJ-02A尘埃粒子计数器与其它同类产品相比除了具有打印数显，采样流量达2.83L/min的优点外还具有多功能、小型轻便、数据标准化和高准确度等优点。使CLJ-02A型尘埃粒子计数器在电子、医药、卫生、精密机械、彩管、磁带等行业内检测净化环境具有更大的优越性。其技术指标及整机功能如下：（一）技术指标

1．自净时间 2．重复性 3．准确性 4．离散度 5．采样量 6．最小检测粒径 7．体积 8．重量

≤10分钟

相对标准偏差≤±10% 相对误差≤±35% ≤±25%

2.83升/分即0.1立方英尺/分 0.3μm

400³340³160（长³宽³高） 10kg

（二）使用环境条件

1．温度 2．相对湿度 3．电源

4．最大可测尘埃浓度（三）整机功能

1．粒径分档 2．采样时间 3．采样点数 4．每点采样次数

0.3、0.5、1 、3、5、10μm档 1～10分钟 2～7点设定 2～9次设定 +10℃～+35℃ ≤75%RH 220V±10% 50HZ 300万颗/2.83升

5．六档粒径尘埃浓度同时检测，顺序数字显示或选择某档粒径显示。 6．显示或打印可将2.83升内所含颗粒数转换成1立方米内所含颗粒数。五、测试方法及测试规则（一）测试方法：

1．方法提要：本测试方法采用计数浓度法，即通过测定洁净环境内单位体积空气中含大于或等于某粒径的悬浮粒子数，来评定洁净室（区）的悬浮粒子洁净度等级。 2．光散射粒子计数器原理。

空气中的悬浮粒子在光的照射下，产生光散射现象，散射光的强度与粒子的表面积成正比。

3．光散射粒子计数器使用要点

使用仪器时应严格按照仪器说明书操作。

（1）仪器开机，预热至稳定后，方可按说明书的规定对仪器进行校正。（2）采样管口置采样点采样时，在确认计数稳定后方可连续读数。（3）采样管必须干净，严禁渗漏。

（4）采样管的长度应根据仪器的允许长度，除另有规定外，长度不得大于1.5米。（5）计数器采样口和仪器工作位置应处在同一气压和温度下，以免产生测量误差。（6）必须按照仪器的检定周期定期对仪器作检定以保证测试数据的可靠性。（二）测试规则 1．测试条件（1）温度和湿度

洁净区（室）的温度和相对湿度应与其生产及工艺要求相适应（温度控制在18℃～24℃，相对湿度控制在45%～60%之间为宜）。（2）压差

空气洁净度不同的洁净室（区）之间的压差≥4.9Pa，空气洁净度级别要求高的洁净室（区）对相邻的空气洁净度级别低的洁净室（区）一般要求呈相对正压。 2．测试状态

有静态测试和动态测试。

静态测试时，室内测试人员不得多于2人。测试报告中应标明测试时所采用的状态。 3．测试时间

（1）对单向流测试应在净化空气调节系统正常运行时间不少于10min后开始。（2）对非单向流，测试应在净化空气调节系统运行时间不少于30min后开始。 4．悬浮粒子计数（1）采样点数目及其布置

悬浮粒子洁净度监测的采样点数目及其布置应根据产品的生产及工艺关键操作区设置。采样点布置见附图1。

图1

①最少采样点数目

悬浮粒子洁净度测试人员最少采样点数目可查表1确定。

表1 最少采样点数目

面积m ＜10 ≥10～＜20 ≥20～＜40 ≥40～＜100 ≥100～＜200 ≥200～＜400 ≥400～＜1000 ≥1000～＜2000 2000 2洁净度级别 100 2—3 4 8 16 40 80 160 200 300 10000 2 2 2 4 10 20 40 100 200 100000 2 2 2 2 3 6 13 32 63 注：表中面积，对于单向流洁净室，指的是送风面积，对非单向流洁净室，指的是房间面积。 ②采样点的位置

a）采样点一般在离地面0.8m高度的水平面上均匀布置。

b）采样点多于5点时，也可以在离0.8～1.5m高度的区域内分层布置，但每层不少于5点。

（2）采样点的限定

对任何小洁净室或局部空气净化区域，采样点的数目不得少于2个，采样次数不得少于5次。每个采样点的采样次数可以多于1次，且不同采样点的采样次数可以不同。（3）采样量

不同洁净度级别每次最小的采样量见表2

表2 最小采样量

洁净度级别 100 10000 100000 采样量L/次 ≥0.5μm 5.66 2.83 2.83 ≥5μm — 8.5 8.5

4．采样注意事项

（1）在确认洁净室（区）送风量和压差达至要求后，方可进行采样。

（2）对于单向流，计数器采样管口朝向应正对气流方向，对于非单向流，采样管口宜向上。

（3）布置采样点时应避开回风口。

（4）采样时，测试人员应在采样口的下风测。 5．结果计算

悬浮粒子浓度的采样数据应按下述步骤作统计计算。（1）采样点的平均粒子浓度

AC1C2Ci （1）

N 式中：A—某一采样点的平均粒子浓度粒/m3

Ci—某一采样点的粒子浓度（Ci=1.2.3„，N）粒/m3 N—某一采样点的采样次数，次（2）平均值的均值

MA1A2Ai （2）

L 式中：M—平均值的均值，即洁净室（区）的平面粒子浓度粒 /m3 Ai—某一采样点的平均粒子浓度（Ai=1.2.3，„，L），粒/m3 L—某一洁净室（区）内的总采样点数，个（3）标准误差

(A1M)2(A2M)2(ALM)2 SE （3）

L(L1) 式中：SE—平均值均值的标准误差粒/m3 （4）置信上限

MtSE （4） UCL 式中：UCL—平均值均值的95%置信上限粒/m3 t—95%置信上限的t分布系数，见表3

表3 95%置信上限的t分布系数

采样点数L t 2 6.31 3 2.92 4 2.35 5 2.12 6 2.02 7 1.94 8 1.90 9 1.86 ＞9 — 注：当采样点数多于9点时不需要计算UCL

6．结果评定

判断悬浮粒子洁净度级别可依据下述二个条件

（1）每个采样点的平均粒子浓度必须低于或等于规定的级别界限，即A≤级别界限。（2）全部采样点的粒子浓度平均值均值的95%置信上限必须低于或等于规定的级别界限，即UCL≤级别界限。六、操作步骤及使用方法 1．开机预热

在后面板上插上220V电源插座。按下电源开关，前面板上方数码显示P 0表示仪器处于等待状态开机正常，并预热15分钟。 2．仪器自检

1）按一下面板上“自检”键，相应的指示灯亮，同时数码管显示由P 0

变为P P 0 ，然后等待1分钟,由 P P 0 变为Y 0 表示仪器工作正常。(这时可按一下选显健，相应的指示灯亮，再按”或“”键，显示粒径0.3μm、0.5μm、1μm计数值为992208，显示粒径3μm、5μm、10μm的计数值9168，则可进一步证实仪器工作正常)。

2）再按一下“自检”键指示灯熄灭，自检功能被取消，面板显示恢复P 0状态方可进行以下步骤。 3．测量周期设定

1）如果测量周期定为1分钟测一次，则不必进行这一步操作，因为机内已自动设定为1分钟，无需人为再设定。

2）如果测量周期不为1分钟，则必须进行设定，具体步骤如下：

仪器在等待状态P 0下，在面板上按一下“周期”键，相应的指示灯亮，同时数码管显示由P 0 变为 F n ，F表示进入周期调整状态，n是测量周期由2分到10分，任意设定。设定通过面板上“”或“”键的增减来达到相应的周期，例数码显示为F 2 表示测量周期为2分钟，然后再按测量键，即为2分钟测定一次（注

意这时周期键灯应仍亮）。 4．实时时钟校正

它可以正确指示某一次测量工作的年、月、日、时，并打印出来，为用户存档提供方便。

1）当面板上数码管显示为P 0时即仪器处于等待状态，才可进行实时时钟校正。

2）按一下时钟键，相应的指示灯亮,同时数码管显示由P 0变为1 X X 。“1”表示年份，可按”或“”键，数码作相应变化输入年份。年份正确后，可再按一下“时钟”键（指示灯亮），数码管显示变为2 XX ，“2”表示月份，同时按”或“”键输入正确的月份。再按一下时钟（指示灯仍亮）数码管显示变为3 X X，“3”表示“日数”，按”或“”键输入正确的日数。依此类推4 X X，4表示小时数；5 X X ，5表示分钟数。全部调整好后再按下“时钟”键，该指示灯灭，数码管显示恢复P 0 状态。

3）在打印测试数据的同时需要打印实时时钟数，则“时钟”的指示灯必须处在亮的状态，如不要打印出实时时钟数，则可按“时钟”键后直到该指示灯熄灭为止。 4）一般情况实时时钟不须经常校正，在使用多天后校正一次，也是必要的。 5．设定采样点数及每一点的采样次数

