Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• Введение
• 1. Основная часть
• 1.1 Цель и задачи разработки
• 1.2 Характеристики разрабатываемого устройства
• 1.2.1 Технологические параметры
• 1.2.2 Источники питания
• 2. Технологическая часть
• 3. Конструкторская часть
• 3.1 Перечень элементов
• 3.2 Алгоритм работы
• 4. Инструкционная часть
• 4.1 Инструкция по эксплуатации
• 4.2 Техника безопасности при изготовлении
• Заключение
• Список сокращений
• Список использованных источников


ВВЕДЕНИЕ

Люксметр(Цифровой измеритель освещённости) -- переносной прибор для измерения освещённости, один из видов фотометров.

Простейший люксметр состоит из селенового фотоэлемента, который преобразует световую энергию в энергию электрического тока, и измеряющего этот фототок стрелочного микроамперметра со шкалами, проградуированными в люксах. Разные шкалы соответствуют различным диапазонам измеряемой освещённости; переход от одного диапазона к другому осуществляют с помощью переключателя, изменяющего сопротивление электрической цепи. (Например, люксметр типа Ю-16 имеет 3 диапазона измерений: до 25, до 100 и до 500 лк). Ещё более высокие освещённости можно измерять, используя надеваемую на фотоэлемент светорассеивающую насадку, которая ослабляет падающее на элемент излучение в определённое число раз (постоянное в широком интервале длин волн излучения).

Кривые относительной спектральной чувствительности селенового фотоэлемента и среднего человеческого глаза неодинаковы; поэтому показания люксметра зависят от спектрального состава излучения. Обычно приборы градуируются с лампой накаливания, и при измерении простыми люксметрами освещённости, создаваемой излучением иного спектрального состава (дневной свет, люминесцентное освещение), применяют полученные расчётом поправочные коэффициенты. Погрешность измерений такими люксметрами составляет не менее 10 % от измеряемой величины.

Люксметры более высокого класса оснащаются корригирующими светофильтрами, в сочетании с которыми спектральная чувствительность фотоэлемента приближается к чувствительности глаза; насадкой для уменьшения ошибок при измерении освещённости, создаваемой косо падающим светом; контрольной приставкой для поверки чувствительности прибора. Пространственные характеристики освещения измеряют люксметрами с насадками сферической и цилиндрической формы. Имеются модели люксметров с приспособлениями для измерения яркости. Погрешность измерений люксметрами высоких классов - порядка 1%.

UT383 ВТ с функцией Bluetooth - это стабильный, безопасный, надежный мини-цифровой измеритель света, широко используемый в осветительных предприятиях, сельском хозяйстве и животноводстве, горнодобывающих предприятиях, лабораториях, офисах, домах, строительстве уличных фонарей и других. Освещенность означает величина светового потока, падающего на каждую единицу поверхности (площади) освещаемого объекта, в Англии и США (12 дюймов - 1фут) 1 фут /свеча означает освещенность, полученная на поверхности от прямого источника света (1 свеча), а в Европе - метр/ свеча, сокращено люкс.



1. Основная часть

1.1 Цель и задачи разработки

Цель: Разработать пакет документации для цифрового измерителя освещённости.

Область применения:измерения освещённости в любом месте.

Все конструкционные материалы имеют разные физическо - химические свойства, зная которые, можно правильно определить, в каких условиях эксплуатации прибор будет надежно функционировать.

Люкс (русское обозначение: лк, международное обозначение: lx) -- единица измерения освещённости в Международной системе единиц (СИ). Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 мІ при световом потоке падающего на неё излучения, равном 1 лм. Соответственно, выполнятся: 1 лк = 1 лм/м². С другой стороны, люкс равен освещённости поверхности сферы радиусом 1 м, создаваемой точечным источником света, находящимся в её центре, сила света которого составляет 1 кд. Таким образом, с основными единицами СИ люкс связан соотношением: 1 лк = 1 кд/м².

· Люксметр с плоской насадкой

Освещенность Е = E_t,

гдеЈ, -- освещенность эффективной опорной плоскости.

Эффективная опорная плоскость, как правило, совпадает с передней плоскостью насадки.

Люксметр со сферической косинусной насадкой Освещенность Е^ - Е_я.

где Е_ж -- освещенность эффективной опорной плоскости.

Эффективная опорная плоскость располагается внутри сферической насадки на расстоянии у₀, равном 0.146 диаметра Асферической насадки, от зенита сферы.

Примечание -- у₀ определяют таким образом, чтобы область, вырезаемая из эффективной опорной плоскости, равнялась половине площади проекции входного окна фотометра.

Т.е. {1 - сое (arcsin (1*JT)]}/2 - 0.1460 (1)

Люксметр с цилиндрической косинусной насадкой Освещенность Е_с - --Е_л, X где Е_я -- освещенность эффективной опорной плоскости.

Эффективная опорная плоскость располагается внутри цилиндрической насадки параллельно входной диафоагме фотометра на расстоянии у_с, равном 0.067 диаметра d цилиндрической насадки, от боковой поверхности насадки (рисунок 1).

Примечание -- у_с определяют таким образом, чтобы область, вырезаемая из эффективной опорной плоскости, равнялась половине площади проекции входного окна фотометра.

Го (1 - сое (arcsm (1/^Т))}/2 * 0.0670 (2)

Рисунок 1 - Положение эффективной опорной плоскости для люксметра с цилиндрической

Люксметр с полуцилиндрической косинусной насадкой ОсвещенностьЕ_в_ =-- Е ,^sc к *

где Е_я -- освещенность эффективной опорной плоскости.

Эффективная опорная плоскость располагается внутри полуцилиидрической насадки параллельно входной диафрагме фотометра на расстоянии у_с, равном 0.067 диаметра d цилиндрической насадки, от боковой поверхности насадки.

Примечание -- у_с определяют таким образом, чтобы область, вырезаемая из эффективной опорной плоскости, равнялась половине площади проекции входного окна фотометра.

гь * (1 - сое [arcsln (\tj2)])t2 ¦ 0.0670.

Люксметр с полусферической косинусной насадкой

Освещенность Е_ь = jE,.

ГдеЕ_ж -- освещенность эффективной опорной плоскости.

Эффективная опорная плоскость располагается внутри полусферической насадки параллельно входной диафрагме фотометра на расстоянии у₀, равном 0,146 диаметра d полусферической насадки, от эенита сферы.

