Люксметр - устройство для измерения силы света (виды, принцип работы)

Критерии выбора люксметра

Если вам необходимо выбрать люксметр, следует начать с определения круга задач, которые он будет выполнять.

При выборе светоизмерительного прибора целесообразно обратить внимание на:

Ширина рабочей зоны и спектральная чувствительность. Каждое устройство имеет определенный рабочий тип излучения (например, только ультрафиолет или свет неоновой лампы). Но есть и универсальные модели с возможностью регулировки измеряемой площади с помощью специального переключателя. В них при превышении интервала срабатывает индикатор перезапуска.
Наличие дополнительного функционала. В ряде моделей наряду с основной функцией есть возможность определения температуры в окружающем помещении, а также давления, уровня шума. Несмотря на более высокую стоимость этого варианта, выгода очевидна. Он может заменить несколько устройств одновременно, а цена, по сравнению с ценой такого набора, ниже.
Родительские параметры. Портативная модель с компактными размерами и малым весом более удобна в использовании.
Показывать. Чем он больше, тем легче и удобнее считывать информацию. Подсветка экрана, имеющаяся в некоторых люксметрах, помогает работать в местах с недостаточным освещением.
Тип мощности. Предпочтительно наличие автономного источника, так как он позволяет проводить измерения освещенности без подключения к бытовой электросети.
Устройство подключено к ПК. В юнитах из предметной группы эта опция обязательна.

Часто возникает необходимость быстро измерить уровень освещенности. Например, нужно быстро настроить систему освещения. С такой задачей легко справиться моноблочное устройство недорогого сегмента.

Если необходимо оценить условия рабочей зоны, стоит воспользоваться профессиональным вариантом, имеющим внешний фотодатчик. Эта модель более точная. Часто в таком приборе есть встроенная память, дающая возможность сохранять результаты измерений.

Все свойства и функции указаны в паспорте устройства. Пожалуйста, прочтите эту информацию перед покупкой. Светоизмерительный прибор, используемый для профессионального использования, в обязательном порядке вносится в Государственный реестр. Это подтверждение гарантии на соответствие техническим параметрам и свойствам.

Прибор для измерения освещенности Ю-116

Устройство ещё советской разработки Ю-116 в диапазоне от 1 до 100 000 лк. Состоит из 2-х частей: селенового фотоэлемента и стрелочного гальванометра, служащего для замера показаний. Хранится в футляре в разобранном виде, что обеспечивает надёжную защиту от повреждений. Перед работой фотоприемник соединяют с преобразователем с помощью вилки.

На шкале измерителя имеются 2 концентрические дуговые шкалы. Внутренняя проградуирована от 0 до 30 лк, наружная — от 0 до 100. На фотоэлемент одета светорассеивающая насадка, состоящая из белой полупрозрачной пластмассы и непрозрачного кольца. Обозначена она буквой «К», измерения с ней производятся в указанных выше диапазонах. Имеются ещё 3 фильтра-насадки: М, Р и Т. При установке их параллельно с базовой насадкой К диапазон измерения увеличивается соответственно: в 10, 100 и 1000 раз.

Две кнопки на панели прибора предназначены для переключения с одной шкалы на другую. Когда включена левая кнопка, измерения производятся в диапазонах: 0 – 30, 0 – 300, 0 – 3000, 0 – 30 000 (при установке соответствующих насадок). При включённой правой: 0 – 100, 0 – 1 000, 0 – 10 000, 0 – 100 000. Кроме кнопок на корпусе имеется корректор для установки стрелочного индикатора в нулевое положение.

Люксметр Ю-117 отличается от предшественника лишь большим количеством кнопок. Вместо двух клавиш переключения шкал прибор оснащён пятью кнопками переключения диапазонов, благодаря чему повышается точность измерения. Добавлены также кнопки включения прибора, контроля питания и регулятор установки на ноль. Питание обеих моделей автономное — от гальванического элемента типа «Крона» напряжением 9 В. Цена приборов у разных продавцов — от 6 до 10 тысяч рублей.

Что такое освещённость?

Освещённость – это величина отношения светового потока к площади, на которую он падает. Причём падать он должен на эту плоскость именно перпендикулярно. Измеряется в люксах, lux (лк). Один люкс равен отношению одного люмена к одному квадратному метру поверхности.

