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照度計的測試原理和方法
1.照度的測試原理
照度是受照平面上接受的光通量的面密度。照度計是用于測量被照面上的光照度的儀器,是光照度測量中用得多的儀器之一。
2.照度計的結(jié)構(gòu)原理
照度計由光度頭(又稱受光探頭,包括接收器、V(λ)對濾光器、余弦修正器)和讀數(shù)顯示器兩部分組成。其結(jié)構(gòu)見圖1。
圖1 照度計的結(jié)構(gòu)原理圖
四、測量步驟和方法
在工作房間內(nèi),應(yīng)該在每個工作地點(diǎn)(如書桌、工作臺)測量照度,然后加以平均。對于沒有確定工作地點(diǎn)的空房間或非工作房間,如果單用一般照明,通常選 0.8m 高的水平面測量照度。將測量區(qū)域劃分成大小相等的方格(或接近方形),測量每個方格中心的照度Ei,其平均照度等于各點(diǎn)照度的平均值,即
式中 Eav ——測量區(qū)域的平均照度,lx;
Ei ——每個測量網(wǎng)格中心的照度,lx;
N ——測點(diǎn)數(shù)。
照度均勻度是指規(guī)定表面上的小照度與平均照度之比,即:
式中 Emin ——指所測表面上的小照度,lx。
本實驗中,可以房間所布置的測點(diǎn)面為表面,小照度可認(rèn)為所測點(diǎn)中的小照度值。
測量房間每個方格的邊長為lm,大房間可
式中 Eav ——測量區(qū)域的平均照度,lx;
Ei ——每個測量網(wǎng)格中心的照度,lx;
N ——測點(diǎn)數(shù)。
照度均勻度是指規(guī)定表面上的小照度與平均照度之比,即:
式中 Emin ——指所測表面上的小照度,lx。
本實驗中,可以房間所布置的測點(diǎn)面為表面,小照度可認(rèn)為所測點(diǎn)中的小照度值。
測量房間每個方格的邊長為lm,大房間可取2 -4 m 。走道、樓梯等狹長的交通地段沿長度方向中心線布置測點(diǎn),間距1 -2 m ;測量平面為地平面或地面以上 150mm 水平面。
測點(diǎn)數(shù)目越多,得到的平均照度值越,不過也要花費(fèi)更多的時間和精力。如果Eav的允許測量誤差為±10%,可以用根據(jù)室形指數(shù)選擇少測點(diǎn)的辦法減少工作量,兩者的關(guān)系列于表1。若燈具數(shù)與表給出的測點(diǎn)數(shù)恰好相等,則必須增加測點(diǎn)。
表1 室形指數(shù)與測點(diǎn)數(shù)的關(guān)系
室形指數(shù)Kr 少測點(diǎn)數(shù) 室形指數(shù)Kr 少測點(diǎn)數(shù)
?。?font face="Times New Roman">1 4 2~3 16
1~2 9 ≥3 25
式中L、W為房間的長和寬,hr為由燈具至測量平面的高度。
當(dāng)以局部照明補(bǔ)充一般照明時,要按人的正常工作位置來測量工作點(diǎn)的照度,將照度計的光電池置于工作面上或進(jìn)行視覺作業(yè)的操作表面上。
一個理想的照度計應(yīng)該具有下列條件:
● 體積小、重量輕 (Compact Size、Light Weight)
照度計使用的機(jī)會非常廣泛,運(yùn)用的時機(jī)也常在不同的場所,所以可攜帶式體樍小、重量輕為照度計的先決條件。
● 準(zhǔn)確度﹝Accuracy﹞
照度計的良莠與否,和它的準(zhǔn)確度有的關(guān)系。當(dāng)然也和它的價格息息相關(guān),因此以合理的價格買個準(zhǔn)確度較高的照度計實有必要,一般以誤差不超過±15%為宜。
● 色彩補(bǔ)償 ﹝Color Compensation﹞