Примечание -- у_с определяется таким образом.чтобы область, вырезаемая из эффективной опорной плоскости, равнялась половине площади проекции входного окна фотометра, то есть:

то * {1 - cos (агсвш (1 *Л)\)Г2 0.1464.

Яркомер

Яркомер поверяют (калибруют) по эталону яркости.в качестве которого используют источник света с рассеивателем. Светящаяся поверхность должна иметь равномерную яркость и площадь больше, чем площадь поверхности, измеряемой яркомером. Однородность эталона яркости должна быть такой, чтобы этот фактор не оказывал значительного влияния на результаты поверки (калибровки), или проводится коррекция на неоднородность.

· Погрешность поверки (калибровки)

Погрешность поверки (калибровки) представляет собой сумму погрешностей, связанных с процессом измерений, и погрешностей, связанных с применяемыми эталонами, которые указывают в документации эталонов.

Суммарная погрешность, возникающая в процессе измерений, зависит от погрешности, связанной:

· с рабочим эталоном:

· со старением эталона:

· со спектральным несоответствием функции Ц>.) источника излучения, применяемого для поверки (калибровки) фотометра, и источника излучения типа А:

· с погрешностью преобразования оптического излучения в электрический сигнал как эталона, так и прибора;

· с юстировкой;

· с наличием рассеянного света:

· с изменением температуры окружающего воздуха;

· погрешностью, связанной с изменением температуры фотометра вследствие нагрева излучением источника света:

· с предельным разрешением дисплея.

Если указанные параметры могут быть определены и изменение сигнала фотометра при изменении параметра известно, то показания фотометра корректируют и суммарная неопределенность уменьшится.

Оценку неопределенности проводят по ГОСТ Р 54500.1. ГОСТ Р 54500.3.

Первоначальная установка параметров

Коэффициент несоответствия f первоначальной установки параметров фотометров рассчитывают по формуле

= (5)

гдеУ₀, -- абсолютное значение относительного отклонения показаний фотометра;

У_ел, -- эталонное значение относительного отклонения показаний фотометра.

Изготовитель, как правило, регулирует показания фотометра под эталонное значение, в этом случае - 0. Значение коэффициента и неопределенность, связанная с f_iCt) устанавливают при первичной поверке (калибровке).

· Проверка фотометров

Спектральное соответствие фотометра функции У(>.) следует регулярно проверять. Фотометр поверяют (калибруют) по источнику типа А. Значение световой чувствительности фотометра при облучении трех линейчатой лампой сравнивают со значением световой чувствительности эталонного прибора.

Если при регулярной проверке фотометра изготовителем или поверочной (калибровочной) лабораторией проводилось регулирование фотометра, пользователю должны быть сообщены значения поверочного (калибровочного)фактора до и после регулирования.

Характеристики люксметров и яркомеров:

· Спектральные характеристики

Функция относительной спектральной чувствительности фотометра s,_e,(X) должна соответствовать функции относительной слектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения 1/(Х) по ГОСТ 8.332. Различие этих параметров должно быть скорректировано. Если известно относительное спектральное распределение источника излучения S*(X) и относительная спектральная чувствительность фотодетектора, то показания фотометра корректируют с помощью фактора спектрального несоответствия F(S_z{k)). Если относительное спектральное распределение источника излучения неизвестно, то для характеристики фотометра применяют основной коэффициент несоответствия//.

· Измерение спектральных характеристик

Для определения характеристик фотометра в отношении источников света с различным спектральным распределением необходимо знать спектральную чувствительность фотометра. Спектральные измерения проводят по ГОСТ 8.195. Функцию ЦХ) определяют в диапазоне длин волн от 360 до 830 нм. Для оценки коэффициента несоответствия// измерения относительной спектральной чувствительности достаточно проводить в диапазоне длин волн от 380 до 780 нм. Вклад в световую чувствительность спектральной чувствительности на границах видимого диапазона длин волн незначителен и его можно не учитывать в расчете погрешности (неопределенности) измерений.

Для определения световой чувствительности и фактора спектральной коррекции измерения про-водятво всем спектральном диапазоне чувствительности фотодетектора с помощью перестраиваемого монохроматического источника света с шагом длины волны не более 5 нм. Спектральная полоса пропускания должна быть не более 5 нм. Если полоса пропускания более 5 нм, применяют метод спектральной коррекции полосы пропускания.

· Световая чувствительность

Чувствительностьфотометра определяют как отношение входного и выходного сигналов фотодетектора. Входящее излучение описывает функция спектральной световой эффективности ЦХ). Абсолютную световую чувствительность источника излучения Z$_xопределяют из уравнения (6)

К.

3«0n*

где К_т = 683 лм/Вт:

S(X) -- спектральная чувствительность фотометра;

S*(X) -- относительное спектральное распределение измеряемого источника излучения Z.

Нижний и верхний пределы интегрирования (А,*,,,, покрывают диапазон длин волн, в котором значения S_Z(X) * S(X) отличны от нуля.

Фотометры, как правило, поверяют (калибруют) по источнику типа А. В этом случае световуючувствительностьS/ определяют по формуле

К- JS„<A).VU>dX

где S_A(X) -- относительное спектральное распределение источника излучения типа А.

Относительная световая чувствительность и фактор коррекции спектрального несоответствия

Спектральная чувствительность фотометра в определенных спектральных диапазонах отличается от функции (6). Для компенсации этих отличий применяют функцию спектрально интегрированной чувствительности, которая позволяет сравнить два спектральных распределения: для источника Z и источника типа А.

Относительную световую чувствительность a*(S, (X)) определяют по формуле

JS,<X)-S,.,<>.>«>. jУ

a`[s, W] -- ^fzr.-* <«>

⁴ js₄<A.)V(>.)ax

где S₂ -- световая чувствительность фотометра при измерении источника Z;

-- световая чувствительность фотометра при измерении источника типа А\

S_nt -- относительная спектральная чувствительность фотометра.

Нижний и верхний пределы интегрирования (А^. J покрывают диапазон длин волн, в котором значения s_tol (X) отличны от нуля.

Фактор коррекции спектрального несоответствия -- обратная величина относительной световой чувствительности

/>[S_z(X)] = (a-[S₇(X)r. <9>

Для источников излучения с узким спектром (например, светодиодов) применение коэффициента коррекции спектрального несоответствия весьма важно.