1）面板上数码管显示应为P 0 状态。如不是该状态，可按“测量”键一至二次使其恢复成P 0 状态。

2）按一下“209E”键，P 0 变为A X ，A表示点数，可通过“”或“”键输入需要的测量点数。再按一下“209E“键A X 显示变为L X ，L表示每一点的采样次数，同样用“”或“”键输入需要的次数。设定完毕。 3）再按一下“209E”键，显示恢复成P 0状态。 6．测量

通过上述设定后，就可按GB/T16292～16294—1996《医药工业洁净室（区）悬浮粒子、浮游菌和沉降菌的测试方法》进行下述步骤的测量。

1）按一下“周期”键相应的指示灯亮测量周期即为设定的时间（如果采样周期为1分钟，则“周期”不必按）。

2）按下“测量”键，仪器即进入测量状态，再按“209E”键、“时钟”键并相应的指示灯亮。

3）把采样塑料管从后面板采样口的接嘴上拔下，接上等动力采样头（购仪器时另选购）。

4）调节后面板上流量调节旋钮，使流量浮子的上端面与流量计表的刻线相齐，即为每分钟2.83升。

5）把采样头放在第一个采样点位置上测量，每次测试完就自动打印测试结果。由于实时时钟一般用户只需在开头打出，无需每次都打印，所以第一次打完就可把“时钟”键按一下，该指示灯应熄灭，表示实时时钟退出打印。

6）当第一采样点的采样次数达到设定次数，按下“209E”键该指示灯自动熄灭，表示第一采样点结束。可把采样头移到第二采样点，按下“209E”键该指示灯又亮，测试又开始。依次类推直至各采样点全部测定完毕，最后仪器自动打印出0.5μm的95%置信度UCL值，单位均为颗/m3，并给出净化等级的判断。 7．几个键的说明

“测量”键、“选显”键、“颗/m3”键

1）按“测量”键，这时仪器即开始测量，面板上数码管显示，左方显示粒径档，右方显示为大于等于该粒径档在2.83升（即0.1立方英尺）内的颗数。显示数呈连续跳动变化，跳得快说明空气中颗粒浓度高，跳得慢颗粒浓度低。一次测量结束自动清零，立即重新第二次测量，每次测量值只能打印记录。

2）“选显”键，当只需显示某一粒径且只要每一次的测量结果，则可按一下“选显”键，该指示灯亮并按一下“”或“”键使显示出现所需的粒径档就可达到此目的。 3）“颗/m3“键，当按一下该键，该指示灯亮则显示值即转化为每立方米空气中的颗粒数。

8．测量结束工作

测量结束不要立即关机，把采样头拔出并把塑料管插入后面板的自净接嘴上，使管路密封，同时让仪器继续工作3～5分钟以清除管路系统中的尘埃，当0.5μm显示数接近0时关掉总电源，仪器用清洁塑料袋包装好。

七、面板及后板功能说明（如图2）

1：流量计 2：粒径显示 3：颗粒数显示 4：测量开始键 5：增量调节键 6：走纸键 7：减量调节键

8：打印键 9：时钟调节键 10：粒径选择显示键 11：209E设置键 12：仪器自检键 13：单位换算键 14：检测周期键

图2

15：流量调节旋钮 16：过滤器接嘴 17：采样接嘴 18：激光电源保险丝 19：总电源插座 20：电源开关

九、名词定义 1．洁净室（区）

对尘粒及微生物污染规定需进行环境控制的房间或区域。其建筑结构、装备及其使用均具有减少对该区域内污染源的介入、产生和滞留的功能。 2．局部净化

仅使室内工作区域特定的局部空间的空气含悬浮粒子浓度达到规定的空气洁净度级别，这种方式称局部空气净化。

3．粒子

一般尺寸为0.001～1000μm的固态和液态物质。 4．洁净度

洁净环境内单位体积空气中含大于或等于某一粒径的悬浮粒子的允许统计数。 5．单向流

沿着平等线，以一定流速、单一通路、单一方向流动的气流。 6．非单向流

具有多个通路循环特性或气流方向不平行的，不满足单向流定义的气流。 7．t分布

正态总体中的一种抽样分布，其分布函数为：

t总体平均值样本平均值

标准误差8．置信度上限（UCL）

从正态分布抽样得到的实际值按给定的置信度（此处为95%）计算得到的估计上限将大于此实际值，则称计算得到的这一均值估计上限为置信上限。

9．静态测试

洁净室（区）净化空气调节系统已处于正常运行状态，工艺设备已安装，洁净室（区）没有生产人员的情况下进行的测试。 10．动态测试

洁净室（区）已处于正常生产状态下进行的测试。十、附：国内外有关悬浮粒子的测定标准（如表4）

表4 国内外有关悬浮粒子的测定标准

中国卫生部GMP （1992年修订）洁净度级别尘粒数/m3 ≥0.5μm ≤3500 ≤350000 ≥5μm 0 ≤2000 美国联邦标准 FS-209E 等级限值/m3 ≥0.5μm 3530 353000 3530000 ≥5μm — 2470 24700 100 10000 100000 世界卫生组织(WHO) 及欧共体（EC）GMP 尘粒的最大允许数/m3 ≥0.5μ≥5μm m 3500 — 350000 3500000 2000 20000 ≤3500000 ≤20000

实验三大气综合采样实验

一、实验目的：通过演示实验，掌握仪器的工作原理及操作使用方法。二、实验内容：空气中有害气体（CO、NOx、SO2等）及总悬浮微粒（TSP）。三、实验用仪器：KC-6120型大气综合采样器、天平、干燥箱等。

KC-6120型大气综合采样器集大气采样与智能中流量采样于一体，可同时进行大气和TSP采样。具有体积小、重量轻、噪音低、智能化，流量稳定，操作方便，运行可靠的特点，是进行大气采样与TSP采样的理想仪器。广泛应用于环境监测、卫生防疫、劳动安全、科研院校等领域进行总悬浮微粒的样品采集。四、实验方法和步骤（一）大气部分

适用于采集空气中的CO、NOx、SO2等各种有害气体。具有流量稳定，负载能力强、计时准确、噪声低的特点。吸收瓶配有恒温加热器，可供北方地区进行低温采样。一）主要技术参数

1．采样控制方式：a.自动 24小时内任设开关时间。

b.手动手动控制开、关机，不受时间。 2．采样方式：双样或平行样。

3．采样流量：单路0.1～1L/min连续可调。 4．流量精度：2.5级 5．时控精度：24小时±2秒二）操作使用方法

1．当仪器接通交流（或直流）电源时，显示屏会出现闪动现象，只要按一下“调时”或“调分”按扭即可消除、此时即可按“调时”或“调分”按钮将时间调至标准时间。

2．时间控制操作

a. 手动：当仪器接通电源后，将开关置“手动”位置，仪器即开始工作，反之则停止工作。

b. 自动：定开机时间：先按“定开”键，再按“调时”或“调分”键，将时间调至预定开机时间，操作结束。

定关机时间：先按“定关”键，再按“调时”或“调分”键调至预定关机时间，再松开“定关”键，定关机时间输入结束。

以上操作完成后，仪器进入自动工作状态，到预定开机时间自动开机，到预定关机时间自动关机。 3．气路连接

气路连接示意图如下：

4．采样前的准备工作

采样前最好将吸收瓶盛上与采样吸收液同量的水，联好气路后开机，流量调至采样的实际流量，以免现场调试引起流量误差。三）注意事项

连接气路请注意吸收瓶的进出口，仪器的进气管与吸收瓶的出气口相联，以免接反使吸收剂吸入泵内造成故障。如不慎造成此类事故，请立即将无水乙醇吸入泵内运转一会，故障即可排除。（二）TSP部分一）概述

KC-6120型大气综合采样器TSP部分是依国家环保总局《HYQ1.1-》规范文件，

推出的新一代中流量TSP采样器，广泛应用于环境监测、卫生防疫、劳动完全、科研院校等领域进行总悬浮微粒的样品采集。二）特点

1．采用先进的孔板流量计，微压差传感器及微电脑程序控制，智能化程度高，可靠性强，操作方便。

2．自动换算累积标况体积。

3．停电时，具有数据保护功能，并能显示各个采样数据。 4．可根据用户实际需要进行自动循环连续采样。

5．带打印接口，如用户配接打印机，可打印采样的各个数据。 6．重量轻、噪声小。三）工作原理

利用孔板流量计将气体压差信号传递给微压差传感器进行处理，经传感器处理后，输出脉冲信号，微电脑根据输出的脉冲数量折算成流量与用户开始所设定的机内流量值进行比较，根据其差值大小，来调整风机转速，从而实现流量的自动跟踪补偿，并保证流量的准确性。四）主要技术参数

