Grupa: Elektrotechnika, sem 3., wersja z dn Technika Świetlna Laboratorium

Transkrypt

1 Gupa: Elektotechnika, sem., esja z dn Technika Śietlna Laboatoium Ćiczenie n Temat: BADANIE LUKSOMIERZA I POMIAR ROZKŁADU NATĘśENIA OŚWIETLENIA Opacoanie ykonano na podstaie: Laboatoium z techniki śietlnej (paca zbiooa pod edakcją Władysłaa Golika). Skypt n 9. Wydanicto Politechniki Poznańskiej, Poznań 99.. BADANIE LUKSOMIERZA Luksomiez (ys. ) słuŝy do pomiau natęŝenia ośietlenia A. Luksomiez obiektyny zbudoany jest z dóch zasadniczych części: - pzetonika fotoelektycznego, któym zazyczaj jest ognio fotoelektyczne, fotoezysto lub fotodioda, - analogoego lub cyfoego mienika ielkości elektycznych, yskaloanego luksach. Rys.. Luksomiez. Aby luksomiez obiektyny mógł spełniać soje zadanie, poinien: - oceniać miezone pomienioanie zgodnie ze zględną, idmoą skutecznością śietlną V(λ) B (kzya idmoej skuteczności śietlnej fotopzetonika S(λ) poinna być zgodna z kzyą V(λ), - ocenia śiatło padające pod kątem stosunku do nomalnej zgodnie z kosinusem kąta padania, - oceniać śednie atości natęŝenia ośietlenia pzy duŝym spółczynniku tętnienia zgodnie z paem Talbota C, - skazania poinny być niezaleŝne od czasu i tempeatuy, A NatęŜenie ośietlenia E, jednostka luks [lx] stosunek stumienia śietlnego padającego na daną poiezchnię do pola tej poiezchni. B Względna idmoa skuteczność śietlna V(λ) odpoiada pzyjętej pzez Międzynaodoą Komisję Ośietlenioą (CIE) zględnej idmoej skuteczności śietlnej pzeciętnego oka ludzkiego. C Oko postzega oddzielne kótkotałe, okesoe bodźce śietlne tylko tedy, kiedy następują one po sobie dostatecznie olno. Pzy szybszym następoaniu po sobie bodźcó stiedza się migotanie a poyŝej okeślonej częstotliości (częstotliość zanikoa) postaje aŝenie stałej jaskaości, któe pzy dalszym podnoszeniu częstotliości nie ulega zmianie. Według Talbota szybko następujące po sobie kolejne okesoe bodźce yołują oku aŝenie ónomienej jaskaości, jeŝeli ich częstotliość leŝy poyŝej częstotliości zanikoej. Oka ma pzy tym zdolność uśedniania luminancji czasie.

2 - skazania poinny być niezaleŝne od stopnia polayzacji śiatła, - mieć linioy ziązek między natęŝeniem ośietlenia a atością miezoną (ónomieną skalę). Wskutek czasoych zmian stazenioych cech fotometycznych pzetonika fotoelektycznego oaz zmian e spółpacującym z nim układzie elektycznym skazania luksomieza ulegają zmianie czasie. Z tego zględu zaleca się okesoe skaloanie luksomiezy. W celu skoygoania skazań poadza się spółczynnik koekcji luksomieza zdefinioany jako: E k = z () Esk gdzie: E z - zeczyiste natęŝenie ośietlenia pochodzące ze ódła śiatła, dla któego yznaczony jest spółczynnik koekcji, E sk - natęŝenie ośietlenia odczytane ze skali luksomieza dla ódła śiatła, dla któego yznaczany jest spółczynnik koekcji. Współczynnik koekcji luksomieza jest iloczynem spółczynnikó koekcji skali k s i koekcji idmoej k. Współczynnik koekcji skali yznaczany jest pzy uŝyciu zoca Ŝaókoego z zaleŝności: Ez k s = () Esk gdzie: E z - zeczyiste natęŝenie ośietlenia pochodzące od ódła zocoego, E sk - natęŝenie ośietlenia odczytane ze skali luksomieza dla ódła zocoego. Z uagi na fakt, Ŝe najczęściej kzya zględnej idmoej czułości pzetonika fotoelektycznego S(λ) nie pokya się z kzyą zględnej idmoej skuteczności śietlnej V(λ), oaz Ŝe ystępują óŝnice ozkładach idmoych pomienioania ódeł śiatła, dla któych ykonuje się pomiay natęŝenia ośietlenia i ódła zocoego (najczęściej zocem jest Ŝaóka) konieczne jest yznaczenie spółczynnika koekcji idmoej jako: E E z sk k = () Esk Ez Watość spółczynnika koekcji idmoej k naleŝy yznaczyć dla óŝnych ódeł śiatła t.j. ódeł śiatła óŝniących się ozkładem idmoym D. Po uzględnieniu zaleŝności () i () otzymujemy: oaz k = k s k () Ez = k s k Esk () D Najczęściej spółczynnik koekcji idmoej yznacza się dla następujących ódeł śiatła: śietlóki tzech podstaoych baach (śietlóki z óŝnym luminofoem), lampy tęcioe, lampy metalohalogenkoe, lampy sodoe.