· Фактор коррекции цветовой температуры

Относительное спектральное распределение энергии излучения ламп накаливания и галогенных ламп подобно распределению Планка X) и характеризуется температурой распределения Т_а. В этом случае фактор коррекции цветовой температуры определяют по формуле

/^г`(Г_<,) = {а*[Р(Г_<,.).)]}-'*^-] . <ю>

где Т_А - 2856 К для стандартного источника А;

Т_а -- температура распределения источника излучения;

m -- экспонента несоответствия, которую определяют экспериментально для фотометра. Соотношение (10) применяют при оценке неопределенности калибровки фотометра.

· Индивидуальный коэффициент несоответствия

Степень соответствия спектральных характеристик фотометра функции V(>.) при измерениях конкретного источника излучения Zопределяют индивидуальным коэффициентом несоответствия

MS₇W] = a(S₇(X)h'. (11)



Если относительное спектральное распределение источника излучения и спектральная чувствительность фотометра известны, показания фотометра корректируют.

· Коэффициент несоответствия функции

Индивидуальный коэффициент несоответствия f,[S₂(X)] не подходит для описания характеристик фотометра, так как его можно минимизировать для конкретного спектрального распределения, даже если спектральная чувствительность фотометра значительно отличается от функции У(Х).

Для большинства источников излучения характеристику спектрального несоответствия функции ЦХ) описывают коэффициентом несоответствия f\ с помощью нормализованной функции спектральной чувствительности источника излучения

/П0я«/S.(X) V(X)d>.S^<>.) = SJA) -- <¹²>/«Л*)JIUmi

где S_A[>.) -- функция спектрального распределения источника А, применяемого для поеерки (калибровки) фотометра.

S,_#/X) -- относительная спектральная чувствительность.

Коэффициент несоответствия Ц определяют по формуле

80-«j (S^,<A)'V(>.)|dX<13))

f* _ 380-м

\v{k)ax

380m#

· Ультрафиолетовое излучение

Фотометр не должен быть чувствителен к ультрафиолетовому (далее --УФ) излучению. УФ-иэлу-чение может появиться из-за недостаточной УФ-блокировки или эффекта флуоресценции.

Влияние УФ-иэлучения измеряют, облучая фотометр УФ-лампой. имеющей спектральное распределение в УФ>диапаэоне длин волн. с применением корригирующего фильтра, имеющего спектральный коэффициент пропускания Гу_ф(Х).

Рисунок 2 - Относительное спектральное распределение излучения

Рисунок 3 - Спектральный коэффициент пропускания туф(Л) УФ-фильтра

Значения спектрального коэффициента пропускания Ту_ф(Х)

Значения функции номинального относительного спектрального распределения энергии излучения УФ-лампы.

Облучение фотометра УФ-лампой без фильтра должно вызвать сигнал, по крайней мере в 1000 раз больший минимального разрешения фотометра.

Коэффициент чувствительности фотометра к УФ-излучениюf_v<> определяют по формуле

'у =

где У_уф -- значение сигнала фотометра, при облучении источником УФ-излучения в комбинации с УФ-фильтром:

У -- значение сигнала фотометра, при облучении тем же источником излучения без УФ-фильтра;

8)0имJSy„(X>V( *.)<!>.

>ео«<

где Туф(Х) -- спектральный коэффициент пропускания фильтра для определения коэффициента f_y#; S_y<>(>.) -- относительноеспектральноераслределениеисточникаизлучения для определения коэффициента

S.3 Инфракрасное излучение

Фотометр не должен быть чувствителен к инфракрасному (далее -- ИК) излучению. люксметр излучение погрешность измерение

Влияние ИК-излучения измеряют, облучая фотометр источником излучения типа А в комбинации с ИК-фильтром со спектральным коэффициентом пропускания ^_К(Х) . Номинальные значения спектрального коэффициента пропускания.



Рисунок 4 - Спектральный коэффициент пропускания гик(А.) ИК-фильтра

И К-лампа должна быть без отражателя и уровень ее ИК-излучения не должен быть настолько понижен.что облучение фотометра ИК-лампой без фильтра будет вызывать сигнал, по крайней мере в 10000 раз ббльший минимального разрешения фотометра.

Коэффициент чувствительности фотометра к ИК-излучениюf„_K определяют по формуле

^ик ⁼

где У_ик -- значение сигнала фотометра, при облучении источником типа А в комбинациисИК-фильтром; У -- значение сигнала фотометра, при облучении тем же источником излучения без ИК- фильтра;

0>Ctaw

^rO ~ s^omm

[S„(X)-V(A)dX

300mm

где г_ик(л) -- спектральный коэффициент пропускания фильтра для определения коэффициента Г_ик;

Sj>.) -- относительное спектральное распределение источника излучения для определения коэффициента/_ик.

Влияние направления излучения на показания люксметров:

· Общие положения

Воздействие излучения на приемную поверхность люксметра зависит от угла падония светового пучка. Чувствительность люксметра к направлению излучения зависит от формы и оптической конструкции фотометрической головки.

Комплектация фотометрической головки селективными по направлению оптическими элементами (например, диффузными насадками различной формы) позволяет получить функции оценки влияния направления излучения.

Для измерения чувствительности люксметра к направлению излучения миниатюрный источник типа А устанавливают на расстоянии не менее двух минимальных фотометрических расстояний от фотометра и источника излучения.

Следует исключать попадание рассеянного света на приемную поверхность фотометрической головки. Для источника излучения с горизонтальным лучом вращение фотометрической головки вокруг горизонтальной или вертикальной оси меняет угол падения светового пучка по отношению к центру приемной поверхности фотометрической головки. Центр вращения совмещают с центром приемной поверхности, положение которого устанавливает изготовитель. Измеряют сигнал люксметра в зависимости от функции угла падения света, среднее отклонение которой от заданной функции углового распределения характеризует фактор влияния направления излучения. Измерения проводят не менее чем в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с угловым шагом 5^е в минимальном диапазоне от О⁹ до 80° во всем угловом диапазоне чувствительности фотометра. Для люксметров с полусферической насадкой и косинусной коррекцией угловой диапазон составляет более 90°. Угловой размер детектора от лампы должен составлять не более V.