Люмен – единица измерения светового потока. Это в системе международных единиц. В Англии и Америке применяют такие единицы измерения освещённости, как люмен на фут в квадрате или фут-кандела. Это освещённость от источника света силой в одну канделу на расстоянии одного фута от поверхности.

Зачем проводить измерение освещённости? Доказано, что плохой (или наоборот, слишком хороший) свет через сетчатку глаза воздействуют на рабочие процессы мозга. И как следствие, на состояние человек. Недостаточная освещённость угнетает, понижается работоспособность, появляется сонливость. Слишком яркий свет, наоборот, возбуждает, способствует подключению дополнительных ресурсов организма, вызывая их повышенный износ. В процессе эксплуатации любой осветительной установки возможен спад создаваемой ею освещенности. Для компенсации этого спада при проектировании ОУ вводится коэффициент запаса (КЗ).

(для искусственного освещения) коэффициент учитывает снижение освещенности и яркости в процессе эксплуатации осветительной установки вследствие загрязнения и не восстанавливаемого изменения отражающих и пропускающий свойств оптических элементов осветительных приборов, спада светового потока и выхода из строя источников света, а также загрязнения поверхностей помещений, наружных стен здания или сооружения, проезжей части дороги или улицы. (для естественного освещения) расчетный коэффициент учитывает снижение КЕО (коэффициент естественной освещенности) в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижения отражающих свойств поверхностей помещения.

Измерение освещённости рабочих мест проводят вместе с замерами уровня шума, пыле- и загрязнённости, вибрации – в соответствии с СанПин (санитарные правила и нормы). Медики уверены, что регулярное недостаточное освещение вызывает переутомление, снижение остроты зрения, снижает концентрацию внимания. То есть все предпосылки для несчастного случая. В Европе есть стандарт освещения рабочих помещений. Вот некоторые рекомендации из него: освещение в офисе, где не требуется разглядывать мелкие детали должно быть порядка 300 лк. Если рабочий процесс в течение дня протекает за компьютером или связан с чтением, рекомендуется освещение около 500 лк. Такое же освещение предполагается в переговорных комнатах. Не менее 750 лк в помещениях, где изготавливаются или читаются технические чертежи. Освещение бывает естественным и искусственным. Источниками естественного освещения являются, разумеется, солнце, луна (точнее отражённый ею свет), рассеянный свет небосвода (такое поэтическое название используется даже в протоколах измерения освещённости).

Исходя из названия единицы освещённости (люкс), название прибора, которым её измеряют – люксметр. Это мобильный, портативный прибор для измерения освещенности, принцип работы которого идентичен фотометру.

Поток света, попадая на фотоэлемент, высвобождает поток электронов в теле полупроводника. Благодаря этому фотоэлемент начинает проводить электрический ток. Вот величина этого тока прямо пропорциональна освещённости фотоэлемента. Он и отражается на шкале. В аналоговых люксметрах шкала проградуирована в люксах, результат определяется по отклонению стрелки.

Сейчас на смену аналоговым приходят цифровые приборы для измерения освещенности. В них результат измерений выводится на жидкокристаллический дисплей. Измерительная часть во многих из них находится в отдельном корпусе и связана с прибором гибким проводом. Это позволяет проводить измерение в труднодоступных местах. Благодаря набору светофильтров пределы его измерений можно регулировать. В этом случае показания прибора нужно умножать на определённые коэффициенты. Погрешность люксметра, согласно ГОСТ должна быть не больше 10%.

Устройство и принцип работы

Основным рабочим узлом является фотоэлемент полупроводникового типа. За счет его энергия от световых квантов передается электронам. Образованный таким образом электрический поток может преобразовываться двумя способами.

В аналоговых приборах за счет гальванометра, который вызывает движение стрелки, это позволяет снять показания. В цифровом оборудовании использован оптико-электронный конвертер. Он оцифровывает данные и выводит их на дисплей.

Аналоговые варианты сейчас используются редко.

По сути, конструкция всегда состоит из датчика и преобразователя. Все измерения осуществляются в люксах. Диапазон широкий – от десятых долей до сотен тысяч Лк.

