Приборы для измерения освещенности принцип их работы

ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Средства измерения освещенности

Для измерения освещенности используют следующие измерительные приборы:

· люксметр Ю–116, предназначен для измерения освещенности, создаваемой лампами накаливания и естественным светом, источники которого расположены произвольно относительно светоприемника люксметра;

· пульсметр–люксметр «Аргус–07» – для измерения освещенности, создаваемой естественным светом и различными источниками искусственного освещения в диапазоне от 1,0 до 20 000 лк в спектральном диапазоне от 380 до 800нм и коэффициента пульсации излучения искусственного освещения;

· пульсметр–люксметр ТКА–пульс – для измерения коэффициента пульсации и освещенности и видимой области спектра, создаваемой искусственными или естественными источниками, расположенными произвольно относительно приемника;

· люксметр–яркомер «Аргус–12» – для измерения освещенности, создаваемой естественным светом и различными источниками искусственного освещения в диапазоне от 0,1 до 200 000 лк и яркости самосветящихся объектов в диапазоне 1. 200 000 кд/м 2 в спектральном диапазоне от 0,38 до 0,80 мкм;

· люксметр–яркомер ТКА–ПК – для измерения освещенности в видимой области спектра и яркости накладным методом телевизионных кинескопов, дисплейных экранов и самосветящихся протяженных объектов;

· другие приборы импортного и отечественного производства.

5.2. Устройство и принцип работы люксметра Ю–116

Люксметр Ю–116 (рис. 2) состоит из фотоэлемента с набором поглотительных насадок и гальванометра. Действие прибора основано на фотоэлектрическом эффекте.

1 – селеновый фотоэлемент; 2 – насадка К; 3 –показывающий прибор (гальванометр);

4,5 – кнопки переключения диапазонов измерений (левая: 5. 30 лк; правая: 20. 100 лк),

Световой поток, падающий на селеновый фотоэлемент, вызывает электрический ток, величина которого фиксируется стрелкой гальванометра пропорционально величине светового потока.

Прибор имеет две шкалы измерения: от 0 до 30 лк (нижняя) и от 0 до 100лк (верхняя) и соответствующие им кнопки управления.

При нажатии левой кнопки отсчет показаний ведется по нижней шкале 0. 30 лк, при нажатии правой – по верхней шкале в пределах 0. 100 лк.

Наибольшую погрешность измерений прибор дает при малых отклонениях стрелки гальванометра. Поэтому на каждой шкале точкой обозначено допустимое начало измерения. На шкале 0. 30 лк эта точка находится над отметкой 5 лк, а на шкале 0 . 100 лк – над отметкой 20 лк.

Для измерения больших освещенностей (свыше 100 лк) на фотоэлемент, для расширения диапазона измерения надевают светопоглотительные насадки К, М, Р, Т.

Насадка К выполнена в виде полусферы из белой светорассеивающей пластмассы и служит для уменьшения косинусной погрешности, связанной с углом падения света на фотоэлемент. Насадка К применяется только совместно с одной из насадок М, Р или Т.

При использовании насадок К и Мкоэффициент ослабления светового потока составляет 10, при использовании насадок К и Р – 100, а насадок К и Т– 1000.

Показания прибора при использовании насадок умножают на соответствующий коэффициент ослабления.

Кроме того, при измерениях люксметром Ю–116 его показания должны умножаться на поправочный коэффициент K₁, учитывающий соответствующийисточник света (табл. 2).

Значения коэффициента поправки на цветность источников света

для люксметров типа Ю–116 и Ю–117

Источники света	Значение К1
Люминесцентные лампы типа: ЛБ ЛД, ЛДЦ ЛХБ ЛЕ ЛХЕ
1,17
0,99
1,15
1,01
0,98
Лампы типа ДРЛ	1,09
Металлогалогенные лампы типов: ДРИ 400 ДРИ 1000 ДРИ 3500 ДНаТ
1,22
1,06
1,03
1,23
Лампы накаливания	1,0
Естественная освещенность	0,80

Подготовка к работе

Для подготовки к измерению установить измеритель люксметра в горизонтальное положение. Проверить, находится ли стрелка прибора на нулевом делении шкалы при отжатых кнопках.