Для люксметров с нелинейным соотношением между входным потоком излучения и выходным сигналом измерения проводят при постоянном уровне сигнала или результат корректируют с помощью измерений входных-выходных характеристик люксметра.

· Люксметры с плоской насадкой

Для люксметра с плоской насадкой функцию /₂(д <р), характеризующую отклонение сигнала люксметра в зависимости от направления падающего излучения, представляют в виде

У* <Р)“

У(0.ф)`СОЗ с

где У(е, <р) -- выходной сигнал как функция угла падения с и азимутального угла <р; с -- угол отклонения от нормали к плоскости или оптической оси:

<р -- азимутальный угол.

Для определения значений коэффициента чувствительности люксметра к направлению излучения (₂(l. р) измеряют в четырех ортогональных плоскостях с азимутами <р, равным и 0. л/2. я. Зл/2. Коэффициент чувствительности f₂ рассчитывают по формуле



Рисунок 5 - Системе координа для определения функции

· Люксметры со сферической косинусной насадкой

Для люксметров со сферической насадкой функцию f_{2 0} (с, ф), характеризующую отклонение сигнала люксметра в зависимости от направления падающего излучения, представляют в виде

Ф) =У(*.у)У(0.0)-1.(1в)

где У(с, ф)-- выходной сигнал как функция угла падения с и азимутального угла <р



Рисунок 6 - Система координат для определения функции 12 0(с, у)

Для определения значений коэффициента чувствительности люксметра к направлению излучения /₂₀(с, ф) измеряют в четырех ортогональных плоскостях с азимута ми ^равными 0. л/2, к. 3.V2. Коэффициент чувствительности f_{2 0} рассчитывают по формуле

ю^ц ,-0Од)

где f₂₀{<р) = J К₂₀(с ф)| * sincd е. о

· Люксметры с цилиндрической косинусной насадкой

Для люксметров с цилиндрической насадкой функцию f_{2 с}(с, ф). характеризующую отклонение сигнала люксметра в зависимости от направления падающего излучения, представляют в виде

--1. ^<20>У( --.0) 9!П t 2

где У(с. <р) -- выходной сигнал как функция угла падения е и азимутального угла.

Рисунок 7 - Системе координат для определения функции f2 С(с. <р)

Примечание -- Рекомендуется функцию f_{2 с}(е. ф) представлять для горизонтальной (скальной (ф ¦ 0) плоскости а виде.

· для горизонтальной

Коэффициент чувствительности люксметра к направлению излучения f_{2 с} определяют по формуле

170^J|^p<pJd (23)^в180

· Люксметры с полуциликдрической косинусной насадкой

Для люксметров с полуцилиндрической насадкой функцию f_{2 sc} (с. ф).характеризующую отклонение сигнала люксметра в зависимости от направления падающего излучения, представляют в виде

*(€.*)«---1. <“>

У( j.0)at>c(W cos<p)

Рисунок 8 - система координат для определения функции

Примечание -- Рекомендуется функцию/_{2 5C}(t; ?)представлятьотдельно для горизонтальной (с « я/2) и вертикальной (ф ¦ 0) плоскости а виде:

- для горизонтальной

где У(с, <р) -- выходной сигнал как функция угла падения си азимутального угла ф=

(2уАф)-2--1:y<i,0>(1«-eo»i»)(г. ie<«- 0)У(к.О)y(j.O) ашс

Идеальная чувствительность люксметров с полуцилиндрической насадкой в горизонтальной плоскости.

Коэффициент чувствительности люксметра к направлению излучения f_{7 sc} определяют по формуле

«го Л_ ire ^я

180 / \

n² C d С ¦ | Ф1' (1 COS ф)<1 Ф- (27)

10-Л_ -170 --!_

· Люксметры с полусферической косинусной насадкой

Для люксметров с полусферической насадкой функцию (с. ф), характеризующую отклонение сигнала люксметра в зависимости от направления падающего излучения, представляют в виде

^f2t. Ч>) ~У(0.0)(1сов с)(2в>1)

где У(с, ф)-- выходной сигнал как функция угла падения с и азимутального угла ф

Примечание -- Рекомендуется функцию /_{2 ь} <с 9) представлятьотдельно для горизонтальной (е* к/2) и вертикальной (9 ¦ 0) плоскости в виде:

· для горизонтальной

Рисунок 9 - Система координат для определения функции /з ь (с. <р)

* для вертикальной

2У(к,0) _л У(0.0) (Псозе) '

Рисунок 10 - Идеальная чувствительность люксметров с полусферической насадкой в вертикальной плоскости

Коэффициент чувствительности люксметра к направлению излучения f_{2 2>} определяют ло формуле

1701 ^,в0` 1 * f \=7 JIWb0)|.(Uco_SЈ)d_{Ј +} -Lj|^!_>4,jd<*

· Влияние направления излучения на показания яркомеров:

Яркомеры предназначены для измерения яркости поверхности с равномерной светимостью, при этом яркость поверхности, находящейся за пределами зоны измерений не должна влиятьна результаты измерений. Функция влияния направления на чувствительность яркомера используется для описания оценки влияния направления и влияния яркости поверхности, находящейся за пределами зоны измерений.

Чувствительность яркомера к направлению излучения на приемную поверхность фотометрической головки зависит от угла падения светового пучка. Функция влияния направления излучения зависит от формы и оптической конструкции фотометрической головки и рассеяния С8ета в оптической системе. 8 частных случаях функция влияния направления может быть получена при дополнении фотометрической головки линзами или сменными объективами.

Для измерения функции влияния направления излучения источник излучения располагают на достаточно большом расстоянии от измеряемой поверхности, так чтобы размер зоны освещения от источника был не более 5 % от угла зоны измерений и, то есть максимального угла между внешним краем зоны измерений и оптической осью. Яркомер должен быть сфокусирован на источник излучения. Измерения могут быть проведены двумя способами:

· яркомер вращают вокруг оси входной диафрагмы прибора;

· источник излучения перемещают в плоскости, перпендикулярной оптической оси фотометра при фиксированном положении фотометрической головки.

Выходной сигнал как функцию угла падения света измеряют не менее чем при четырех равных пространственных направлениях угла <р. Влияние рассеянного света на приемную поверхность не допускают.