1．采样流量范围：80～120L/min 2．采样流量精度：2.5级

3．流量稳定性：≤±5%（电压变化±20%，阻力变化6kPa时） 4．流量响应特性：<5s 5．温度测定范围：-50℃～75℃

6．切割器标定流量：100L/min（采样头入口速度为0.3m/s） 7．断电保护时间：>10天 8．时控范围：1min～23h59min 9．采样方式：a. 手动

b. 24小时自动开关 c. 连续自动循环采样 10．最大累积流量：9999m3 11．噪声：≤65dB

12．无故障连续运行时间：>2000小时

13．显示内容：标准时间、延时开机时间、采样时间、间隔时间、累积采样时间、大气压力、瞬时流量、标况体积、当前温度。

14．打印内容：大气压力、开机时间、关机时间、停电时间、累积采样时间、标况体积、年、月、日。

15．电源：AC 220V±10% 50Hz 五）面板部件功能 1．操作键意义说明：（1）查询

按此键，状态指示相应状态的数值。（2）移位

按此键只在下列状态有效“标准时间”、“延时开机”、“采样时间”、“大气压力”，而在其它状态无效。

在有效状态时按此键，显示值的某位将闪烁，再按一次，闪烁位将右移。注：若仪器已处于自动工作状态，按“移位”键无效。（3）修改

按此键，将对显示值的闪烁位进行加1的修改。（4）自动

①若时控程序已设定，按此键仪器进入自动状态，自动指示灯亮。

②若仪器已处于自动工作状态，按此键退出自动状态，并将以前采样的有关数据清零，故应慎按此键。

注：采样时间为0.00时，按“自动”键无效。（5）打印

配接打印机以后，按此键即可打印出“四）、13”的内容。在每次采样结束时，将自动打印以上内容。 2．状态指示说明

（1）自动指示：按“自动”键，此灯亮（或灭）时，仪器进入（或退出）自动工作状态，并将以前有关数据清零。

（2）采样指示：仪器只有在采样时，此灯才亮。

（3）标准时间指示：此灯亮时，按“移位”、“修改”两个键（以下仿此）可修改标准时间。

（4）延时开机指示：此灯亮时，可预置延时开机的时间。（5）采样时间指示：此灯亮时，可预置所需的采样时间。（6）间隔时间指示：此灯亮时，可设定循环采样的时间间隔。（7）累积时间指示：此灯亮时，显示实际采样时间（扣除停电时间）。（8）瞬时流量指示：此灯亮时，显示采样的瞬时流量。（9）当前温度指示：此灯亮时，显示当前的环境温度。（10）大气压力指示：此灯亮时，显示输入的大气压力值。六）操作实例

设某监测点准备上午8:30分开始采样，采样时间为20小时，然后间隔3:30再循环。现场大气压力92.5KPa。到达现场时间为8:00。

1．仔细放好已平衡称重的滤膜，并压紧、盖好上盖，装好切割器。 2．接通电源，“当前温度”指示灯亮，显示为当前环境温度值。 3．按“查询”至“标准时间”指示灯亮，修改显示为08:00。 4．按“查询”至“延时开机”指示灯亮，修改显示为00:30。 5．按“查询”至“采样时间”指示灯亮，修改显示为20:00。 6．按“查询”至“间隔时间”指示灯亮，修改显示为03:30。 7．按“查询”至“大气压力”指示灯亮，修改显示为092.5。 8．按“自动”，“自动”指示灯亮，仪器进入自动工作状态。 9．若用户配接打印机，将打印机电源线、信号线与主机配接即可。 10．中间若要了解各个状态值，依次按“查询”键即可。七）仪器日常运行维护

1．指示灯同时亮，显示紊乱，或不能输入数据，一般是因电网电压过低引起。此时应关机一会，重新开机即可。

2．采样器开始工作后，约需20分钟达到热平衡，故无人看守时，瞬时流量预置时以98-100L/min（采样流量为100L/min）为宜。

3．当仪器运行400-800小时时，若出现流量下降或抽气泵运行不正常时，应考虑更换碳刷。方法是：

关机并拔下抽气泵电压插头，用螺丝刀卸开风机顶罩上的四个螺丝钉，即可将风机及罩一同取出。用螺丝刀仔细撬开风机碳刷的铜压片，取出原碳刷，装上新碳刷，仔细

合上铜压片。再通电空载运行半小时即可。

4．仪器运行一年后，就应进行例行流量校准。方法是：采用中流量孔口流量标准仪。

将流量调节开关置在某一位置，使校准仪显示为100L，调节面板上流量校准旋钮，使仪器显示流量与校准仪显示流量对应起来。误差为±2%。

5．交流电工作时，各种功能正常，但停电时断电保护显示时间不长或乱显示或均显示零。此种现象均因操作不当所致，原因是停电或工作结束时未能将电源开关关闭，蓄电池过放电引起。

解决的方法是将仪器接通交流电源，连续充电18-20小时即可。仪器连续几个月不用时，每月应例行充电18-24小时方法同上。

6．仪器若长期不用，应将开关打在“关”状态，因置“开”时断电保护已接通，日期过长，电池会因过放电而损坏。八）简单故障及排除方法 1．开机无任何显示：

（1）检查电源插座上是否有电。（2）主机保险丝是否烧断。（3）电池插座是否脱落。 2．开机显示紊乱：

关机稍后片刻再重新开启即可。

3．电机达到最高转速，流量显示仍上不去：

（1）检查管路是否堵塞，若有异物将其清理掉即可。（2）检查孔板流量计与压力传感器连接气路是否有开路现象。 4．设“自动”状态，到时间后不采样

（1）若“采样”灯亮，则开机检查驱动板（小板）上泵电源插座是否插好。（2）若“采样”灯不亮，检查电源插座是否有电，主机保险丝管是否烧断。 5．按“打印”打印机不工作（1）检查打印机接头是否接好。

（2）打开主机，检查打印机接口处连线是否有脱落。

6．开机后，指示灯全部不亮，按查询仍无灯亮，检查指示灯路板排线插座是否松动。

7．电机转速增大，仍无流量显示，检查内部孔板流量计与压力传感器间的连接是否开路。

8．通电后，温度显示-50 （1）检查电源插座是否有电。（2）电池是否有电。（3）主机保险丝管是否烧断。

（4）检查温度传感器（在孔板流量计上）三个插管是否有开路现象。八）粉尘浓度的计算

采样过程记录采样器空气流量和采样时间，就可算出通过采样器的空气容积，采样头内的滤膜纸所阻留下的粉尘用天平秤称得其测尘前后的重量，就可算出单位体积空气中所含有的粉尘重量，也就是测定地点的粉尘浓度，其计算方法如下：

GW2W13

1000 （mg/m） Qt式中：G ——粉尘浓度，mg/m3 W1——采样前滤膜重量，mg W2——采样后滤膜重量，mg Q ——流量计读数，升/分 t ——采样时间，分

为了保证测尘的准确性，便于对比，要求在同一测点于相同流量下，同时测定两个试样（平行采样），计算后，其差值小于20%时，既属于合格，平行样品差值△g按下式计算：

ΔgΔG100%

G1G22式中：△G——平行样品计算结果之差，mg/m3。

G1、G2——分别为两个平行样品的计算结果，mg/m3。

如两个平行样品合格，便以其计算结果的平均值作为测点的粉尘浓度。

实验四空气含尘浓度测定

一、实验目的：通过实验，掌握尘毒两用采样器的工作原理和基本测试方法。二、实验内容：工作场所空气中的粉尘及有害气体的测定。三、实验用仪器设备：ZT-1C型尘毒两用采样器、天平、烘箱等。四、实验方法和步骤：

尘毒两用采样器是根据国家“环境监测技术规范”的要求设计的，仪器可在0～999min范围内任意设定采样前等待时间和采样时间，主要用于采集作业场所空气中的粉尘，也可采集大气中的SO2或NOx。一）仪器工作原理

仪器在采集粉尘时，通过预先称好重量的滤膜吸附尘埃，由累计流量计可定量地得到粉尘的体积m3数。将滤膜烘干称重后可得到粉尘的重量mg数，从而确定单位体积内粉尘的量mg/m3。在采气时，设定好固定的采样时间t，将被采气样通入装有定量吸收液的吸收瓶后，有害成份被吸收，调节好转子流量计的采样流量Q后，就可得到被采气样的体积V，V=Q³t，再通过其它相关仪器可测定出有害物质的mg/m3数。二）主要技术指标

1．流量：采尘流量≥15L/min；

采气流量：0L/min～1L/min连续可调； 2．转子流量计精度：±2.5%； 3．滤膜直径：30mm； 4．噪声：≤80dB；

5．电源：交流电压220V±22V，频率50Hz±0.5Hz； 6．工作条件：环境温度：5℃～40℃；相对湿度：≤85%；

7．仪器外形尺寸：320mm³230mm³220mm； 8．重量：约5kg；

9．功耗：<40W。

三）仪器组成

成套仪器包括主机、采样头、三脚架、吸收瓶等。四）安装和使用

1．仪器前、后面板示意图及部件说明（见图1、图2）

图1

1——采尘头 2——累计流量计 3——时间、状态显示 4——采气吸收瓶 5——采气吸收瓶托架 6——控制键盘 7——转子流量计 8——采尘累计流量计接口 9——采尘连接管