Порядок работы

При измерениях освещенности необходимо соблюдать следующие требования:

– на измерительный фотометрический датчик прибора не должна падать тень от человека;

– измерительный прибор не должен располагаться вблизи сильных магнитных полей.

1. Для измерения освещенности установить фотоэлемент с соответствующими насадками на рабочую поверхность (стол) горизонтально, гальванометр – на некотором расстоянии от фотоэлемента в удобном для снятия показания месте.

2. Селеновый фотоэлемент следует оберегать от излишней освещенности, не соответствующей выбранным насадкам. Для этого следует последовательно устанавливать насадки К и Т, К и Р, К и М и при каждой паре насадок сначала нажимать правую кнопку, а затем левую.

3. Если при насадках К и М и нажатой левой кнопке стрелка показывающего прибора не доходит до 5 делений по шкале 0. 30, измерение следует проводить без насадок открытым фотоэлементом.

· выключить люксметр (обе кнопки отжаты);

· уложить фотоэлемент в футляр.

Лабораторный стенд

Стенд имитирует рабочее место. Характеристика работ и система освещения принимаются в соответствии с вариантом (табл.3).

Над стендом (на потолке учебной аудитории) имеется линия из светильников общего освещении, источник света – люминесцентные лампы.

Стенд снабжен светильником местного освещения – настольная лампа, источник света – лампа накаливания.

Лабораторный стенд имеет две камеры, одна из которых имитирует помещение с темной окраской стен, другая – со светлой окраской стен. В обеих камерах имеется одинаковый источник света – лампы накаливания равной мощности. Лицевая панель камер имеет вырезы для установки через них фотоэлемента люксметра при проведении замеров освещенности.

Источник

Люксметр что это? Его виды, устройство, характеристики и выбор

Для измерения уровня светового излучения и фактической освещенности окружающего пространства используют люксметр – специализированный электронный прибор.

Различают несколько видов этого измерительного устройства, каждый из которых имеет свою погрешность, чувствительность к конкретным спектральным излучениям.

Для чего нужен люксметр, его принцип работы, характеристики и особенности выбора – обо всем этом далее.

Назначение и принцип действия люксметра

Главное назначение прибора – произведение замеров уровня освещенности в требуемой точке пространства.

Там, где используется люксметр, можно без труда производить корректировку этого показателя, который зависит от:

• количества источников света, включая искусственные и естественные;
• светового давления каждого из источников;
• расстояния между точкой измерения и источником света;
• отражающей способности находящихся поблизости поверхностей.

Прибор активно применяться в следующих случаях:

• Для контроля санитарных норм освещения жилых помещений.
• Для измерения уровня освещения рабочих мест, что позволяет поддерживать комфортные условия труда и гигиены работников.
• Для контроля освещенности помещений на производственных участках, в школах, библиотеках, медицинских заведениях, музеях и др.
• Для подбора яркости ламп в оранжереях, тепличных хозяйствах, где выполняется разведение и содержание растений.
• Для определения съемочной экспозиции при фотографировании.
• Для настройки яркости сигнальных огней, световой рекламы.
• В составе пульсметр-яркомеров – для измерения степени пульсации изображения мониторов и освещенности в целом, вызванной мерцанием светодиодов, люминесцентных и энергосберегающих ламп.
• Для проверки соответствия фактической освещенности расчетному уровню при монтаже осветительных систем.

При работе прибора световой поток определенного спектра преобразовывается в электрический ток с соответствующими интенсивности первого характеристиками.

Результаты выводятся на экран устройства.

С учетом того, как работает люксметр, имеет смысл использовать модели, позволяющие выбирать рабочий режим под конкретный световой спектр.

Принцип работы устройства:

• Электроны фотоэлемента, изготовленного из полупроводника, активизируются под действием света. Чем ярче световой поток, тем активнее высвобождаются электроны.

• Пропускная способность фотоэлемента изменяется, что регистрирует электроника прибора, которая, после обработки процессором, отображается на экране.

• Измеритель освещенности в работе выдает результаты, корректность которых зависит от правильности ориентирования датчика относительно светового потока.

Устройство и характеристики

Основной элемент люксметра – полупроводниковый фотоэлемент, передающий энергию световых квантов электронам.

Образующийся электрический поток, в зависимости от типа прибора, либо преобразуется гальванометром, провоцируя движение стрелки указателя, либо трансформируется оптико-электронным конвертером в цифровой вид с последующим отображением результата на дисплее.

Иными словами, классический люксметр состоит из преобразователя и фотодатчика, которые могут быть выполнены моноблоком или раздельными модулями, соединенными проводом.

Уровень освещенности измеряется в люксах, а шкала излучения имеет диапазон от десятой части до нескольких сотен тысяч.

При этом 1 люкс соответствует освещенности в 1 люмен на площади в 1 квадратный метр.

Соответственно единица измерения люксметра – люксы, а люмены указывают на интенсивность светового потока.

Материал

Корпус портативного прибора изготавливается из долговечного и надежного пластикового материала.

Для удобства удержания некоторые модели имеют прорезиненные накладки.

В случае раздельной компоновки, фотодатчики также скрыты пластиковым корпусом.

Размеры и вес

Вес большинства портативных люксметров составляет 0,1 – 0,5 кг, в зависимости от размеров аккумуляторной батареи.

Ориентировочные размеры приборов:

• высота: 80 – 200 мм (зависит от компоновки);
• ширина: 50 – 80 мм.

Точность, погрешность и поверка

Государственная поверочная схема для люксметров в полной мере описана в ГОСТ 8.023-2014.

Первичная поверка внесенных в Госреестр СИ РФ приборов осуществляется после их ремонта, либо непосредственно до ввода в эксплуатацию.

Периодическая поверка в большинстве случаев выполняется раз в год.

Включает в себя проверку точности и всех погрешностей устройства.

Калибровка, кроме прочего, подразумевает спектральную коррекцию его фотодатчика.

Виды люксметров и их цена

Люксметры могут применятся по назначению как снаружи, так и внутри помещений.

Конструктивно они делятся на:

• Моноблоки – датчик закреплен непосредственно на его корпусе. Такой вариант удобен при проведении быстрых измерений, имеет меньший вес, однако, для работы в малодоступных местах непригоден. Некоторые модели имеют съемный датчик, что расширяет их функционал.

• С выносным датчиком – более удобный вариант для замеров в тех местах, куда трудно подобраться. Чувствительный датчик подключается к основному модулю гибким проводом, что позволяет без труда замерять показатели с любых направлений. Подобные люксметры предпочтительны при оценке условий труда.

В зависимости от типа индикатора приборы бывают:

• Цифровые. Результаты измерений выводятся в электронном виде на дисплей прибора. Такие люксметры удобны в эксплуатации, имеют относительно высокую точность.

• Стрелочные – аналоговый индикатор имеет стрелку и шкалу, градация которой выполнена в люксах. Точность показателей замеров, по сравнению с предыдущим вариантом, значительно ниже.

Люксметр может иметь расширенную функциональность, по своим характеристикам прибор бывает:

• Бытовой. Дешевые модели отображают исключительно освещенность, их используют для быстрых замеров, не требующих высокой точности. Более дорогостоящие варианты способны самостоятельно высчитывать среднее значение освещенности на основе нескольких замеров. В конструкции предусматривается внутренняя память, интерфейс для подключения прибора к персональному компьютеру или ноутбуку. Минимальная цена за прибор – 1500 руб.

• Профессиональный – комплектуется светофильтрами, спектральная чувствительность фотодатчика, которых практически аналогична человеческому глазу. Они позволяют эффективнее проводить замеры свойств световых потоков разнообразных цветовых оттенков. Уличные модели в дополнение оснащаются специальными поглощающими фильтрами, расширяющими измерительный интервал при ярком освещении. Погрешность измерений составляет около 1%. Стоимость профессиональных моделей начинается с отметки 10 тыс. рублей.

Зачастую профессиональные люксметры оснащаются дополнительным оборудованием, позволяющим измерять другие характеристики светового потока:

• Люксметр-яркомер. Кроме выполнения функций непосредственно люксметра, предназначен для измерения яркости светящихся объектов. Качественный прибор обойдется в 10 и более тыс. рублей.