· Функция чувствительности к направлению излучения

Функцию чувствительности яркомеров к направлению излучения f₂[c, ф) представляют в виде

где У(с, ф) -- выходной сигнал при угле падения си азимутальном угле ф (рисунок 12);

У(0_а ф) -- выходной сигнал при азимутальном угле ф и падении излучения в направлении оптической оси фотометрической головки.



Рисунок 11 - Система координат для определения функции f2(e, <р)

f -- оптическая ось; 2 -- входная диафрагма: с -- угоп падения, измеренный относительно от* ческой оси.

о -- азимутальный утоп

Коэффициент чувствительности яркомера к направлению излучения (_{2 д} определяют по формуле

/. =1-^; <зз)

2.д у '

>па»

где У_т(л -- минимальный выходной сигнал при угле падения внутри 90 % площади зоны измерений: У_т4( -- максимальный выходной сигнал при угле падения внутри 90 % площади зоны измерений. Функции коэффициентов зависимости от угла f₂{c^_i0) и М^ж») представляют в виде:

*11100

*1.10

^,:1>10О

где -- средний угол, внутри которого выходной сигнал составляет не менее 0.9 части величины излучения, направленного вдоль оптической оси;

Ј_1М0 -- средний угол, внутри которого выходной сигнал составляет не менее 0.1 части величины излучения, направленного вдоль оптической оси;

^1/юо ~~ средний угол, внутри хоторого выходной сигнал составляет не менее 0.01 части величины излучения, направленного вдоль оптической оси.

Значения коэффициентов Г₂0*_ло) и ^(^_/100) усредняют по результатам измерений не менее чем в четырех равноудаленных плоскостях.

Симметричность направления измерений характеризуется функцией коэффициента (₂ ,

^ _ УпаЛ *1/10» Ф1) ~ У»п(Ч»10» Р2 ) (36)

*"* Pi)* Уп*Л *1ло* Pi)

где У_тлщ -- максимальный выходной сигнал при Г„₁₀;

У_т(л -- минимальный выходной сигнал при г_|/10;

Ф, -- угол для сигнала У_тА1;

Ф> -- угол для сигнала У_т,„.

· Измерение влияния поверхности, окружающей зону измерений

При измерении влияния яркости поверхности, окружающей зону измерений, применяют равномерно отражающую поверхность, площадь которой не менее чем е 10 раз больше площади измеряемой зоны. Яркость такой поверхности должна быть такой, чтобы она обеспечивала сигнал, не менее чем в десять раз больший максимального выходного сигнала наиболее чувствительного диапазона прибора.

Перед отражающей поверхностью устанавливают ловушку (поверхность с пренебрежимо малой яркостью) и центрируют ее относительно измеряемой зоны. Размеры ловушки должны превышать более чем на 10 % размеры измеряемой зоны. Влияние яркости поверхности измеряют с ловушкой и без ловушки.



Рисунок 12 - Положение и размеры ловушки для измерения параметров функции

Влияние окружающей освещенной зоны характеризуется функцией f_{2 u}

где У_0ф -- выходной сигнал при измерении с ловушкой, тоесть измеряемое поле черное, а окружающее поле -- яркое;

Voeut -- выходной сигнал при измерении без ловушки, то есть измеряемое поле и окружающее поле -- яркие.

· Линейность

Линейность фотометра -- изменение значения выходного сигнала пропорционально изменению входного сигнала. Фотодетектор линеен только выше определенного уровня диапазона входных сигналов. На диапазон линейности фотометра влияет качество используемых электронных схем.

Линейность фотометров определяют методом сравнения с эталонным фотометром с известной линейностью. Линейность эталонного фотометра должна быть определена с максимальной точностью с использованием принципа аддитивности световых потоков с применением различных источников излучения или апертур.

Функцию отклонения от линейности /^( У) представляют в видеY

где У -- выходной сигнал при освещении фотометра излучением величиной X;

Х_тлл -- входное значение, соответствующее максимальному выходному сигналу У_твх, то есть максимальному значению диапазона измерений;

У_твх -- выходной сигнал при освещении фотометра излучением величиной Х^_ам.

Коэффициент f_y применяют для определения по формуле (39) характеристики отклонения от линейности в каждом диапазоне измерений.

U - max[fj(y)). (39)

Это соответствует максимальному значени ю функции У) при измерениях от 10 % верхнего значения диапазона до верхнего значения -- для всех диапазонов, кроме наиболее чувствительного диапазона. Для наиболее чувствительного диапазона -- от минимального до максимального значения диапазона.

Коэффициент ?_э учитывают для каждого диапазона измерений.

· Дисплей

Точность показаний фотометров с аналоговым дисплеем зависит от класса аналоговой аппаратуры. Точность показаний фотометров с цифровым дисплеем зависит от разрешения.

Примечание -- Показатель класса -- максимальная погрешность выходного сигнала при измерениях на всей шкале прибора.

· Аналоговый дисплей

Для аналоговых дисплеев коэффициент точности показаний дисплея определяют по формуле

где * -- коэффициент, соответствующий изменению диапазона выходного сигнала (тоесть к - 10. когда переключение диапазона измерений пропорционально 1 :10);

1_с _ показатель класса согласно.

Коэффициент К определяют по формуле

^ Г*ш% (41)Y 'Л. №91

где У_в -- максимальное значение показаний шкалы в наименее чувствительном диапазоне В;

У_{А тля} -- максимальное значение показаний шкалы в наиболее чувствительном диапазоне А. Значение параметра f₄ выбирают на границе диапазонов, тоесть при максимальной погрешности.

· Цифровой дисплей

Для цифровых дисплеев коэффициент точности показаний дисплея определяют по формуле

к D

где D -- относительное отклонение цифрового дисплея:

к -- коэффициент изменения диапазона:

· Утомляемость фотометрической головки

Утомляемость фотометрической головки -- обратимые временные изменения чувствительности при постоянных условиях измерений, вызванные облучением фотодетектора. В процессе измерений может изменяться как спектральная, так и световая чувствительность. Утомляемость возрастает с увеличением уровня излучения, падающего на светочувствительный фотодетектор.

Утомляемость фотометрической головки измеряют при стабильной во времени освещенности, равной 5000 лк. Условия измерений должны быть стабильными. Перед началом измерений фотометрическую головку выдерживают не менее 24 ч в темноте. Выходной сигнал определяют как функцию времени освещения.

