Приборы и методы определения яркости

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

На тему: «Приборы и методы определения яркости»

По дисциплине: «Экспонометрия»

Новосибирск 2016

Приборы

Одна из важнейших характеристик, влияющая на работоспособность человека - яркость света. Данная характеристика равна отношению силы света в конкретном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Единица измерения яркости - кандел на квадратный метр (кд/м2). Яркость характеризует пространственное и поверхностное распределение светового потока. Для измерения яркости используются специальные приборы - яркомеры.

Измеритель яркости преобразует световой поток, создаваемый естественным или искусственным источником освещения, в непрерывный электрический сигнал, пропорциональный уровню освещенности. Эта информация выводится на табло прибора для измерения яркости в виде цифрового значения.

Прежде всего, измерение яркости необходимо для контроля уровня светового ощущения глаз человека. Недостаточная или избыточная яркость способна вызывать быструю утомляемость, ухудшение зрения и, как следствие, полную или частичную потерю работоспособности.

Современный яркомер необходим для того, чтобы контролировать и своевременно реагировать на изменения данного параметра. При этом необходимо помнить, что свет, генерируемый источником, должен иметь такое спектральное распределение плотности энергетической яркости, которое обеспечивало бы однозначное присвоение ему того или иного цвета. Необходимость постоянного контроля обусловлена использованием современной техники - ЖК мониторов, телевизоров, ламп дневного света, внедрение светодиодных светильников.

Яркомер - прибор первой необходимости в службах охраны труда и обеспечения техники безопасности. Яркомеры широко используются в кинотеатрах, научных центрах, образовательных и медицинских учреждениях, музеях и библиотеках. Все без исключения, они отличаются компактными размерами и небольшим весом.

Метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей или шкалой в соответствии с реализованным принципом измерений. По общим приемам получения результатов измерений методы различают на: прямой и косвенный. Прямой метод измерений - измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения не требуют методики выполнения измерений (МВИ) и проводятся по эксплуатационной документации на применяемое средство измерений. Подтверждение соответствия этих методик обязательным метрологическим требованиям осуществляется в процессе утверждения типов данных средств измерений (ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений. В соответствии с Законом РФ « Об обеспечении единства измерений» (статья 9), измерения должны выполняться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками. «Измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны выполняться по аттестованным методикам (методам) измерений, за исключением методик (методов) измерений, предназначенных для выполнения прямых измерений…» (Из ФЗ № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» часть 1 статьи 5).

Выбор прибора, осуществляющего измерение яркости, зависит от поставленных перед ним задач. Например, «ТКА - ПКМ» (09) совмещает в себе функции яркомера (накладным методом), люксметра и пульсметра, и позволяет осуществлять комплексный контроль над всеми параметрами освещения на рабочем месте. Кинопроекционный яркомер «ТКА-ЯР» незаменим при монтаже кинопроекторов и оборудования в кинозалах, а спектроколориметр «ТК-ВД»/01 - позволит не только контролировать яркость киноэкранов, но и измерит цветовые характеристики цифровых кинопроекторов. Яркомеры предназначены для прямых измерений яркости самосветящихся объектов указанным в паспорте методом.

Методы измерений

Для определения яркости используются прямой (основной) или косвенный (вспомогательный) методы.

Прямой метод измерения яркости основан на использовании специальных яркомеров с отсчетом показаний непосредственно в единицах яркости. Показания яркомеров усредняются в пределах угла зрения, определяемого фокусным расстоянием объектива и размером используемой на фотоприемнике диафрагмы. Угол зрения яркомера в радианах или градусах указывается в паспорте средства измерения.

При детальном определении распределения яркости по полю зрения используются яркомеры на основе ПЗС-матриц с компьютерной обработкой результатов измерений. В паспорте такого яркомера дополнительно к углу зрения указывают число элементов разложения ПЗС-матрицы. Использование яркомеров на ПЗС-матрицах позволяет улучшить детальность изображения в 100-1000 раз и обеспечить измерения яркости отдельных элементов поверхности исследуемого объекта.

Яркомер должен соответствовать требованиям к спектральной коррекции чувствительности в соответствии с относительной спектральной световой эффективностью монохроматического излучения для дневного зрения V(л), которая обеспечивается за счет использования корригирующих фильтров. яркость спектральный чувствительность освещенность

Для обеспечения наиболее высоких требований к спектральной коррекции используются яркомеры на ПЗС-матрицах, являющиеся одновременно спектрорадиометрами.