图2

1——采气接口 2——电源开关 3——电源插座（内置保险丝）

2．仪器气路连接方式（见图3）

尘埃气样转子流量计仪器后侧采气进口吸收瓶有球腔侧吸收瓶无球腔侧被采气样采样头累计流量计三通瓶出气采样泵进采样泵出

图3

注：框图虚线内为仪器内部气路连接图

3．使用前准备：采尘：

（1）选择适当大小的滤膜，并将其烘干，冷却后称重。（2）将滤膜安装于采样头上，并用胶管连到仪器左侧气嘴上。采气：

（1）将定量体积（约20ml）的吸收液（通常取纯水）置于洁净的吸收瓶中。（2）按图1、图3要求将吸收瓶悬挂于仪器上，并用管路连接好。切不可将吸收瓶气路进、出气方向接反，否则易将吸收液吸入仪器管路中，从而损坏仪器。五）仪器使用方法：

（1）接上交流220V电源，仪器后面板电源开关置于“ON”位置，显示器显示“HELLO”。稍许，显示为“d□000”（□表示空格，下同）。

注：“d”静止时，表示仪器处于采样前等待时间进行倒计时状态，倒计时时间即为闪烁“d”后面的三位数（分钟）。（2）设定采样前等待时间

在“d□000”状态下（“d”静止时），按一下“预置”键，“d”后面的百位数“闪烁”，按“△”（或“”）键，数字会依次递增（或递减），此数字即为采样前等待时间分钟数的百位数。再按“预置”键，十位数字会闪烁，依前所述操作。以此类推，个位数设定与之相同，此三位数即为采样前待时间分钟数。至此，采样前等待时间设定完毕。（3）设定采样时间

采样前等待时间设定完毕后，再按一下“预置”键，显示器显示“C□000”，仪器

此时处于采样时间设定状态，同时时间百位数会闪烁，按“△”（或“”）键，可设定采样时间百位数。按上条（2）中所述方法，可分别设定十位数和个位数。此三位数即为采样时间分钟数。（4）采样

采样前等待时间和采样时间设定完毕后，按一下“启动”键，“d”会出现闪烁，仪器此时处于采样前等待时间倒计时状态，倒计时间会依次递减，直至递减至“d□000”后，随即仪器显示为“C□³³³”（³表示数字，亦即为采样时间分钟数），同时“C”会出现闪烁，仪器按预先设定的采样时间倒计时采样。此时，如用于采气，应及时调节转子流量计（面板前侧左下方长方形流量计）的流量Q，则采样体积V=Q³t（t为设定的采样时间）。当采样时间倒计时结束后，采样随即停止，并显示“d□000”。（5）采样完毕后，将仪器后侧电源开关置于“OFF”位置。

空气含尘浓度测定记录测点号 1 2 3 ┆ ┆ 流量读数（升）采样时间（分）采样前滤膜重量（mg）采样后滤膜重量（mg）粉尘浓度（mg/m3）六）测定区空气含尘浓度计算方法同实验三。七）注意事项

（1）采尘时，必须将转子流量计的流量调至零，以避免对累计流量计的流量产生影响。

（2）在野外现场采样使用三脚架支撑仪器时，应谨防仪器侧向倾倒，损坏仪器。

第二部分安全与人机工程

实验一危险及难接触物体温度测定

高热、危险或难以接触物体表面温度的测定是工矿企业、人、机安全的重要内容，由于被测物体无法接近，必须采用无需接触即可安全测量热的、危险的或难以接触物体的表面温度，红外温度测试仪就是常用的测温仪器。一、实验目的：掌握红外测温仪的操作使用方法。二、实验内容：难接触物体表面温度的测定。三、实验用仪器：ST60红外测温仪四、实验方法和步骤一）仪器的工作原理

红外测温仪测量物体表面温度，测温仪的光学元件将发射的、反射的以及透射的能量会聚到探测器上。测温仪的电子元件将此信息转换成温度读数，并显示在测湿仪的显示面板上。测温仪的激光仅作瞄准之用。二）仪器的功能（外形如图1）该测温仪具有以下功能。 1．环形激光瞄准 2．发射率可调 3．高、低温报警

4．最大值/最小值/平均值/差值显示 5．数据存储 6．扳机锁定 7．背景光显示 8．接触探针插孔 9．硬盒和腕带三）操作使用方法

要测量温度，请将测温仪对准物体并扣动扳机。务必考虑距离和测量点的比例和视物。激光只作瞄准之用。 1．环形激光瞄准（如图2）

图2

图1

环形激光为八个激光点形成的环状激光，环形区域为被测区域，在光线较暗的条件下，会有更高的光点出现在激光环的周围，这些光点不能用于瞄准目标，只能用激光环来瞄准。 2．用户界面显示（如图3） A）背景光标准 B）C/F标志

C）高、低温报警标志

D）温度最大值MAX、最小值MIN、差值DIF、平均值AVG、高温报警值HAL、低温报警值LAL。 E）MAX、MIN、DIF、AVG、HAL、LAL、PRB F）LOG图标表示数据存储模式 G）当前温度值

H）SCAN或HOLD标志 I）发射率标志和发射率值

J）电池不足，锁定和激光开启标志按钮（如图4）

1）SET按钮（设置高温、低温报警和发射率） 2）向上向下按钮

3）MODE按钮（用于设置各种功能）

4）激光/背景光开/闭按钮（扣动扳机按下按钮以激活激光/背景光） 5）LOG按钮（用于存储数据）

在SCAN（读数随时变动）模式，LCD屏显示当前温度（G）和已选的模式功能（D，E）是摄氏还是华氏（B）。当释放扳机后，仪器会保持最后读数7秒；并且标志“HOLD”也会出现（H）。当电池不足时，电池图标就会显示，但仪器仍可继续使用；当电池耗尽时，屏幕就会无显示，仪器也不再使用。要激活激光和背景光，扣动扳机，按下激光/背景按钮（4），按一次激光背景光，按二次激活激光和背景光，按三次使它们都关闭。 C/F开关：锁定仪器更换电池（如图5）

图5

图3

图4

要打开仪器手柄，按动扳机旁的按钮，然后向仪器上方位。要转换°C/°F，将顶部的开关（A）板到正确位置。

要锁定仪器以便进行测量，将按钮开关（B）扳到下边。当仪器锁定时扣动扳机，激光和背景光假如在激活状态就会开启，当仪器锁定时释放扳机，激光就会关闭，但是背景光仍然开着，除非按激光/背景光按钮才会关闭。当你想用扳机测量时，要将锁定开关关掉。

3）定位热点或冷点（如图6）

要找到热点或冷点，将测温仪指向目标区域，然后在这块区域上下扫描直到定位好热点或冷点。 4）视场（如图7）

确保目标要比测点大，目标越小，就应当越靠近目标。当测量精度要求很高时，要确保目标不小于测点的两倍。 5）发射率

发射率描述了材料辐射能量的特性。大多数有机材料和涂有油漆或氧化的表面具有0.95的发射率（在测温仪中预先设定。）

图7 图6

测量发亮或抛光的金属表面将导致读数不准确。解决的办法是用黑胶带或黑色油漆盖住测定表面，让胶带有足够时间达到与其覆盖材料相同的温度，然后测定胶带或油漆的表面温度。

6）距离和光点大小（如图8）

随着测温仪（D）与物体间距离的增加，光点（S）增大。

7）MODE按钮的功能

红外测温仪可测量温度最大值（MAX），最小值（MIN），差值（DIF）※和平均值（AVG）※※，每次测量都可得到一个读数，都可通过MODE按钮（3）来存储和重调，直到测量新的数据。当扳机再次扣动时，仪器在

最后选择的模式下测量。按MODE按钮还可设置高温报警（HAL）和低温报警（LAL），发射率（EMS）。探针温度（PRB—只有连接探针时）和数据记录（LOG）。每按MODE按钮一次，功能模式按顺序地循环如图9。

图8

MAX MIN DIF MODE AVG HAL 图9

LAL EMS PRB 注意：①只有当接触探针和仪器连接时，PRB（探针）才出现在MODE循环中； ②※DIF表示测量的最大值和最小值之间的差值；

③※※AVG表示每次扣动扳机时或仪器锁定时的流量的温度读数的平均值。

8）选择功能（如图10）

要选择MAX、MIN、DIF或AVG模式，先扣动扳机并保持扣动时，按下MODE按钮（3）时直至合适的图标出现在显示屏（E）的左下角。每按MODE按钮一次，功能模式按顺序地循环一次。 9）设置高温报警、低温报警和发射率（EMS）（如图11）要设置高、低温报警值和发射值，先扣动扳机并保持不动时，按下MODE按钮（3）直到合适的图标出现在显示屏（E）的左下角。用上下键（2）来调节想要的值。要激活报警，按SET（1）。 10）保持和重调，如图12