Утомляемость определяют с использованием функции систематического отклонения /₅(f) по формуле

<«)

^s V(r₀)

где f -- время выдержки фотометрической головки при постоянном уровне облучения:

У(0 -- выходной сигнал за то же время Г.

/₀ -- контрольное время.

Для характеристики утомляемости используют коэффициент f_b, определяемый по формуле

У(/ ^ 30 мин) У(Г₀ - 10 с)

где У(1 = 30 мин) -- выходной сигнал через 30 мин после начала облучения: У(/₀ = Юс)- выходной сигнал через 10 с после начала облучения.

· Температура

Точность измерений зависит от температуры и определяется влиянием температуры окружающего воздуха на абсолютную и относительную спектральную чувствительность фотометрической головки. Если фотометрическую головку применяют при температуре, отличающейся от температуры при ее калибровке, погрешность измерений возрастает.

Перед началом измерений фотометрическую головку выдерживают при заданной температуре измерений до достижения температурного равновесия.

Выходной сигнал измеряют не менее чем при трех температурах: 5 °С. 25 °С (стандартная температура измерений). 40 °С. Измерения проводят при уровне освещения фотометрической голоеки. соответствующему максимальному значению выбранного диапазона измерений. Выбирают достаточно низкий уровень излучения, чтобы минимизировать эффект утомляемости.

Температурную зависимость представляют функцией f_c Ј Т) в виде

У(Г)<4S)

где У(7) -- выходной сигнал при температуре Г; У(Г₀) -- выходной сигнал при температуре 25 `С. Коэффициент/_{6 т} определяют по формуле

'в. т

У(М~У(Л) дг

v(r₀) Г,-г,

где Т₂ = 40 ^вС; Г, = 5 ^вС: Т₀ = 25 ^вС: ДТ₂ = 10 ^вС.

· Влажность

Фотометр должен быть устойчивым к воздействию влажности в определенных пределах. Устойчивость фотометра к влажности воздуха определяют методом сравнения его характеристик до и после выдержки в условиях повышенной влажности по коэффициенту 7_{в н}.

Перед началом измерений фотометр выдерживают при заданной температуре и влажности измерений до достижения равновесия с условиями окружающей среды. Температуру окружающей среды устанавливают в интервале от 21 ^eС до 27^вС и поддерживают в процессе измерений с точностью не менее 2°С.

Устанавливают относительную влажность в интервал в от 45 % до 75 %. Фотометр выдерживают не менее 3 ч в данных условиях измерений. Фотометр устанавливают на фотометрической скамье и освещают стандартной лампой для измерений силы света, расположенной на фиксированном расстоянии от фотометра. Фиксируют показания прибора

Устанавливают относительную влажность в интервале от 85 % до 95 % без конденсации. Фотометр выдерживают в заданных условиях не менее Зч. Затем устанавливают первоначальное значение относительной влажности воздуха, и при освещении фотометра той же лампой фиксируют его показания У .

«ОСЛО

Коэффициент устойчивости фотометра к влажности воздуха f_{B н} определяют по формуле

^6. н ~-1

· Модулированный свет

При измерении модулированного света показания фотометра могут отличаться от среднеарифметических значений, если частота модулированного света ниже нижнего или выше верхнего пределов частоты реагирования фотометра, если превышена пиковая мощность, или недостаточно времени для восстановления фотометра.

Нижний и верхний предел синусоидально модулированного света-- интервал частот, выше и ниже которых показания фотометра отличаются не более чем на 5 % от показаний для немодулированного света с тем же среднеарифметическим значением.

Рисунок 13 - Синусоидно модулированный свет первого уровня модуляции

Для определения влияния частоты модуляции измерения проводят с применением света с различной частотой модуляции. При этом среднеарифметическое значение показаний фотометра должно быть постоянным при различных частотах модуляции.

Измерения верхнего и нижнего пределов частоты выполняют одним из двух способов:

· с использованием светодиодов, сила света которых синусоидально модулируется с помощью источника питания:

· с использованием секторного вращающегося диска в комбинации с лампой постоянного тока (до частоты 10⁴ Гц).

Для секторного диска с пятидесятипроцентным пропусканием уровень сигнала для измерений модулированного излучения должен быть меньше половины полной шкалы диапазона измерений.

Значение функции влияния частоты модуляции света f₇(v) вычисляют по формуле

-У(у)Y{v₀)-1.<48)

где У(у) -- выходной сигнал при облучении немодулированным светом (v₀ = 0 Гц);

V(V₀) -- выходной сигнал при облучении, модулированным с частотой v. с тем же среднеарифметическим значением, что и при облучении немодулированным светом.

Для фотометров, предназначенных для измерений высокочастотных источников излучения (высокочастотные флуоресцентные лампы, пульсирующие светодиоды), значение функции f₇(v) устанавливают дополнительно.

§ Поляризованный свет

Линейно поляризованный квазипараллельно падающий свет, плоскость поляризации которого вращается вокруг направления излучения, может оказывать влияние на показания фотометра.

Примечание -- Показания люксметра могут зависеть от поляризации а определенном диапазоне углов падения свата. Для люксметров с цилиндрической и полуцилиндрической косинусными насадками и яркомеровс полуцилиндрической косинусной насадкой такая зависимость может наблюдаться и лри перпендикулярном к приемной поверхности фотоголовки падении светового пучка.

Для измерения влияния поляризованного света используют точечный источник неполяриэованно-го света согласно 5.4 и 5.5. Неполяриэоеаниое излучение поляризуется с помощью установки двух поляризационных пластин (поляризатора) перед источником излучения. Для изменения положения плоскости поляризации поляризатор вращают вокруг направления излучения и измеряют максимальное У_тав и минимальное У_т(л значения сигнала фотометра.

§ Примечания

1. Свет, излучаемый лампой накаливания, полностью поляризован. Деполяризация достигается установкой перед лампой под небольшим углом стеклянной пластины. Для достижения полной деполяризации света оптимальное положение стеклянной пластины определяют с помощью не зависящего от поляризации света детектора {например, безоконного кремниевого плоского светодиода, установленного перпендикулярно падающему излучению).который располагают за поляризационным фильтром.

2. Для подтверждения полной поляризации используют второй поляризатор. После того как будет установлена полная поляризация излучения для проведения измерений У_тал и У_т(л. второй поляризатор убирают.