3 Jak ynika z zaleŝności (), pzemnoŝenie skazań luksomieza pzez atość jego spółczynnika koekcji k pozala ustalić zeczyistą atość miezonego natęŝenia ośietlenia. W stosoanych luksomiezach obiektynych o częścioo skoygoanym pzetoniku fotoelektycznym atości spółczynnikó koekcji zykle zaieają się następujących ganicach: Tabela. Pzykładoe atości spółczynnikó koekcji luksomiezy. Lp Współczynnik koekcji Symbol Watość Współczynnik koekcji skali k s 0.8. Współczynnik koekcji idmoej k 0.9. Gdy głoica z pzetonikiem fotoelektycznym nie jest skoygoana do kosinusa kąta padania, to pojaia się błąd ynikający z niełaściego pomiau natęŝenia ośietlenia spoodoanego śiatłem padającym na poiezchnię ośietlaną pod kątem stosunku do nomalnej. Skaloanie luksomieza moŝna pzepoadzić na łaie fotometycznej (ys. ), któa umoŝliia pecyzyjne ustaienie zadanej odległości ódła śiatła i badanego obiektu. Rys.. Łaa fotometyczna. JeŜeli na łaie fotometycznej umieścić zocoe ódło śiatła o znanej atości śiatłości kieunkoej I E i jeŝeli ymiay tego ódła śiatła są znacznie mniejsze od odległości pomiędzy zocem a pzetonikiem fotoelektycznym luksomieza F, to atość natęŝenia ośietlenia E z na poiezchni pzetonika fotoelektycznego moŝna obliczyć z tz. paa odotności kadató: I E z = () Jednocześnie pzy ustaieniu pzetonika fotoelektycznego odległości naleŝy odczytać atość natęŝenia ośietlenia E sk ze skali luksomieza. Obie atości natęŝenia ośietlenia posłuŝą do obliczenia spółczynnika koekcji skali k s (). E I - śiatłość kieunkoa yaŝona kandelach [cd] to stosunek stumienia d Φ ozchodzącego się elementanym kącie byłoym d ω do atości tego kąta, chaakteyzuje sposób ozchodzenia się stumienia ódła śiatła pzestzeni. F Zazyczaj pzyjmuje się, Ŝe odległość fotometoania poinna być -kotnie iększa od najiększego ymiau ódła śiatła. Wtedy błąd ynikający ze stosoania tz. paa odotności kadató dla niepunktoych ódeł śiatła jest mniejszy niŝ %.

4 . POMIAR ROZKŁADU NATĘśENIA OŚWIETLENIA Rozkład natęŝenia ośietlenia na poiezchni oboczej stanoiska pacy stanoi istotny czynnik oceny komfotu idzenia. Poziom natęŝenia ośietlenia na danej poiezchni oboczej okeślony jest pzez śednie natęŝenie ośietlenia. JeŜeli pole S danej poiezchni jest podzielone na n jednakoych elementó S i, to śednie natęŝenie ośietlenia E ś moŝna yznaczyć z zaleŝności: n Ei Si n i= E ś = = Ei () S n i= gdzie: E i - natęŝenie ośietlenia na elemencie S i, paktyce pzy łaściym podziale poiezchni S moŝe być zastąpione pzez natęŝenie ośietlenia na śodku i-tego elementu. Rozkład natęŝenia ośietlenia na danej poiezchni pomieszczenia chaakteyzuje ónomieność ośietlenia δ opisana zoem (8). Emin δ = (8) Eś gdzie: E min - minimalne natęŝenie ośietlenia na danej poiezchni. Najmniejsze śednie natęŝenie ośietlenia E ś i ónomieność ośietlenia δ na płaszczyźnie oboczej są nomoane. Zalecane atości śedniego natęŝenia ośietlenia i ónomieności ośietlenia niezbędne do zapenienia łaściych aunkó idzenia na stanoiskach pacy znajdujących się e nętzach znajdują się nomie PN-EN - Ośietlenie miejsc pacy - Część : Miejsca pacy enątz pomieszczeń.. POMIARY Skaloanie luksomieza ykonać na łaie fotometycznej układzie pzedstaionym na ysunku. Rys.. Schemat układu pomiaoego do zocoania luksomieza: I śiatłość ódła zocoego, PF pzetonik fotoelektyczny luksomieza, odległość pomiędzy zocem a pzetonikiem, P pzesłony.