Материал

Чаще всего корпус изготавливается из ударопрочного пластика. Его качество зависит от сырья и стоимости прибора, в дорогих моделях материал долговечный, все элементы точно подогнаны друг к другу.

Также нередко на корпусе установлены прорезиненные накладки, которые делают хват удобнее и исключают выскальзывание прибора из рук. Как правило, эргономика тщательно продумывается для обеспечения наибольшего комфорта.

В вариантах с раздельной компоновкой фотодатчик находится в отдельном корпусе, который защищает его от ударов. Элементы соединены витым проводом в износостойкой изоляции.

Вес и размеры

Обычно масса оборудования не превышает 500 г. Самые компактные варианты весят чуть больше 100 г, что упрощает хранение и переноску и обеспечивает удобство пользования.

Что касается размеров, они меняются в широких пределах. Высота обычно составляет от 8 до 20 см, в то время как ширина может быть от 5 до 8 см при толщине 2-4 см. В раздельных компоновках надо учесть и фотоэлемент, который обычно имеет небольшие размеры.

Компактный вариант легко уместится в кармане.

Точность, погрешность и поверка

Первичную поверку всего внесенного в Государственный реестр средств измерения оборудования производят после его ремонта или при вводе в эксплуатацию нового изделия. Это общий порядок, актуальный для приборов, показания которых используются в рамках официальных проверок. Люксометры, применяемые для личных нужд, проверять необязательно.

Дальнейшие поверки производятся с периодичностью не реже 1 раза в год. Проверяются показатели погрешностей, чтобы определить точность. При необходимости делается калибровка фотоэлемента, чаще всего требуется спектральная коррекция фотодатчика.

ГОСТ 8.023-2014 дает всю информацию по проверке люксметров. Там есть необходимая информация, а также условия поверки.

Варианты для замеров в промышленности обязательно проходят поверку.

Виды люксметров и их цена

Люксметры могут применяться по назначению как снаружи, так и внутри помещений.

Конструктивно они делятся на: моноблоки и с выносным датчиком.

Люксметр моноблок

В моноблочных приборах – датчик закреплен непосредственно на корпусе устройства.

Такой вариант удобен при проведении быстрых измерений, имеет меньший вес, однако, для работы в малодоступных местах непригоден.

Некоторые модели имеют съемный датчик, что расширяет их функционал.

Люксметр с выносным датчиком

Приборы с выносным датчиком в некоторых случаях бывают более удобными, например, для замеров в тех местах, куда трудно подобраться.

Чувствительный датчик подключается к основному модулю гибким проводом, что позволяет без труда замерять показатели с любых направлений.

Подобные люксметры предпочтительны при оценке условий труда.

В зависимости от типа индикатора приборы бывают:

Цифровые люксметры

В цифровых люксметрах, результаты измерений выводятся в электронном виде на дисплей прибора.

Такие устройства являются более современными и удобными в эксплуатации, они имеют относительно высокую точность.

Стрелочные люксметры

Стрелочные измерители освещенности имеют аналоговый индикатор, в устройство которых входит стрелка и шкала, выполненная с градацией показателей в люксах.

Точность показателей замеров, по сравнению с предыдущим вариантом, значительно ниже.

Люксметр может иметь расширенную функциональность, по своим характеристикам прибор бывает:

Бытовые люксметры

Бытовые модели являются более дешевыми вариантами, они отображают исключительно освещенность, их используют для быстрых замеров, не требующих высокой точности.

Более дорогостоящие варианты способны самостоятельно высчитывать среднее значение освещенности на основе нескольких замеров.

В конструкции предусматривается внутренняя память, интерфейс для подключения прибора к персональному компьютеру или ноутбуку.

Минимальная цена за прибор – 1500 руб.

Профессиональные люксметры

Профессиональные измерители освещенности – комплектуется светофильтрами, спектральная чувствительность фотодатчика, которых практически аналогична человеческому глазу.

Они позволяют эффективнее проводить замеры свойств световых потоков разнообразных цветовых оттенков.

Уличные модели в дополнение оснащаются специальными поглощающими фильтрами, расширяющими измерительный интервал при ярком освещении.

Погрешность измерений составляет около 1%.

Стоимость профессиональных моделей начинается с отметки 10 тыс. рублей.