Функцию влияния поляризации излучения ^{е, <р) представляют в виде

<4в)

f (Ј (ft) - ^я»>(ь 9)" УтнД К» Р )

где с -- угол отклонения падающего излучения от оптической оси.ф -- азимутальный угол.

Значения f_B(c. ф) устанавливают при следующих условиях измерений:

§ для люксметров: с * 30^е, ф = 0°; с = 30^е, <р = 90^е;

§ для люксметров со сферической насадкой: <р = 0°;

§ для люксметров с цилиндрической и полуцилиндрической насадками: с = 60^е, ф = 30°; с = 160°. Ф= 150°;

§ для яркомеров: с = 0^е.

· Пространственная неоднородность

Чувствительность и относительная спектральная чувствительность фотометрической головки может зависеть от распределения интенсивности падающего светового пучка на приемной апертуре. Поэтому приемная апертура должна быть равномерно освещена.

Для измерения пространственной неоднородности источник излучения устанавливают согласно 5.4 для люксметров и согласно 5.5 для яркомеров. Круглую апертуру с диаметром, равным 1/10 диаметра приемной поверхности фотометра, устанавливают перед приемной апертурой фотометра. Попадание рассеянного света на приемную апертуру не допустимо.

Круглую апертуру устанавливают в следующих положениях:

· центр полностью открытой круглой апертуры совпадает с центром приемной апертуры:

· центр полностью открытой круглой апертуры располагается в точке, находящейся на расстоянии 2/3 радиуса от центра приемной апертуры. Пространственную неоднородность измеряют в четырех точках с интервалом в 90° вокруг центра входной апертуры.

· Изменение диапазона измерений

Изменение диапазона измерений -- систематическое отклонение, возникающее при переходе фотометра на следующий диапазон измерений.

Для измерения отклонения показаний, возникающего при изменении диапазона измерений, осве-идейность фотометрической головки устанавливают на уровне, соответствующем 90 % верхнего предела шкалы в наиболее низком диапазоне измерений I. Затем освещенность увеличивают в соответствии с коэффициентом к поПри увеличении освещенности диапазон измерений меняется с диапазона I на более высокий диапазон II. Фиксируют показания в следующем диапазоне измерений.

Для фотометров с линейной зависимостью выходного сигнала от интенсивности падающего излучения требуемую освещенность воспроизводят точной установкой тока на источнике излучения при выключенном фотометре.

Коэффициент отклонения показаний фотометра при изменении диапазона измерений , определяют по формуле

где У_A -- показания прибора в диапазоне I для входного сигнала Х_Л. соответствующего 90 % полной шкалы (максимальное значение для цифровых фотометров);

У_B -- показания прибора в следующем, более высоком диапазоне В для входного сигнала Х_в% большего.чем сигнал Х_А.

Коэффициент Г_п определяют для каждого диапазона измерений.

· Расстояние фокусировки для яркомеров

При измерении влияния изменения расстояния фокусировки применяют стандарт яркости, площадь поверхности которого значительно больше измеряемой зоны. Стандарт яркости выбирают таким, чтобы выходной сигнал прибора соответствовал 90% полной шкалы измеряемого диапазона, выходной сигнал измеряют на максимальном и минимальном расстоянии фокусировки фотометрической головки, определяемом изготовителем.

Коэффициент влияния изменения расстояния фокусировки f_i2 определяют по формуле

где У, -- выходной сигнал при фокусировке на минимальном расстоянии: Уj -- выходной сигнал при фокусировке на максимальном расстоянии.

Приложение А {обязательное)

Спектральные характеристики источников излучения и фильтров, применяемых для измерения чувствительности фотометров к ультрафиолетовому и инфракрасному излучению

1.2 Характеристики разрабатываемого устройства

· Диапазон измерения 1 -- 65535 лк

· Разрешение измерения 1 лк

· Потребляемый ток в режиме измерения 60мА

· Ток в режиме ожидания (PowerDowsn) 100мкА

· Габариты 134 x 70 х 25 мм

1.2.1 Технологические параметры

Рисунок 14 - таблица освещённости

UT383BT, Измеритель освещенности, люксметр цифровой с Bluetooth - это миниатюрный измеритель освещенности, оборудованный фотоэлектрической чувствительной технологией, которая может эффективно отображать интенсивность света электрическими сигналами, а затем обрабатывает данные и отображает результат на ЖК-дисплее. Это легкий вес, компактность, эргономичность и удобство использования, что делает его отличным инструментом для контроля интенсивности света в домах, офисах, школах, лабораториях, в помещениях ферм, больницах и других местах

Спецификация:

· Функция Bluetooth для передачи данных и анализа показаний с помощью мобильного приложении iENV, которое можно загрузить вGooglePlay или AppleStore

· Диапазон измерений 0 ~ 200 000 Lux

· Единицыизмерения LUX / Fc 0 ~ 9999Lux разрешение 1LUX?10000Luxразрешение 10LUX0 ~ 9999Fc разрешение 1FC?10000Fc разрешение 1FC(Преобразование бит: FC = LUX / 10.76 Точность FC не требуетсяпроверять. Он рассчитывается по формуле. Введите одно и то же значение ипреобразуйте единицы измерения, чтобы проверить, соответствует ли он FC= LUX / 10.76)

· Частота дискретизации 0 ~ 9999FcMAX / MIN

· Удержание данных

· Подсветкадисплея,выключение через 5 мин

· Интерфейс

· Креплениена штатив

· Материал: ударопрочный ABS пластик

· Батарея: 3 x 1.5 В батареи (AAA)

· Размер: 160 х 50 х 28 мм

· Вес: 118гр



Функция	Диапазон	Предел	Погрешность	Замечание
Измерение освещённости	0-9999 Lux	1 Lux	+ (4% rdg+8 dgts)	Температура окружающей среды: 23 ° C ±5 ° C Влажность окружающей среды: =80% RH
	10000 Lux	10 Lux	+ (5% rdg+10 dgts)
	100000 Lux	100 Lux	± (5% rdg+10 dgts)
Диапазон измерения	0--199900 Lux			Переходв автоматический диапазон

Измеритель освещенности DT-1308- спроектирован для измерения освещенности в ед. люкс или фут-кандела. Спектральная чувствительность прибора соответствует относительной спектральной световой эффективности C.I.E. Измеритель освещенности (люксметр) CEM DT-1308 полностью скорректирован по косинусу от ошибки при измерении освещённости, создаваемой светом, падающим под углом. В качестве светочувствительного датчика в этом приборе используется высокостабильный, с продолжительным сроком службы кремниевый фотодиод со специальным корригирующим фильтром. Особенности

· Прибор характеризуется высокой чувствительностью и быстрым откликом.