扳机释放后，仪器的显示仍会保持7秒（除非仪器锁定）；HOLD会出现在屏幕的左上角（H）。在出现HOLD时或仪器关闭后，无需扣动扳机，可按MODE（3）按钮重调已存储的测量值，每按MODE按钮一次，功能模式按顺序地循环一次。当扳机再次被扣动时，仪器在最后选择的模式下测量。

11）存储数据如图13

本温度计可储存12个测点的数据，此外还可储存红外温度、温标（华氏或摄氏）及辐射温度。

储存红外读出数据时，扣动扳机，同时按下MODE按钮（3），直至显示屏（E）的左下角出LOG字样时为止；LOG下面此时将显示一个记录点编号，如果在显示的LOG测点中没有温度记录，右下角将会显示3条短横线，将温度计对准需记录的目标，然后按下LOG按钮（5），听到温度计发出的响声时，则表明测点的温度已记录完毕。

图13 图12 图11 图10

记录的温度将在右下角（D）处显示。若需选择另一个记录点，可按上下键（2）。（2）重调数据点，如图14

关闭温度计后若需重调储存的数据，按下MODE按钮（3）直到右下角（E）显示LOG字样时为止。此时LOG（D）下面将显示一个LOG测点编号，而该测点的储存温度将在显示屏（D）的右下角处显示。若需移动到另一个LOG测点，可按上下键（2）。（3）“LOG”清除功能。如图15

这一功能只能在LOG模式下使用，可快速清除所有存储的数据。“LOG”清除功能工作原理如下：

①在LOG模式，扣动扳机，按“DOWN”（向下）键到“0”位（注意：只有扣动扳机时才能操作，用“UP”向上键不能进入到“0”位）。

②当“0”位显示到右下角时，按LOG按钮，听到三声响后，LOG位将自动变换到“1”，说明所有存储数据被清除。五、使用注意事项：

1．建议不用在光亮或抛光金属表面（不锈钢、铝等）的测量。

2．仪器不能穿过透明表面进行测量，如玻璃和塑料，只能测量这些材料的表面温度。

3．蒸汽、灰尘、烟雾等会影响测量的准确性。 4．所有型号的测温仪均需避免以下情况：（1）电焊和感应加热器引起的电磁场（EMF）；（2）静电；

（3）热冲击（由于环境温度变化太大或突然变化引起，使用前测温仪需要30分钟时间进行恒定）。

（4）不要将测温仪靠近或放在高温物体上。 5．不要将激光直接对准眼睛或指向反射性表面。

图15 图14

《环境工程》实验教学指导书

二 ○

三年十60

○ 月

实验二环境光照度测定

一、实验目的：掌握数字式光度计工作原理和操作使用方法二、实验内容：工作区不同光源光照度测量与工作效率的关系三、实验使用仪器：PM-2型自动换档数字式光度计四、工作原理：

数字式光度计是以硅光测量电池作为光敏元件，光电流经过I-V变换，信号放大与处理，A/D转换后，由41/2位LED数码管显示测量数据。为了满足不必换算，直接测量的需要，仪器设有灵敏度可调节的装置，并分粗调、细调二个可调位器，调节精确方便。仪器具有响应快、稳定、线性好、精度高、使用方便的特点。

仪器配有V（入）修正器，它的光谱灵敏度与国际照明委员会（CIE）规定的明视觉函数（光谱光效率）基本一致。仪器还配有余弦校正器，使接收器对不同角度的光源的响应值符合余弦法则。仪器各项指标达到国家一级照度计标准。仪器除了能准确测量照度以外，还能和其它器件配合测量光源的总光通量、光强度、光强分布及滤色片积分透过率等。

仪器具有量程自动换档功能，各量程之间的切换自动进行，使用方便。

仪器输出插口有照度信号电压和换档信号电压输出，可以根据不同需要与计算机或记录仪进行配接，为自动化测量提供有利条件。五、仪器的技术指标

1．工作条件：温度-20℃～+40℃，相对湿度≤85%。

2．稳定性：（读数）±0.2%，±1个字，（满量程）<±0.1%，±1个字。 3．重复性：（读数）<±0.15%，±1个字，（满量程）<±0.1%，±1个字。 4．线性：（读数）<0.2%，±1个字，（满量程）<±0.1%，±1个字。 5．零漂：（满量程）<±0.2%小时。 6．响应时间：（读数9.5%）<5秒 7．复零时间：（满量程的0.2%）<10秒

8．照度测量：（1）示值误差<4%，±1个字（具体见上海市计量局测试报告）（2）余弦特性：30°，<±1.5%。60°，<±15%。 80°，<±25%。（3）量程：0.01 1x～20万1x。

（4）最小分辩率：0.01 1x。

9．光谱灵敏度：<±4%（380nm～780nm），具体见上海市计量局测试报告。 10．仪器的温度特性：（-20～+40℃）<±3% 六、仪器使用方法

1．将电源线的圆型插头插入仪器后盖上的220V插口，此时应注意仪器电源插头的地线严格接地。按一下面板上的电源开关，指示灯亮，表示电源接通。此时，仪器显示器上的数字是随机读数，并非测量数据。

2．将光电接收器（传感器探头）插仪器后盖上的“输入”插座。 3．仪器预热30分钟，测量要求不高时，可减少预热时间。 4．照度测量：

（1）按一下仪器面板上的“照度”测量按钮，按钮上方的指示灯亮，表示仪器进入照度测量状态，此时，显示器上显示4个0。

（2）把接收器放置于被测处，打开遮罩，显示器上出现的数字即为被测处的照度值。

（3）本仪器的量程有4档。即0～2001x，0～20001x，0～2万1x，0～20万x。在测量过程中，量程自动进行切换，当被测的照度值超过2001x时，仪器显示器上出现4个闪烁的0，闪烁3次后，量程自动切换到0～20001 x档。当被测照度值超过20001x时，显示器再出现4个闪烁的0，闪烁3次后，量程自动切换到0～2万1x档。以此类推，量程最高可切换到0～20万1x。当被测照度值小于量程范围的9%时，量程会自动切换到小一档量程，直到最小量程0～2001x档。

（4）测量结束时，按一下电源开关，开关弹起，指示灯暗，表示电源关闭。仪器置于避震避光处，接收器盖上遮光罩，以免受损。 5．相对测量：（以光通量为例）

（1）按一下面板上的“光度”测量按钮，按钮上方的指示灯亮，（同时“照度”测量按钮上方的指示灯暗），表示仪器进入“光度”测量（相对测量）状态。

（2）取下接收器上的余弦修正器（按收器上的乳白色球面玻璃片，也可不取下），装上用户加工的配接装置。

（3）把接收器按装在积分球内进行测量光通量。

（4）点亮积分球内的标准灯，打开积分球的快门，显示器即显示读数。调节“光度”测量技钮下方的“粗调”，“细调”电位器，使读数为标准灯的光通值。

（5）关闭快门，换上被测灯。再打开快门，这时显示器上的读数即为被测灯的光通值。

（6）测量结束时，关闭电源，盖上接收器的遮光罩，仪器置于避震避光处。 6．输出插座接线示意图：

（1）V0：为照度信号输出电压，V0=0-2V，对应每档量程的照度值。（2）┴：为仪器内部接地端，是照度信号电压与换档信号电压的公共地线。（3）“1”：为第一档量程换档信号输出，即当照度计处于第一档量程（0-2001x）状态时，输出为高电平（6V）。如照度计处于其它档量时，（如自动换档到第二档），则此档量程的换档信号输出为低电平（0V）。

（4）“2”：为第第二档量程换档信号输出，即照度计处在第二档量程（0-20001x）状态时，输出为高电平（6V）。照度计处在其它量程时，输出为低电平（0V）。（5）“3”：为第三档换档信号输出，即当照度计处在第三档量程（0-2万1x）状态时，输出为高电平（6V）。

（6）“4”：为第四档换档信号输出，即当照度计处在第四档量程（0-20万1x）状态时，输出为高电平（6V）。 7．实验注意事项：

（1）光度计是精密测量仪器，使用与存放时应避免剧烈震动，放置于干燥，无腐蚀性气体的环境中，接收器切勿碰撞，不使用时应盖上遮光罩。

（2）为了使仪器稳定工作，使用安全，应确保仪器的接地线可靠接地。七、实验步骤和测定方法

1．不同光照度条件下工作效率测试

实验时按2-3人分成一组进行穿针实验，在规定时间内统计穿针个数。

2．测最大照度，最小照度和平均照度：以工作台面高度为准，将工作台面划分成若干个1m2的格子，每个格子中心位置即为测点，将各测点照度值列表，找出最大照度和最小照度。所有测点照度值的算术平均值即为平均照度值。 3．等照度测量：测点应有一定密度，否则连点困难。

等照度测量分为自然采光、人工照明、自然采光加人工照时情况，分别将所测数值列于表中，描在直角坐标纸上，将照度相等的点连结起来，即得等照度曲线。 4．测墙面、地面和工作台面的反射率：