Диапазон линейности световой характеристики яркомера определяет динамический диапазон прибора, т.е. наименьшее и наибольшее значения яркости, которые могут быть измерены яркомером с указанной в паспорте погрешностью. Наименьшее значение яркости, измеряемое яркомером, не может иметь нулевое значение, так как определяется порогом чувствительности. Порог чувствительности высокочувствительных яркомеров составляет 10-6кд/м 2. Наибольшее значение яркости, измеряемое яркомером, определяется тепловой нагрузкой элементов фотоприемника и составляет 107 кд/м 2.

Яркость рабочей поверхности L кд/м 2, определяется усреднением яркости отдельных элементов поверхности по формуле

,

где

- L средняя яркость рабочей поверхности, кд/м 2;

- Li - яркость i -й элементарной площадки рабочей поверхности, кд/м 2;

- i порядковый номер элементарной площадки рабочей поверхности;

- n число элементарных площадок рабочей поверхности.

Косвенным методом измерения средней яркости поверхности является метод измерения освещенности ее отдельных элементарных площадок с последующим усреднением и пересчетом по формуле

где,

- Ei освещенность i-й элементарной площадки поверхности, лк ;

- K коэффициент пересчета.

Коэффициент пересчета K для рабочих поверхностей, имеющих диффузное отражение, определяется отношением

,

где,

- коэффициент p отражения рабочей поверхности.

Коэффициент пересчета K для поверхностей, имеющих направленно-рассеянное отражение (например, поверхность дорожного покрытия), зависит от пространственного расположения световых приборов относительно поверхностей. С учетом вероятного направления линии зрения водителей автотранспорта K для поверхности проезжей части улиц определяют по методике, изложенной в приложении В.

Условия выполнения измерений

При выполнении измерений необходимо соблюдать следующие условия:

- объектив яркомера должен быть экранирован от попадания в него постороннего света;

- на поверхность, средняя яркость которой измеряется, не должна падать тень от яркомера и человека, проводящего измерения; если рабочее место затеняется в процессе работы самим рабочим или выступающими частями оборудования, то яркость следует измерять в этих реальных условиях;

- размеры поля зрения яркомера не должны превышать размеров исследуемого объекта;

- в начале и в конце измерений следует проводить контроль напряжения по показаниям электроизмерительных приборов, установленных в распределительных щитах электрических сетей освещения;

- при измерениях яркости от искусственного освещения отношение освещенности от естественного освещения к освещенности, создаваемой искусственным освещением, не должно превышать 0,1.

Дорожное покрытие контрольного участка должно быть сухим, без пятен, луж и т.п., что может изменить коэффициент яркости дорожного покрытия.

Яркость (освещенность) дорожных покрытий следует измерять при перекрытом движении автотранспорта по согласованию с местным отделением органов безопасности движения.

Измерения яркости дорожного покрытия могут проводиться яркомером с движущегося автотранспортного средства с автоматической записью данных. При этом координаты измерительной головки яркомера и точек измерения яркости должны автоматически определяться одновременно с показаниями яркомера.

Перед измерением яркости следует провести замену всех перегоревших ламп и чистку светильников контролируемой осветительной установки.

Яркость может также измеряться без предварительной подготовки осветительной установки, что должно быть зафиксировано при оформлении результатов.

Термины

· яркость: Поток, посылаемый в данном направлении единицей видимой поверхности в единичном телесном угле; отношение силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную к данному направлению, кд/м

· освещенность: Отношение светового потока, падающего на элемент поверхности, содержащий рассматриваемую точку, к площади этого элемента, лк

· относительная спектральная чувствительность: Отношение спектральной чувствительности приемника при данной длине волны излучения к максимальному значению спектральной чувствительности или спектральной чувствительности при некоторой другой длине волны

· относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения с длиной волны : Отношение двух потоков излучения с длинами волн и , вызывающих в точно определенных фотометрических условиях зрительные ощущения одинаковой силы. Длину волны выбирают так, чтобы максимальное значение этого отношения равнялось единице.

· направленное отражение: Отражение без элементов рассеяния, подчиняющееся законам отражения, справедливым для зеркала.

· диффузное отражение: Отражение, при котором направленное отражение заметно не проявляется и отраженный свет рассеивается.

· направленно-рассеянное отражение: Отражение, при котором свет отражается неравномерно в разных направлениях, обычно с преобладанием одного, соответствующего направленному отражению.

· полевая диафрагма: Диафрагма оптического прибора, ограничивающая на изображении объекта измерения площадку, яркость которой измеряется.

· светлота: Уровень зрительного ощущения, производимого яркостью в зависимости от условий наблюдения.

· ПЗС-матрица: Специализированная аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, выполненная на основе кремния, использующая технологию приборов с зарядовой связью (ПЗС).

Размещено на Allbest.ru