· Возможность фиксации текущего измеренного значения.

· Автоматическая установка нуля.

· Спектральная чувствительность люксметра DT-1308 скорректирована к спектральной чувствительности человеческого глаза.

· Не требуются дополнительные вычисления для нестандартных источников света.

· Короткое время нарастания и спада.

· Пиковый детектор позволяет регистрировать импульсный сигнал с минимальной длительностью 10мкс.

· Возможность выбора размерности измерений: люкс или фут-кандела.

· Регистрация минимального и максимального результатов измерений.

· Относительные измерения и автоматическая установка нулевого показания.

· Измеритель освещенности (люксметр) C.E.M. DT-1308 имеет легко читаемый большой дисплей с подсветкой.

· Разрядность шкалы измерителя освещенности: 4000 отсчетов

· Освещенность: 400/4000/40 000/400 000Lux: ±5.0% (<10000 Lux), ±10.0% (>10000 Lux)

· Удержание показаний MAX HOLD и DATA HOLD

· Режим регистрации пиковых значений PEAK HOLD

· Режим относительных измерений

· Автоматический выбор диапазона изменений

· Графическая шкала 41 сегмент

· Выбор функции измерения FC/Lux

· Скорость: 1.5 измерения в секунду

· Автоотключение AutoPowerOff

· Габариты: 170x80х40 (мм ), вес 390 г. (сенсор 115х60х20 мм)

1.2.2 Источники питания

Батарея «Крона» (также 1604, 6F22, 6R61 (солевая/цинковая); 1604A, 6LF22, 6LR61, MN1604, MX1604 (щелочная/алкалиновая); PP3, E-Block, 9V BrickBattery, AM6, Корунд, 522, 6AM6, CR-9V, ER9V (литиевая)) -- типоразмер батареек. Название «Крона» происходит от марки выпускавшихся в СССР угольно-марганцевых батареек этого типоразмера.

· Размеры: 48,5 мм Ч 26,5 мм Ч 17,5 мм.

· Масса обычно около 53 граммов.

· Напряжение -- 9 В.

· Типичная ёмкость щелочной батарейки -- 625 мА·ч.

· Батарея типа «Крона» имеет ёмкость (по паспорту) 0,5А·ч.

Существуют аккумуляторы данного форм-фактора. При рабочем расчётном напряжении в 8,4 В, свежезаряженными они могут короткое время давать 11,5 В и выше, что обусловлено особенностями составляющих их Ni-MH аккумуляторных элементов.

Аккумуляторные батареи 7Д-0,125 (7Д-0,1, 7Д-0,11) советского производства (диаметр 24 мм, высота 62 мм, масса 53 г, номинальная ёмкость 100…125 мА*ч, номинальное напряжение 8,75 В), совместимые по форме контактов с «Кроной», набирались из дисковых никель-кадмиевых аккумуляторов Д-0,125, Д-0,1, Д-0,11 соответственно, были цилиндрической формы, корпус -- пластмассовый. Их габариты немного больше стандартной «Кроны», и многие советские малогабаритные радиоприёмники изготавливались с учётом этого. Некоторые приёмники (например, «Селга»[1]) продавались в комплекте с таким аккумулятором и зарядным устройством, а карманные приёмники «Мир»[2] 1962 года и «Сокол»[3] 1963 года имели встроенное бестрансформаторное зарядное устройство.

Обычные одноразовые батареи «Крона», в отличие от химических элементов питания других типов, допускали ограниченное количество дозарядок, хотя это и не рекомендовалось изготовителем, поэтому во многих журналах и книгах, например, в «Энциклопедии юного техника» 1977 года, публиковались схемы зарядных устройств с током особой формы. Подобные схемы имели некоторую популярность в связи с дефицитностью батарей.



2. Технологическая часть

Внешний вид продукта

1. Датчик освещенности

2. Корпус измерителя

3. ЖК-дисплей

4. Функциональные клавиши

Индикация на дисплее

1. Максимальное измерение

2. Минимальное измерение

3. Сохранение данных

4. Низкая батарея

5. фут свеча

6. Люкс

7. Значение * 10 или значение * 100

8. Значение освещенности

9. Индикация символа связи Bluetooth

Основные функции и настройка

(примечание:«короткоенажатие» означает: непрерывное нажатие на 1 секунду,«длительное нажатие» означает: непрерывное нажатие на 2 секунды)

1. () ВКЛ/ВЫКЛ Связь Bluetooth

Короткое нажатие один раз для запуска, короткое нажатие снова для выключения. Связь с Bluetooth: в состоянии усилителя, долгое нажатие, чтобы войти в режим связи Bluetooth, а затем снова нажмите еще раз, чтобы выйти из режима связи Bluetooth.

2. LUX / FC: lux / FOOTCANDLE

Кнопка преобразования LUX / FC: короткое нажатие клавиши, единицы освещения могут быть выбраны между LUX (люкс) и FC (фут-свеча) при выполнении измерения освещенности.

3. MAX / MIN

При нажатии этой клавиши можно выбрать максимальное, минимальное или нормальное значение; выберите максимум, и счетчик всегда будет показывать максимальное значение; выберите минимум, и счетчик всегда будет показывать минимальное значение.

4. HOLD / BL

HOLD: коротко нажмите эту клавишу один раз, чтобы провести измерение; кратковременно нажмите эту клавишу, чтобы выйти из режима удержания данных и продолжить нормальное измерение. BL: Длительно нажмите эту кнопку, чтобы включить подсветку; нажмите эту кнопку еще раз, чтобы выключить подсветку.

5. Автоматическое отключение

Если не одна кнопка не нажимается в течении 5 минут произойдет автоматическое выключение устройства (по умолчанию автоматический режим выключения). Если вы хотите удалить функцию автоматического выключения, нажмите и удерживайте клавишу «hold» + «» для загрузки. ЖК-дисплей имеет символ «APO OFF», функция автоматического выключения будет удалена

...