Зачастую профессиональные люксметры оснащаются дополнительным оборудованием, позволяющим измерять другие характеристики светового потока:

Люксметр-яркомер

Люксметр-яркомер, кроме выполнения функций непосредственно люксметра, предназначен для измерения яркости светящихся объектов.

Качественный прибор обойдется в 10 и более тыс. рублей.

Люксметр-пульсметр

Люксметр-пульсметр — это прибор, который кроме измерения освещенности, способен определять коэффициент пульсации (мерцания) компьютерных мониторов, экранов планшетов, телефонов, других устройств.

Люксметры с измерением пульсаций помогут выбрать, например, лампу с наиболее безопасными для человеческого глаза показателями мерцания.

Минимальная стоимость – 4,5 тыс. рублей.

Универсальные люксметры

Универсальные измерительные приборы, выполняющие одновременно функции люксметра, яркомера и пульсметра.

Стоимость хороших моделей с поверкой начинается от 15 тыс. рублей.

Цена люксметров сильно зависит от рабочих диапазонов.

По этой причине более качественные целевые приборы с узким измерительным диапазоном обойдутся дороже китайских аналогов “на все случаи жизни”.

В качестве альтернативы люксметру могут послужить специальные приложения, устанавливаемые на iOS или андроид.

Однако множество проводимых тестов дают одинаковые результаты: люксметр в смартфоне не способен заменить полноценный прибор, так как имеет большую погрешность, величина которой зависит от модели телефона.

Измерение коэффициента пульсации источников излучения

Излучение источников света при питании от сети переменного тока (как правило, с частотой 50 Гц) является пульсирующим. Частота пульсации при этом равна удвоенной частоте питающего напряжения 100 Гц. В качестве критерия оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока источников излучения при питании их переменным током введен коэффициент пульсации освещенности (Кп), выражаемый формулой:

где Еmax — максимальное значение амплитуды переменой составляющей освещенности, Еmin — ее минимальное значение, Еср — среднее значение освещенности (рис. 10).

Рис. 10. Временная характеристика пульсирующей освещенности

Конструктивно прибор выполнен в виде двух блоков: фотоприемной части (ФПУ) и блока обработки информации. В блоке обработки информации размещена электронная схема, состоящая из АЦП (аналого-цифрового преобразователя), ЖКИ (жидкокристаллического индикатора) и процессора ADuС.

Прибор работает следующим образом. Сигнал с ФПУ подается на предварительный усилитель, где происходит одновременно с усилением сигнала и его масштабирование.

Усиленный сигнал подается на вход АЦП для преобразования в цифровую форму. Цифровой сигнал с выхода АЦП подается в микропроцессор для дальнейшей обработки. Проводится серия измерений с периодом 10 мс и определяются максимальное, минимальное и среднее значения освещенности.

Обработка сигнала ведется не синфазно периодам колебаний. В процессе измерения производится анализ нескольких периодов, и значения результатов выборок усредняются. Результат — значения max, min и среднее определяются в единицах освещенности лк. После нахождения параметров сигнала по формуле (8) вычисляется значение коэффициента пульсации.

Рис. 11. Внешний вид прибора «ТКА-ПКМ (08)»

Определение коэффициента пульсации источников излучения и освещенности выполняется прибором «ТКА-ПКМ (08)», информация в нем обрабатывается микропроцессором. Этот пульсметр-люксметр имеет следующие технические характеристики:

диапазон измерения коэффициента пульсации — 0–100%;
диапазон измерения освещенности — 10–200 000 лк;
погрешность измерения не превышает 10%.

Что нужно знать о люксметрах?

При проведении измерений люксметром, важно знать о некоторых особенностях его работы:

Если используется аналоговое измерительное оборудования, то до начала проведения замеров стрелка должна находится на нуле.
Если прибор показывает освещенность менее 30 люкс, при этом используются насадки на фотоэлемент, продолжать измерения следует без них.
Движения прибора непосредственно в процессе замера создают дополнительную погрешность.
Посторонние источники света способны значительно исказить результаты замеров.

Из-за высокой стоимости профессиональных люксметров, покупать их для проведения единичных замеров нецелесообразно.

Выгоднее взять прибор в аренду на требуемое время у специализированных компаний, занимающихся продажей геодезического и контрольно-измерительного оборудования.