在墙面、地面和工作台面上，视面积大小分别取几个测点，测量明照度均值和暗照度均值。

明照度：为探头面向光源时测得的照度值。暗照度：为探头背向光源时测得的照度值。按下式分别计算墙面、地面和工作台面的反射率。反射率=暗照度值/明照度值³100%

光照度测定记录

光照度Lx 墙面地面工作台面穿针数反射率% 八、实验报告要求：

1．简述实验目的、内容及所用仪器仪表、器材、实验场地的选择等。 2．测量记录及其整理。 3．绘制等照度曲线。

4．计算平均照度及照度均匀度（Au）。

Au=（最大照度值—最小照度值）/平均照度值³100% 5．计算墙面、地面和工作台面的反射率。

6．分析影响环境照度的因素并提出改善环境照度的措施。九、思考题

1．照明在工作中或在生产中有什么影响？ 2．什么是眩光？有何危害？如何防止？

3．工作场地照明设计应遵循什么原则？

实验三环境微气候的测定

一、实验目的：掌握通风干湿表的工作原理及操作使用方法二、实验内容：空气温度、湿度测定三、实验使用仪器：DHM2型通风干湿表四、仪器工作原理： 1．用途：

通风干湿表适用于气象台站及有关部门测定空气的温度和湿度。

2．结构与工作原理：

通风干湿表主要由两支相同的水银温度表和一个通风器组成（见仪器悬挂图）。

水银温度表（1）和（2）组成一对干球和湿球温度表，为了

避免太阳照射和防止热辐射的影响，温度表的球部外面均罩着一个双层的护管（3）和（4），护管的内外表面应光亮，以使其反射热辐射。

为了使温度表的测值是在一定气流状态下的空气温度，温度表球部应有稳定的通风，通风器（5）和通风管道（6）是构成温度表球部通风的主要部分。通风器内有发条机构和风扇，旋紧的发条所积蓄的能量逐渐释放而带动风扇转动并产生气流。使用时，开动通风器，使通风器和通风管道内的空气变为稀薄，于是外部空气就从温度表球部护管流向通风管道和通风器，这就使得温度表球部处在具有一定速度的气流中，根据这时的干球温度和湿球温度就可查算得相应空气湿度的绝对值和相对值。 3．性能与规格：

（1）环境温度：测量空气湿度时，能在-10～+45℃的环境下正常工作。（2）湿度测量范围：（10%～100%）RH。

（3）温度表的测量范围：-36℃～41℃和-16℃～+51℃两种。

（4）技术参数：通风器开动后温度表球部周围的通风速度，在第4分钟末不得小于2.5m/s；在第6分钟末不得小于2.2m/s；第6分钟末前，每分钟通风速度的变化量不应大于0.2m/s。

（5）通风器的全部作用时间不少于9min。

（6）仪器净重：1kg。

（7）仪器外形尺寸mm；92.5³92.5³415。五、使用与操作方法 1．纱套安装方法（1）纱套（布）性能

随仪器装箱的纱套或纱布，是用脱脂细棉纱专为通风干湿表特制的，且经过例行试验达到了技术指标，请用户不可任选代用，要保持纱套（布）清洁，沾上灰尘应清洗。（2）纱套（布）安装方法

①纱套应套在正视位置的右温度表球部上，作为湿球温度表。 ②袋状纱带制作纱套及安装方法，按以下步骤。

a. 剪下的总长度应是湿球温度表球度与两端捆扎长度之和约25mm左右，见（图1）；

b. 将其一端用自备的32支脱脂棉线或细漂白线捆扎成的纱套，捆扎后甩下的余边约2～3mm，勿过长，见（图2）；

c. 将纱套另一端捆扎在湿球温度表上的玻璃管凹园处，见（图3）。注：两端捆扎时，将线均缠绕两圈打结，松紧适当，以不脱落为限。

图1 图2 图3

③纱布制作纱套及安装方法按以下步骤

原则：用单纱布缝制纱套，应将湿球温度表球部适宜的紧贴包围住；不能用多层纱布缝制纱套。对缝线的要求同②b。

a. 剪下的纱布总长度计算方法同②a，总宽度应是湿球湿度表球部园周长与搭接压边宽约2～3mm之和，见（图4）；

b. 缝制袋状纱带，形式任意，可以用搭接压边方式缝制，见（图5），也可用对合

方式缝制，两头甩下的余边各2mm左右，见（图6），缝线拉紧程度应适当； c.按②b、c及图2～3作成纱套，并套在湿球温度表球部捆扎。

图4 图5 图6

2．仪器的使用与操作

使用通风干湿表时，应在观测前将通风干湿表悬挂好，悬挂通风干湿表的地方，应保证仪器周围的障碍物距离湿度表球部至少有半米，这是为了避免障碍物本身的热辐射影响到温度表的测值，操作者也应远离至少半米，快要读数前再接近；通风干湿表悬挂好以后，必须经过一定的时间（夏季至少要有15分钟，冬季至少要有30分钟）以后，才能开始观测。

观测前，还应先湿润湿球温度表的纱套，湿润纱套的时间：夏季在观测前四分钟，冬季在观测前十五分钟（有冻冰时应使之融化掉），以湿润为准，观测前不能有滴水现象；湿润纱套是用仪器的附件玻璃加水管、橡皮囊、弹夹进行的；湿润纱套应用蒸溜水和雨水，不能用井水、泉水、自来水；每观测一次需重新湿润一次。

纱套润湿以后，将通风器的发条上紧，上紧发条时，为防止风扇转动，上发条前用纸棒从排风孔处轻轻插入用来止动风扇，上满弦工作时，抽掉纸棒（纸棒可用厚纸片或多层薄纸叠成；禁用硬物、金属物），等通风器转动了四分钟以后，进行温度表的读数，将读数进行修正（即按两支温度表检定证所列的与标准温度表比较得出该表各整10°点上的修正值，进行修正，消除误差），然后再根据修正后的干球湿度和湿球温度就可以在气象常用表（本仪器附有的简明温度查算表）中查算出空气湿度的绝对值或相对值。进行读数时，观测者应站在下风方，读数要迅速而准确。

在野外使用时如风速大于3m/s应在通风干湿度表通风器的迎风面上套上一个风挡（仪器附件之一），以防止大风对于通风速度的不良影响。

干湿温度测定记录次数 1 2 3 ┆ ┆

干球温度（℃）湿球温度（℃）干湿球温度差（℃）相对湿度（%）平均相对湿度（%）六、仪器的保养与维护：

经常检查湿球湿度表上的纱套是否清洁，在刮风沙时使用了仪器以后，要将纱套换掉。

经常注意风扇的转动情况。

每次使用完毕，应将仪器擦拭干净，放回仪器匣内，以免仪器生锈。

应经常检查通风器发条盒的转动速度。先准备一个停表（秒表）和一个纸棒；挂好仪器，上弦使之转动，当通风器内条盒上的标线与玻璃孔上的标线重合时，用纸棒止动风扇，上满弦；再抽掉纸棒，等到条盒转过一周，其上的标线与玻璃孔上的标线重合时，开动停表，当条盒上的标线再次与玻璃孔上的标线重合时，停止停表、停表转动的时间即为条盒第二周转动的时间。

条盒第二周转动时间不应超过检定证上所列时间的10秒钟，若超过应复检。

实验四环境噪声的测定

一、实验目的：掌握噪声频谱分析仪的工作原理和操作使用方法及统计分析方法二、实验内容：工作区环境噪声的测定与分析三、实验使用仪器：HS6280B型噪声频谱分析仪四、仪器工作原理和技术性能（一）仪器概况

环境噪声是一种变化幅度很大的无规则噪声，所以在评价和监测环境噪声时不能简单地测量瞬时值，必须用一定的方法来处理一系列的采样值，而这一处理过程的各个环节都十分容易出错。因此对环境噪声测量仪器提出了自动化、数字化的要求。HS6280B是目前国内噪声测量仪器中性能最齐全的一种仪器。（二）主要技术性能

1．传声器：使用HS14421驻极体传声器频率响应：20HZ-12.5KHZ

2．声级测量范围：（以2³10-5Pa为参数） A计权： 37—130dB 线性： 40—130dB 3．频率范围及频率计权特性频率范围：3.5HZ—8KHZ

频率计权：A计权符合1EC651及GB3785-83声级计标准对Ⅱ型机的要求。 4．自动量程转换误差：≤±0.5dB 5．显示器：3

1位液晶显示 2 6．检波器特性：LMS真有效值

7．时间计权：F（快）S（慢）符合1EC651《声级计》标准和国家标准GB3785-83对Ⅱ型声级计的要求。

8．保持特性：保持最大有效值，衰减速率1dB/min。

9．指向特性：符合1EC651及GB3785-85标准对Ⅱ型机的要求。 10．滤波器特性：符合国家标准和1EC225号标准

通带波动

0.51dB以内

中心频率：31.5Hz、63 Hz、125 Hz、250 Hz、1KHz、2 KHz、4 KHz、

8 KHz

通带外衰减

1 离中心频率：（2）fo处：-0.5-+6dB

21 离中心频率：fo处2fo处：≥8dB

2 离中心频率：1/4fo和4fo处：≥40dB 离中心频率：1/8fo和8fo处：≥60dB 11．校正：利用ND9声极校准器核准（94dB、1KHZ） 12．瞬时A声级显示：1次/秒 13．统计分析时采样周期：10次/秒