• Люксметр-пульсметр. Этот прибор, кроме измерения освещенности, способен определять коэффициент пульсации (мерцания) компьютерных мониторов, экранов планшетов, телефонов, других устройств. Люксметры с измерением пульсаций помогут выбрать, например, лампу с наиболее безопасными для человеческого глаза показателями мерцания. Минимальная стоимость – 4,5 тыс. рублей.

• Универсальные измерительные приборы, выполняющие одновременно функции люксметра, яркомера и пульсметра. Стоимость хороших моделей с поверкой начинается от 15 тыс. рублей.

Цена люксметров сильно зависит от рабочих диапазонов.

По этой причине более качественные целевые приборы с узким измерительным диапазоном обойдутся дороже китайских аналогов “на все случаи жизни”.

В качестве альтернативы люксметру могут послужить специальные приложения, устанавливаемые на iOS или андроид.

Однако множество проводимых тестов дают одинаковые результаты: люксметр в смартфоне не способен заменить полноценный прибор, так как имеет большую погрешность, величина которой зависит от модели телефона.

Какой люксметр лучше и как его выбрать?

Выбор люксметра начинается с постановки правильных задач, которые должен решать этот измерительный прибор.

Критерии, на которые следует ориентироваться:

• Рабочий диапазон и спектральная чувствительность. Каждый прибор способен работать только с определенным типом излучения, например, ультрафиолетовым, или же светом от неоновых ламп. Существуют универсальные приборы, где для настройки интервала измерения предусмотрен специальный переключатель. Индикатор перегрузки позволит определить превышение диапазона измерений.

• Дополнительные функции. Некоторые модели, кроме работы со световым потоком, способны измерять температуру окружающей среды, уровень шума и даже давление воздуха. Ценник на подобные варианты приборов заметно выше, однако, одно такое устройство способно заменить сразу несколько разнотипных измерителей, суммарная стоимость которых по отдельности будет еще выше.

• Размеры. Портативными устройствами, которые легко помещаются в одной руке, пользоваться гораздо удобнее.

• Экран. Его размеры напрямую влияют на удобство считывания данных. Подсветка дисплея, если она предусмотрена, позволит работать с люксметром при недостаточной освещенности.

• Питание. Преимущество следует отдать приборам с автономным источником питания, так как он позволит проводить измерения в абсолютно любых условиях, независимо от наличия бытовой сети.

• Подключение к ПК. Для профессиональных приборов подобная функция обязательна.

Если требуется проводить оперативные замеры, например, при настройке осветительных систем, достаточно иметь под рукой хороший недорогой люксметр типа моноблок.

Его ресурсов будет достаточно и для проведения инспектирования.

При необходимости провести оценивание условий труда, профессиональные модели с выносным датчиком будут более эффективными, так как они обладают более высокой точностью измерений и меньшей погрешностью.

Зачастую такие люксметры оборудованы встроенной памятью и могут хранить результаты измерений.

При покупке люксметра обязательно следует обратить внимание на его паспорт, где в полной мере указываются все особенности прибора.

Кроме того, если планируется профессиональное использование, обязательно внесение в Госреестр, что гарантирует соответствие всем заявленным техническим характеристикам.

Что нужно знать о люксметрах?

При проведении измерений люксметром, важно знать о некоторых особенностях его работы:

• Если используется аналоговое измерительное оборудования, то до начала проведения замеров стрелка должна находится на нуле.
• Если прибор показывает освещенность менее 30 люкс, при этом используются насадки на фотоэлемент, продолжать измерения следует без них.
• Движения прибора непосредственно в процессе замера создают дополнительную погрешность.
• Посторонние источники света способны значительно исказить результаты замеров.

Из-за высокой стоимости профессиональных люксметров, покупать их для проведения единичных замеров нецелесообразно.

Выгоднее взять прибор в аренду на требуемое время у специализированных компаний, занимающихся продажей геодезического и контрольно-измерительного оборудования.

Модели, предоставляемые подобными фирмами, всегда имеют актуальную поверку.

Производители

Так как люксметр – технически сложный измерительный прибор, при выборе предпочтение следует отдавать проверенным производителям, среди которых:

• MetronX;
• Testo AG;
• Chauvin Arnoux;
• CEM;
• Greenlee Textron;
• KEW;
• KIMO Instruments;
• Sonel;
• Tenmars.

Источник