Модели, предоставляемые подобными фирмами, всегда имеют актуальную поверку.

Возможно, вам также будет интересно

Как правило, световой поток и мощность излучения являются наиболее важными оптическими параметрами для светодиодов, хотя иногда требуется учитывать и пространственное распределение интенсивности светового потока. Для небольших устройств все еще распространена такая характеристика, как усредненная энергетическая сила излучения светодиодов при условии фотометрирования «B» (CIE 127) (для стандарта CIE 127-2007 прямого аналога в виде ГОСТ Р пока

В настоящее время петербургские системы наружного освещения и архитектурно-художественной подсветки включают в себя около 374 тысяч различных светильников и прожекторов. Ежегодно это количество увеличивается в среднем на 15 тысяч единиц. Согласно отчетам Санкт-Петербургского государственного бюджетного учреждения «Ленсвет» (СПБ ГБУ «Ленсвет») в городе сейчас оборудовано примерно 667 внутриквартальных территорий, около 3500 магистралей и улиц, примерно 170

«Круглые столы» уже стали для нас традицией, и в этом номере мы снова собираем специалистов на заседание. Однако, в связи с выходом юбилейного, пятидесятого номера журнала, мы проведем его в несколько ином формате. В процессе формирования этого выпуска мы предложили наиболее активным авторам и читателям ответить на ряд вопросов, касающихся научно-технических СМИ, затрагивающих их перспективы и роль нашего журнала в развитии отечественной полупроводниковой и светотехнической индустрии, образовании и популяризации научных знаний.
В связи с тем что стопка наших журналов за восемь лет стала довольно-таки увесистой, мы решили, что пора подвести кое-какие итоги и заглянуть в будущее. Приглашенных за «журнальный столик» постоянных авторов и преданных читателей мы попросили оценить (покритиковать или похвалить) наше издание, выразить пожелания по форме и по сути, пофантазировать о том, как может выглядеть научно-техническая пресса будущего.

Принцип работы

Несмотря на все разнообразие представленных на рынке моделей, принцип действия люксметров примерно одинаков во всех случаях. Световой поток, попадая на фоторегистратор, преобразует его в электроток. Далее сила тока регистрируется – и данные передаются на дисплей в соответствующих единицах измерения.

Последовательность такова:

На фотоэлемент попадают фотоны света, которые активируют электроны элемента. Далее энергия фотонов переходит в электрическую;
Чем интенсивнее движение фотонов, тем они интенсивнее взаимодействуют с электронами. Тем интенсивнее окажется и течение тока в полупроводнике;
Амперметр проводит замер силы тока, после чего происходит обработка результатов измерений микрочипом;
Оператор получает данные на дисплее, выраженные, как правило, в люксах – международной единице измерения.

Очень важно во время использования прибора правильно направлять датчик на измеряемую область. От этого напрямую будет зависеть и точность результат. Считается, что идеальным положением является перпендикулярное расположение приемника по отношению к световому потоку

Считается, что идеальным положением является перпендикулярное расположение приемника по отношению к световому потоку.

Но такого добиться можно далеко не всегда. Особенно, если речь идет о помещении с мощным потоком света. Тогда оператору предписывается прибегать к помощи специальных рассеивающих насадок или к светопоглотителям.

Кроме того, существуют различные типы ламп. Они излучают свет в разных спектрах. Чтобы измерение оказалось корректным, рекомендуется использовать цифровой люксметр, который позволяет выставлять режим, настроенный на тот или иной вид излучения.

Заключение

При проектировании систем освещения учитываются разные факторы, например, стробоскопический эффект, который может привести к травмам на производстве из-за невозможности определить, вращаются ли детали станка или остаются неподвижными.

Также нужно обращать внимание на энергоэффективность и ремонтопригодность светильников. Ошибки на этом этапе проектирования со временем могут вылиться в значительные финансовые затраты

Предыдущая
ОсвещениеИдеи для изготовления кованных фонарей из металла своими руками
Следующая
ОсвещениеКогда должно автоматически включаться эвакуационное освещение

Спасибо, помогло!1Не помогло

Какой прибор служит для измерения освещенности

Критерии выбора люксметра

Прибор для измерения освещенности Ю-116

Что такое освещённость?