Измерение освещенности при помощи фотоэлемента

Цель работы: приобретение практических навыков по определению искусственной освещенности рабочих мест, изучение приборов для измерения освещенности и измерения параметров освещенности.

Задание: ознакомиться с количественными и качественными показателями освещенности. Исследовать естественную и искусственную освещенность с использованием люксметра Ю-116. Определить зависимость освещенности от высоты расположения источника света, его типа и характера цветового покрытия стен.

Описание устройства люксметра Ю-116 и методика световых измерений с его помощью

Разработанные в настоящее время способы позволяют измерять горизонтальную, вертикальную, наклонную и объемную освещенность. Применяемые для этого приборы – люксметры различных модификаций, фотометры и измерители видимости. В производственных условиях для контроля за освещенностью наиболее распространены люксметры типов Ю-16, Ю-116, Ю-17. Все они представляют сочетание селенового фотоэлемента и миллиамперметра, градуированного в люксах.

Рассмотрим устройство и принцип действия люксметра Ю-116.

Принцип действия люксметра Ю-116 основан на явлении фотоэлектрического эффекта. При освещении поверхности фотоэлемента в замкнутой цепи прибора, состоящей из фотоэлемента и магнитоэлектрического измерителя (чувствительный гальванометр) возникает ток, который отклоняет подвижную часть измерителя (стрелку гальванометра).

Принцип действия измерителя основан на взаимодействии магнитного поля в воздушном зазоре, создаваемого магнитом и фототоком, протекающим в обмотке рамки. В результате этого взаимодействия возникает вращающий момент, отклоняющий подвижную часть прибора.

Величина возникающего тока прямо пропорциональна интенсивности падающего на селеновый фотоэлемент света, что позволяет выразить ее количественно.

Объективный люксметр Ю-116 представляет собой малогабаритный переносной прибор, позволяющий производить измерения освещенности непосредственно по шкале измерителя.

На боковой стенке корпуса измерительного прибора расположена вилка для присоединения селенового фотоэлемента. На передней панели измерительного прибора имеется переключатель пределов измерения – 4 и корректор для установки стрелки в нулевое состояние.

Люксметр Ю-116 (рис.1) состоит из электроизмерительного прибора (гальванометр) - 1, фотоэлемента – 2, светопоглотительной насадки – 3, надеваемой на фотоэлемент.

Шкала гальванометра отградуирована в люксах по эталонному источнику света. Она имеет три основных диапазона: от 0 до 25 лк, от 0 до 100 лк и от 0 до 500 лк.

Гальванометр имеет зеркальную шкалу, разделенную на 50 делений. Ручка переключателя должна быть установлена на одном из трех положений: на цифрах 25, 100 и 500. Соответственно положению переключателя цена деления шкалы различна. В положении переключения на цифре 25 цена деления шкалы – 0,5 лк, на цифре 100 - 2 лк, на цифре 500 – 10 лк. Насадка – поглотитель дает коэффициент поглощения равный 100. Она состоит из двух стекол молочного цвета. В оправе поглотителя имеются пружинящие щечки, фиксирующие его положение на фотоэлементе.

Для уменьшения конусной погрешности применяется насадка на фотоэлемент, она обозначена буквой К. Эта насадка применяется не самостоятельно, а совместно с одной из трех других насадок, имеющих обозначение М, Р, Т. Каждая из этих трех насадок совместно с насадкой К образует три поглотителя с коэффициентом ослабления 10, 100, 1000 и применяется для расширения диапазонов измерений.

Диапазон измеряемых уровней освещенности: без насадки 25-100-500 лк, с насадкой 2500-10000-50000 лк.

Принцип отсчета значения измеряемой освещенности состоит в следующем: при нажатой правой кнопке следует пользоваться для отсчета показаний шкалой 0 – 100. При нажатой правой кнопке следует пользоваться шкалой 0 – 30. Показания прибора в делениях по соответствующей шкале умножают на коэффициент пересчета шкалы, указанной на применяемой насадке.

Например на фотоэлементе установлены насадки К, Р, нажата левая кнопка, стрелка показывает 10 делений по шкале 0 – 30. Значит, измеряемая освещенность равна 10 × 100 = 1000 лк.

Прибор градуирован для измерения освещенности, создаваемой лампами накаливания. Поэтому при измерении освещенности от люминесцентных ламп необходимо вводить поправки. Для ламп дневного света (дс) поправочный коэффициент равен 0,9, а для ламп белого света (бс) 1,1.

При измерении естественного освещения поправочный коэффициент равен приблизительно 0,8 (он изменяется в зависимости от облачности).

При измерении освещенности необходимо:

а) расположить измеритель горизонтально, вдали от токоведущих проводов, создающих сильные магнитные поля;

б) проверить, находится ли стрелка прибора на нулевом делении шкалы. Для этого фотоэлемент следует отсоединить от измерителя и в случае необходимости подправить положение стрелки при помощи корректора;

в) подключить фотоэлемент к измерителю, соблюдая полярность, указанную на зажимах.