光源的種類包羅萬象,有些偏重波長較長的的紅色系高壓燈 ,或波長較短藍(lán)紫色系如Daylight日光燈;也有分布比較平均的如白熾燈泡系列,同一照度計對不同的波長其靈敏度可能略有不同,故適度的補(bǔ)償屬必要。
● 余弦補(bǔ)償﹝Cosine Compensation﹞
大家都知道,受照面的亮度與光源的入射角度有關(guān)。相同的道理,在用照度計做測量時,感應(yīng)器﹝Sensor﹞與光源入射角度自然會對照度計的讀值有影響。所以一個好的照度計是否有余弦補(bǔ)償?shù)墓δ軐嵲诓豢珊雎浴?/font>
概述
照度計(或稱勒克斯計)是一種專門測量光度、亮度的儀器儀表。就是測量光照強(qiáng)度(照度) 是物體被照明的程度,也即物體表面所得到的光通量與被照面積之比。照度計通常是由硒光電池或硅光電池和微安表組成,見圖。
照度計測量原理:
光電池是把光能直接轉(zhuǎn)換成電能的光電元件。當(dāng)光線射到硒光電池表面時,入射光透過金屬薄膜4到達(dá)半導(dǎo)體硒層2和金屬薄膜4的分界面上,在界面上產(chǎn)生光電效應(yīng)。產(chǎn)生電位差的大小與光電池受光表面上的照度有一定的比例關(guān)系。這時如果接上外電路,就會有電流通過,電流值從以勒克斯(Lx)為刻度的微安表上指示出來。光電流的大小取決于入射光的強(qiáng)弱和回路中的電阻。照度計有變檔裝置,因此可以測高照度,也可以測低照度。
照度計的種類:
1.目視照度計:使用不便,精度不高,很少使用
2.光電照度計:常用硒光電池照度計和硅光電池照度計
光電池照度計的組成與使用要求:
1.組成:微安表、換擋旋紐、零點(diǎn)調(diào)節(jié)、接線柱、光電池、V(λ)修正濾光器等組成。
常用硒(Se)光電池或硅(Si)光電池照度計,又稱勒克斯表
2.使用要求:
①光電池應(yīng)用直線性好的硒(Se)光電池或硅(Si)光電池;長時間工作仍能保持良好的穩(wěn)定性,且靈敏度高;高E時選用高內(nèi)阻的光電池,其靈敏度低而線性好,受強(qiáng)光照射不易受損
②內(nèi)付有V(λ)修正濾光片,適宜用異色溫光源的照度,誤差小
③光電池前加一塊余弦角度補(bǔ)償器(乳白玻璃或白色塑料)原因是入射角大時,光電池偏離余弦定則
④照度計應(yīng)工作在室溫或接近室溫下(光電池漂移隨溫度改變而發(fā)生改變)
照度計的定標(biāo):
定標(biāo)原理:
使Ls垂直照射光電池→ E=I/r2,改變r可得不同照度下的光電流值,由E與i的對應(yīng)關(guān)系將電流刻度轉(zhuǎn)換為照度刻度。
定標(biāo)方法:
利用光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈,在近似點(diǎn)光源的工作距離下,改變光電池與標(biāo)準(zhǔn)燈的距離l,記錄下各個距離下的電流計的讀數(shù),由距離平方反比定律E=I/r2計算光照度E,由此可以得到一系列不同照度的光電流值i,作光電流i與照度E的變化曲線,即為照度計的定標(biāo)曲線由此可對照度計表盤進(jìn)行分度即為照度計的定標(biāo)
影響定標(biāo)曲線的因素:
光電池和電流計更換時需重新定標(biāo);照度計使用一段時間后應(yīng)對照度計重新進(jìn)行定標(biāo)(一般一年內(nèi)應(yīng)檢定1-2次);高精度的照度計可用光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行檢定;擴(kuò)大照度計的定標(biāo)量程可改變距離r,也可選用不同的標(biāo)準(zhǔn)燈,選用小量程的電流計
相關(guān)儀器:照度計
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