14．采样时间：10秒、1分、5分、10分、20分、1小时、8小时、24小时 15．等效连续声级精度符合1EC804标准。

16．电源：HS6220用四节碱性电池，HS4782用五节镍镉电池

17．使用条件：环境温度：0-40℃ 大气压：86-106Kpa 环境湿度：（20-90）%RH （三）工作原理

HS6280B型噪声统计分析仪由HS6220型噪声分析仪、HS4782打印机组成。见图（1）。

HS6220型噪声分析仪，其单独使用可作为一般数字声级计用，采用日本理音公司NA-03数字声级计的电路，具有大的动态范围，测量过程中不用变换量程均能保证测量精度，并且直接由本身的3

1位液晶显示屏显示声级读数，具有最大值保持2功能。还有超过设定声级警报功能及电池欠压显示等功能。在此基础上我们加了接口电路，可与HS4782配接，进行声级测

图1

量，等效连续声级Leg值，测量和统计声级Lx值，最大声级LAmax，最小声级LAmin，声暴露级LAE和标准偏差SD等测量，并打印出相应结果和图形。

HS4782噪声分析打印机通过插头座与HS6220构成HS6280B型噪声频谱统计分析打印系统。该机由于采用了单片微机处理器能方便地完成整机的定时控制、采样、计算、打印结果功能。（四）性能介绍

1．HS6220型噪声分析仪

（1）HS6220型噪声分析仪前面板上共有六个开关如图（2）所示

电源开关[0FF-0N] 时间计权开关[S-F]

线性—A计权转换开关[Lin-A]

直通—外接滤波器转换开关[Lin-Oct] 设定—测量转换开关[SET-MEAS] 最大值保持，复位按钮[MAS HOLD] 上述各开关可视现场测量要求，分别设置。

（2）HS6220型噪声分析以显示功能均在上面板上反映，如图（3）所示，显示符号意义分别为：

“SETLEVEL OVER”为连载指示灯，如指示灯亮，表示实际测得声级值超过预先设定的声级值；“→”液晶屏幕上显示这种符号时，表示最大值保持；“：”液晶屏幕上显示这种符号时，表示电池欠压，需要换电池。

（3）HS6220型噪声分析仪侧面板上，有两个调节电位器，如图（4）所示

SET电位器用于声级设定调节 CAL电位器用于声级校正调节

（4）HS6220型噪声分析仪后面板上插座，如图（5）所示。该插座在HS6280B型噪声统计分析仪场合使用时，可通过接口电缆或直接与HS4782打印机连接。 2．HS4782型噪声分析打印机该机结构及面板见图（6）。图中：

图2

图3

图4

图5

（1）——21芯连接器。它可以直接或通过线缆与HS6220连接

（2）——纸盒。内装³30mm的卷筒打印纸。（装纸时，略用力按住纸盒盖的靠出纸口一边，即可向上拨出纸盒盖。）

（3）——出纸口。（装纸时，先将纸头剪成凸园弧成梯形，接通电源开关，取下纸盒盖，将纸头插入纸盒内的进纸槽里，按下进纸键，直到纸头露出纸口为止。）（4）——指示灯。“D.T”“Oct”“Mode”三个指示灯分别对应于按键（5）——字符显示窗

（6）——测试方式对照表。其详解见表1

表1 显示窗显示值功能含意与打印内容

※8#测试方式在HS6280B型中不使用。

√昼间时间为6:00—22:00，夜间22:00—6:00 （7）——外接充电电源插座直流电压：9V 极性：外正内负（8）——电源开关（9）——按键开关

——进纸键

——复位键，在任何状态下按此键，打印机复位，复位后，以前设置的时间、

滤波器状态、测试方式都保持不变。

——时间设置键，在初始状态（任何指示灯都不亮的状态）下，按此键“D、T”

日、时、分。

指示灯亮。此时，通过键和键可设置年、月、

——手动倍频程滤波器中心频率设置键。在初始状态下，按此键。“Oct”指示

灯亮，此时，通过键和键可设定滤波器的状态。对于HS6280B型该功能键无效。

——测试方式设置键/0～9步进转换键。此键为双重功能定义“/”上方字符含

义为第一功能，下方为第二功能，在初始状态下，按此键为第一功能，有任意一指示灯亮时，按此键为第二功能（下同）

a．第一功能，在初始状态下，按此键。“Mode”指示灯亮，此时通过键和可设定方

式对照表中对应的0～9种测量方式。

b．第二功能。当有一个指示灯亮时，按此键，显示窗所显示的字符会增加“|”。连续按动，显示窗的字符从“0～9”循环变化。运行

（测量开始）控制键/认可键。此键为双重功能键。

a．第一功能，在初始状态下、显示窗的字符总是对应于对照表中的一种测量方式，按此键，整机开始测量。 b．第二功能，当通过

键，选择到需要的字符时，按此键即确认了该字符。若

是在“Mode”方式下，该第二功能同时也具有第一功能含义即认可了该测量方式，同时按此方式开始运行。五、使用方法 1．使用须知：

（1）HS6220后面板上有一塑料盖板用于安装、更换电池。若需作24小时连续测量时，电池应选用碱性高能新电池（4节5号电池）。仪器长时间不使用时，电池应取出保存。

（2）HS-4782采用5节5号可充电电池，每次使用前应充电15-24小时。若需作24小时的连续测量。应充电20小时以上。在使用中，若发现打印机工作不正常，首先考虑给打印机充电。充电时，将配用的充电器插入充电电源插座即可。（3）日期、时间的设置方法

系统开机后，本机预置的时间为92年1月1日0点0分。若需重新设置可在初始

状态下，按键，指示灯“D、T”亮。这时可通过键和键来设置。设置顺序为“年、月、日、时、分”。每项应为两位数字，不是两位的，前面应加“0”。例如“92年7月15日9点20分”。应设为“9207150920”显示窗所显示的字符应对应于机内所计时状态的一位。若

需要改变，可按键来选择，再按来确定。若无需改变，可直接按键。当“分”的第二位输入后（即10位字符全部输入完毕）同“D、T”指示灯自动熄灭。回到初始状态。也可以用设置时间的方法来读取机内的计时时间。（4）测试方式的设置

当上述两种功能设置完毕后，或不需设置时，即可设置测量方式，设置方法可参照键的说明。本

机采样速率固定为10次/秒，测量时间可根据方式对照表中的数据选

择。表中的“0～7”号方式为单次连续测量方式。“8”号方式为自动控制滤波器测量方法。“9”号方式为整时测量方式，即每小时测量一定的时间，打印出结果，共测24组。当上述方法选择到“9”号方式后，按键，“Mode“指示灯闪一次后不熄灭。显示窗的字符回到“0”。

这时同样用键来选择“0、1、2、3、4、5、8”中的一种。再

按键便确定了一定时间，开始测量。

（5）本机采用了日本“EPSON”公司生产的M150～Ⅱ型16行点阵打印头。需定期更换色带。当发现打印的字符暗淡，即需更换。更换时，先打开机壳，（注意：打开机壳时，只需旋松底壳四角上的四个螺钉即可，切忌旋松中间两个螺钉）。取下色带盒，若色带完好，只是色带油干涸，可通过油孔注入色带油即可使用，若发现色带有破损的地方，则需更换色带。色带油，色带或色带盒一般计算机，打印机用品商店均有售。 2．使用前的准备（1）安装传声器

将传声器直接旋到前置放大器上，前置放大器通过插头与本机连接。为了避免本机及测量者对声场的影响，在前置放大器与本机之间可以使用3米延伸电缆连接，这样就把传声器和前置放大器延伸到离本机和测量者一定距离的地方。（2）电池检查

打开电源开关，观看显示器是否有“：”冒号显示，如出现“：”就更换HS6220的电池。建议尽量使用碱性高能电池，因为它容量大，使用时间长，而且可以经充电后重复使用。（3）校准

分析仪（包括传声器）应使用ND9型（或丹麦4230型）声级校准器进行声校准，ND9型声级校准器产生恒定的1000HZ，94dB声压级。

校准程序如下：

a．将半英寸配合器放入声级校准器耦合腔内，将校准器紧密地套入传声器。 b．分别按一下分析仪及核准器上的电源开关，使电源接通。

c．用小起子调节分析仪侧面的“CAL”电位器，使声级计显示94dB。 d．轻轻取下声级校准器（4）配用HS4782打印机 a．充电器对HS4782充电。

b．在关机状态下，将HS4782打印机与HS6220的结合体联接起来。 c．开机顺序为先开HS6220，再开HS4782打印机。 3．声级的测量（1）一般注意事项：

HS6220噪声分析仪的测量程序与一般声级计相同，在室外或者在粉尘环境中使用风罩，测量点位置要选择适当，背景噪声的影响要可能小，为了减小人体散射的影响，在手持分析仪时应伸展手臂，使分析仪与人体保持一定距离，或者使用延伸电缆，把传声器与前置放大器延伸到更远的距离。并用三角架固定起来。（2）测量步骤：

a．分析仪作用选择开关置于“F”，假如这时指示值变动太大或太快，则置于“S”。测量瞬时声级，指示值随声级的变动而变动。当分析仪位置MAX HOLD方式，指示测量期间声级的最大值，按一下“复位”开关，指示复原，重新测量最大值。

b．将声级设定开关置“SET”位置，调“SET”电位器到要求的规定声级，再将此开关置“MEAS”位置，进行声级测量，只要所测声级超过规定值，过载指示灯就闪亮。 4．统计声级或需打印的测量

根据打印机的简要使用须知和使用要求，设置完时间、滤波器状态和测试方式后，便可开始测量，按要求的测量时间测量完毕后便打印出结果。若短时不再测量，可不必关机，下次测量时，可不必重新设置时间，“Oct”等。若有较长时间不再测量，则应关机，下次开机后，需要重新设置时间，滤波器状态和测试方式。现场测量记录见表2。

表2 噪声测定记录表

距声源距离噪声值 (dB) max min 平均值 75

六、维护和修理：

1．使用前需仔细阅读说明书，了解仪器性能及使用方法。

2．使用时先开HS6220的电源，后开HS4782打印机电源，关机时应先关打印机电源，后关HS6220电源。

3．仪器发生故障时，维修人员可分别检查HS6220、HS4782，确症后，送专门修理点维修、计量。七、思考题：

1．什么是噪声污染？噪声的公害特征有哪些？ 2，噪声污染有哪些危害？ 3．降低噪声污染的措施有哪些？ 4．噪声综合治理的原则是什么？

傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）实验

二 ○ ○ 三年十月

傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）实验

一、实验目的

1．了解傅立叶变换红外光谱仪的结构和工作原理。 2．掌握该仪器的操作使用方法和光谱分析方法。

二、实验内容：利用红外光谱进行物质鉴别、分析物质的化学结构，研究分子间以及分子内部的相互作用及样品的制作和加工。

三、实验用仪器设备：Nicolet Nexus470型傅立叶变换红外光谱仪、样品加工制作设备、恒温干燥箱等。四、仪器的结构和工作原理（一）概述

仪器型号为Nicolet Nexus470型傅立叶变换红外光谱仪。该仪器是美国Nicolet公司于1999年推出的新型智能化光谱仪，价值5.6万$。在其产品系列中属于中上档次，是精密型化学分析仪器。红外光谱分析主要是用于物质鉴别，分析物质的化学结构，研究分子间以及分子内部的相互作用。在化工、医药、环境、材料、煤炭等领域有广泛应用。（二）仪器结构

1、470型主光学台：主要有以下部分组成：

²光学测量系统：其核心为迈克尔逊干涉仪（由动镜、定镜、分束器、空气轴组成），此外还有红外光源、He-Ne激光器、光路光学系统、红外DGTS检测器等。 ²电子线路系统：包括线路板、控制电路部分。

²样品箱：包括各种附件和可替换采样器。目前已购买基本样品箱、气体池、ATR检测器和简易石英池。

²光路外接道：可实现GC、LC、TGA联机分析还可联接红外显微镜、红外遥测及红外发射等设备。

2、OMNIC软件操作系统：该系统为仪器的操作平台，用于控制光谱仪采样、诊断、数据分析、普图处理、显示输出等全过程，可供用户开发实用程序。

目前已购买OMNIC5.2软件包、多媒体教学软件、部分图谱库和必要的分析软件。

3、计算机专用接口：插入计算机PCI槽，实现光谱仪与计算机联接。光谱仪主要靠计算控制。

（三）仪器原理

用红外光照射被检测物质时，不同的分子结构或化学键，会吸收一定波长的红外光，并将这部分光能转化为分子的转动动能或振动动能，引起化学键能级的跃迁，这是一个量子化过程，通过检测并记录红外光的这一吸收过程，就得到了物质化学结构的红外光谱图。其中包含了被检测物质的分子结构和化学健的信息。光路及仪器的工作原理如下图：

五、仪器的使用方法（一）使用步骤：

1．启动仪器，半小时后方可使用。 2．打开OMNIC软件

3．进行采样设置：collection → experiment setup 根据不同样品的需要进行采样次数、分辨率次序（先采本底或先采样品）等参数的设置（对于一般的固体样品可在缺省状态下进行） 4．采集样品红外光谱

在OMNIC窗口中，选择采集工具图标（collection），按仪器提示，将样品放入样品箱，仪器自动按规定参数采集样品本底红外光谱或者样品箱底本底光谱之后，计算机显示出所采集的样品的红外光谱图。 5．光谱的分析处理

利用OMNIC程序可对光谱图进行光滑、调基、转换、微分、差错、标峰、谱图检索、储存等处理。

6．保存光谱或输出谱图报告（二）制样方法：

要得到一张高质量的红外光谱图，必须根据样品的状态性质选择适当的制样方法。根据目前仪器的配置可采用的制样方法如下：

红外光源激光器干涉仪样品检测器干涉图傅立叶变换红外光谱图 1．固体样品的制备：

常见固体样品包括高聚物、部分有机化合物、无机化合物、矿物等。目前可采用的方法主要是压片法和浆糊法。（1）KBr压片法

KBr为最常用的中红外（4000～400cm-1）的透光材料，适用于大多数的固体样品的红外光谱分析。

a．模具有两种模具：Nicolet配用的3mm、7mm模具和抽真空模具

b．样品制备①首先把分析纯的KBr在研钵中充分研细，直到颗粒粒径达2μm以下，放入干燥器中备用；②按一定比例量取样品，（一般样品量为2～5mg，KBr量为100～120mg）放在研钵中充分研磨混合均匀，直到混合物中在明显的样品颗粒为止，以上操作应在红外烘干下操作，以防KBr吸水；③将研好的粉末用不锈钢铲小心移至模膛内，刮平，小心放入顶模，放在压片机上固定，摇动手柄加压到10kg/cm2约1～2mm泻压取出；④将压片放到样品架上，采集其光谱。

c．应用范围：固体有机物、粉末高聚物、无机化合物、矿物

d．注意事项：①KBr的烘干；②样品与KBr的充分混合及干燥；③模具的清理及防锈（干燥）（2）浆糊法

a．工具：研钵及不锈钢铲（或刀片）、滴管 b．介质：石蜡油、氟油

c．制样方法：将研磨好的样品放在研钵中，用滴管取适量（1～2滴）石蜡油或氟油混合后研磨均匀，用不锈钢铲取出研磨均匀的样品，涂在窗片上，放上另一窗片压紧 d．应用范围：可用在因KBr吸水而引起光谱歧变的样品分析

e．注意事项：石蜡油和氟油均为有机介质，在不同的范围会产生红外吸收。其位置如下：

石蜡油（长链烃）：3000～2850cm-1（C—H）;

1468,1379cm-1（CH2，CH3的C—H）； 720cm-1（—CH2—）n n>4的骨架振动。氟油（全氟烃）：1400～500cm-1存在强度不同的C—F吸收。因此在进行样品的谱图解析时应扣除介质本身光谱的影响。 2．液体样品的制备

用于液体样品的取样工具有可拆卸液体池、石英池及OMNI采样品。（1）低沸点液体

由于样品沸点低，为防止挥发应选用密封池。用干净注射器取出样品，注入液体池上面的输入孔，当输出孔有液体溢出时，用塞子塞紧，放至样品架上，移至采样室即可进行测定。

（2）高沸点、低粘度的样品

用滴管滴加在可拆卸液体池的两片窗片之间压紧自动形成均匀的液膜，则可以进行测定。

（3）高粘度样品

比如各类油脂，热解产物等，需用不锈钢铲取少量样品涂于KBr窗片上，刮匀，将窗片放在样品架上既可测定。（4）水溶性液体

不可用盐窗测定，只能采用石英池法或OMNI采样品进行采样分析。 3．气体样品的制备

本仪器配备了10m气体池，可用于低浓度气体、弱吸收性气体及痕量分析。因多次反射，测定时，背景吸收明显，要进行补偿或用差谱法扣除。 4．复杂样品的采样分析

利用OMNI采样品可以对涂层、橡胶、织物、有机体、液体等进行无损伤检测。OMNI采样品为单反射结构，光谱信息较弱。六、仪器的维护

1．使用环境：该仪器为精密型仪器，需在恒温、防潮、干燥、防震的环境中保存和使用，由于光学台的主要窗片为盐窗，特别需要长期的干燥条件，否则会对仪器造成损坏。

2．需要配有净化稳压电源，仪器可长期运行（利于防潮）。 3．仪器使用后，必须对仪器及附件彻底清洗（无水酒精、甲醛）。

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