5 Na jednym z końcó łay ustaić Ŝaoy zozec śiatłości o znanej śiatłości I. Zamocoać na ózku pzetonik fotoelektyczny luksomieza i pzesuając ózek po łaie fotometycznej, zmieniając odległość yznaczyć zaleŝność zmian zeczyistego natęŝenia ośietlenia pochodzącego od ódła zocoego E z funkcji natęŝenia ośietlenia odczytanego ze skali luksomieza E sk (9). Watość natęŝenia ośietlenia E z na poiezchni pzetonika fotoelektycznego naleŝy obliczyć z zaleŝności (). ( E ) E z = f sk (9) Pzy danym zocu śiatłości umocoać ózek z pzetonikiem fotoelektycznym stałym połoŝeniu na łaie fotometycznej. Obacając pzetonik fotoelektyczny dookoła łasnej osi yznaczyć zaleŝność miezonego natęŝenia ośietlenia E od kąta padania śiatła α G (0). Pomiay ykonać pzy zmianach kąta padania śiatła co 0. ( α) E = f (0) Wyniki pomiaó skaloania luksomieza zestaić tabeli. Wykeślić zaleŝność (9). Zmiany natęŝenia ośietlenia E funkcji kąta podania śiatła α E ' = f α, gdzie E =E/E α=0. Na tym samym ykesie pzedstaić postaci zględnej jako ( ) naysoać funkcję cosα. Obliczyć spółczynniki koekcji skali k s dla szystkich zakesó pomiaoych badanego luksomieza. Za pomocą yskaloanego luksomieza zmiezyć ozkład natęŝenia ośietlenia na poiezchni oboczej. Podzielić poiezchnię oboczą na óne kadaty o boku nie iększym niŝ m. Pzetonik fotoelektyczny luksomieza umieszczać śodkach kadató. Podczas odczytó osoba ykonująca pomiay nie poinna zacieniać pzetonika fotoelektycznego. Pzetonik fotoelektyczny luksomieza będącego pzedmiotem badań chaakteyzuje się dobą koekcją idmoą do V(λ). Współczynniki koekcji idmoej k nie jest yznaczany. W ziązku z tym naleŝy pzyjąć, Ŝe atość spółczynnika koekcji idmoej ynosi. Pzy takim załoŝeniu zeczyistą, miezoną pzez luksomiez atość natęŝenia ośietlenia E z naleŝy obliczyć z zaleŝności (). Ez Ez = k Esk = k s Esk = E sk () Esk Ze zmiezonych atości obliczyć śednie natęŝenie ośietlenia E ś () i ónomieność ośietlenia δ (8). Naysoać ozkład natęŝenia ośietlenia postaci izoluksó. G Kąt padania śiatła liczyć od nomalnej do poiezchni fotopzetonika

6 Gupa: Dzień: Godzina: Ćiczenie n. Skaloanie luksomieza. Typ badanego luksomieza: Typ zoca śiatłości: Napięcie fotometoania U fot [V]: Śiatłość zoca I [cd]: Lp E sk I E z = k s - [ m ] [ lx ] [ lx ] [ - ] Zakes pomiaoy luksomieza: Zakes pomiaoy luksomieza: Lp E sk I E z = k s - [ m ] [ lx ] [ lx ] [ - ] Zakes pomiaoy luksomieza: Zakes pomiaoy luksomieza:

7 Gupa: Dzień: Godzina: Ćiczenie n. Wyznaczanie zaleŝności miezonego natęŝenia ośietlenia E od kąta padania śiatła α. Typ badanego luksomieza: Lp α E Lp α E - [ 0 ] [ lx ] - [ 0 ] [ lx ]

8 Gupa: Dzień: Godzina: Ćiczenie n. Pomia ozkładu natęŝenia ośietlenia. Typ badanego luksomieza: Zakes pomiaoy luksomieza: Współzędne punktó pomiaoych X [m].. X [m] X [m]... X [m]... X [m]... X [m]... X [m]... X 8 [m]... Y [m] Y [m] Y [m] Y [m] Y [m] Y [m] Y [m] Y 8 [m] E z [lx] E z [lx] E z [lx] E z [lx] E z [lx] E z [lx] E z [lx] E z [lx] Lp Naza Symbol Watość Śednie natęŝenie ośietlenia E ś [lx] Rónomieność ośietlenia δ [-] 8