Измерение при искусственном освещении следует начинать при положении переключателя на предел 500. При отклонении стрелки менее 10 делений шкалы перевести переключатель на предел 100 и, если снова показания прибора меньше 10 делений, то на предел 25. Измерения естественной освещенности внутри помещений вблизи светопроемов и снаружи необходимо производить с поглотителем. Переключатель при этом должен быть установлен в пределе 500. При отклонении прибора менее 10 делений перевести переключатель на меньшие пределы. При понижении освещенности до значения менее 500 лк, переключатель перевести на предел 500 и снять поглотитель. Следует помнить, что погрешность люксметра имеет максимальную величину в начале шкалы.

Измерение естественной освещенности

рабочих мест в помещении

Естественное освещение может быть боковым (через окна в наружных стенах), верхним (через световые фонари и проемы в покрытии), комбинированным (когда к верхнему освещению добавляются боковые).

Естественное освещение зависит от географической широты местности, времени года и дня, внутреннего устройства здания и окон, отраженных свойств, находящихся перед окнами поверхностей, ширины улицы, состояния неба и других причин.

Естественное освещение какой-либо точки в помещении характеризуется коэффициентом естественной освещенности е (КЕО), который представляет выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке помещения Е_вн к одновременной освещенности наружной точки, находящейся в горизонтальной плоскости, освещенной рассеянным светом всего небосвода Е_нар.

Естественная освещенность нормируется согласно СНиП 23-05-95. Для установления необходимого нормативного значения КЕО необходимо учесть размер объекта различения, т.е. разряд зрительной работы, контраст объекта различения и фона, а также характеристику фона. Помимо этого, учитывается географическая широта местоположения здания (коэффициентом светового климата) и ориентировка помещения по сторонам горизонта.

В помещениях с боковым освещением нормируется минимальное значение КЕО (е_мин) в пределах рабочей зоны.

В помещениях с верхним или комбинированным освещением нормируется среднее значение КЕО (е_ср).

Нормированное значение коэффициентов естественной освещенности в помещениях производственных зданий, расположенных севернее 45⁰ и южнее 60⁰ сев. широты приведены в табл. 1.

Для определения коэффициента естественной освещенности необходим люксметр. При выполнении лабораторной работы необходимо провести ряд замеров:

1. на расстоянии 0,5 м от окна;

2. в центре помещения;

3. на расстоянии 1,5 м от стены

Все замеры производятся на уровне 0,8 – 1 м от пола. По полученным данным определяется фактический коэффициент естественной освещенности.

В заключение, используя нормативы (табл. 1), необходимо сделать вывод 1. Какие разряды работ по точности можно делать в тех местах, где были произведены замеры.

ИЗМЕРЕНИЕ ИСКУССТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ РАБОЧИХ МЕСТ В ПОМЕЩЕНИИ

Искусственное освещение производственных помещений может быть двух видов: общее освещение и комбинированное (когда помимо общего добавляется местное освещение). Применение одного местного освещения не допускается. Искусственное освещение выполняется лампами накаливания и люминесцентными лампами.

В зависимости от точности работы, размеров объекта различения, фона, на котором рассматривается объект и контраста объекта с фоном разработаны нормы наименьшей освещенности для люминесцентных ламп и ламп накаливания в зависимости от вида освещенности. Эти нормы приведены в таблице 3. Для замера искусственной освещенности окна помещения должны быть затемнены темными шторами.

Работа по измерению искусственной освещенности в помещении разделяется на три части.

1. Производится измерение освещенности в различных местах помещения. Предварительно необходимо изобразить план помещения, в котором производились замеры, и цифрами обозначить на плане места измерений. Данные измерений заносятся в табл. 4.

Таблица 1

Нормированные значения коэффициентов естественной освещенности (КЕО) в помещениях производственных зданий, расположенных севернее 45⁰ и южнее 60⁰ сев. широты (по СНиП 23-05-95)

Примечание: Под термином «объект различения» принимается отдельная часть рассматриваемого предмета (например, нить ткани, линия, царапина, пятно и т.п.), которую требуется различать при работе; под размером объекта различия подразумевается его минимальный размер (например, толщина нити, ширина царапины и т.д.).

Все данные заносятся в таблицу наблюдений 2.

Таблица 2

Таблица 3

Нормированная освещенность на рабочих поверхностях в производственных помещениях (по СНиП 23-05-95)

Таблица 4

Под таблицей дается обоснование причин максимальной и минимальной замеренной освещенности и делается вывод 2 (используя табл. 3). Какая работа по точности может выполняться на этих местах.

1. Проверяется влияние цветовой окраски стен на освещенность рабочего места. Для этой цели люксметр устанавливается на расстоянии 5 м от стены. Меняя навесные щиты или ткани, окрашенные в различные цвета, замеряют освещенность. Данные опыта заносятся в таблицу 5.

Таблица 5

По полученным данным делается вывод 3.

Поиск по сайту: