Меню

Принцип работы люксметра прибора для измерения освещенности



Люксметр что это? Его виды, устройство, характеристики и выбор

Для измерения уровня светового излучения и фактической освещенности окружающего пространства используют люксметр – специализированный электронный прибор.

Различают несколько видов этого измерительного устройства, каждый из которых имеет свою погрешность, чувствительность к конкретным спектральным излучениям.

Для чего нужен люксметр, его принцип работы, характеристики и особенности выбора – обо всем этом далее.

Назначение и принцип действия люксметра

Главное назначение прибора – произведение замеров уровня освещенности в требуемой точке пространства.

Там, где используется люксметр, можно без труда производить корректировку этого показателя, который зависит от:

  • количества источников света, включая искусственные и естественные;
  • светового давления каждого из источников;
  • расстояния между точкой измерения и источником света;
  • отражающей способности находящихся поблизости поверхностей.

Прибор активно применяться в следующих случаях:

  • Для контроля санитарных норм освещения жилых помещений.
  • Для измерения уровня освещения рабочих мест, что позволяет поддерживать комфортные условия труда и гигиены работников.
  • Для контроля освещенности помещений на производственных участках, в школах, библиотеках, медицинских заведениях, музеях и др.
  • Для подбора яркости ламп в оранжереях, тепличных хозяйствах, где выполняется разведение и содержание растений.
  • Для определения съемочной экспозиции при фотографировании.
  • Для настройки яркости сигнальных огней, световой рекламы.
  • В составе пульсметр-яркомеров – для измерения степени пульсации изображения мониторов и освещенности в целом, вызванной мерцанием светодиодов, люминесцентных и энергосберегающих ламп.
  • Для проверки соответствия фактической освещенности расчетному уровню при монтаже осветительных систем.

При работе прибора световой поток определенного спектра преобразовывается в электрический ток с соответствующими интенсивности первого характеристиками.

Результаты выводятся на экран устройства.

С учетом того, как работает люксметр, имеет смысл использовать модели, позволяющие выбирать рабочий режим под конкретный световой спектр.

Принцип работы устройства:

• Электроны фотоэлемента, изготовленного из полупроводника, активизируются под действием света. Чем ярче световой поток, тем активнее высвобождаются электроны.

• Пропускная способность фотоэлемента изменяется, что регистрирует электроника прибора, которая, после обработки процессором, отображается на экране.

• Измеритель освещенности в работе выдает результаты, корректность которых зависит от правильности ориентирования датчика относительно светового потока.

Устройство и характеристики

Основной элемент люксметра – полупроводниковый фотоэлемент, передающий энергию световых квантов электронам.

Образующийся электрический поток, в зависимости от типа прибора, либо преобразуется гальванометром, провоцируя движение стрелки указателя, либо трансформируется оптико-электронным конвертером в цифровой вид с последующим отображением результата на дисплее.

Иными словами, классический люксметр состоит из преобразователя и фотодатчика, которые могут быть выполнены моноблоком или раздельными модулями, соединенными проводом.

Уровень освещенности измеряется в люксах, а шкала излучения имеет диапазон от десятой части до нескольких сотен тысяч.

При этом 1 люкс соответствует освещенности в 1 люмен на площади в 1 квадратный метр.

Соответственно единица измерения люксметра – люксы, а люмены указывают на интенсивность светового потока.

Материал

Корпус портативного прибора изготавливается из долговечного и надежного пластикового материала.

Для удобства удержания некоторые модели имеют прорезиненные накладки.

В случае раздельной компоновки, фотодатчики также скрыты пластиковым корпусом.

Размеры и вес

Вес большинства портативных люксметров составляет 0,1 – 0,5 кг, в зависимости от размеров аккумуляторной батареи.

Ориентировочные размеры приборов:

  • высота: 80 – 200 мм (зависит от компоновки);
  • ширина: 50 – 80 мм.

Точность, погрешность и поверка

Государственная поверочная схема для люксметров в полной мере описана в ГОСТ 8.023-2014.

Первичная поверка внесенных в Госреестр СИ РФ приборов осуществляется после их ремонта, либо непосредственно до ввода в эксплуатацию.

Периодическая поверка в большинстве случаев выполняется раз в год.

Включает в себя проверку точности и всех погрешностей устройства.

Калибровка, кроме прочего, подразумевает спектральную коррекцию его фотодатчика.

Виды люксметров и их цена

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

Конструктивно они делятся на:

• Моноблоки – датчик закреплен непосредственно на его корпусе. 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.

• С выносным датчиком – более удобный вариант 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. Результаты измерений выводятся в электронном виде на дисплей прибора. Такие люксметры удобны в эксплуатации, имеют относительно высокую точность.

• Стрелочные – аналоговый индикатор имеет стрелку и шкалу, градация которой выполнена в люксах. Точность показателей замеров, по сравнению с предыдущим вариантом, значительно ниже.

Читайте также:  Единицы измерения физических величин удельного сопротивления

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

• Бытовой. Дешевые модели 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.

• Профессиональный – 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. Кроме выполнения функций непосредственно люксметра, предназначен для измерения яркости светящихся объектов. Качественный прибор обойдется в 10 и более тыс. рублей.

• Люксметр-пульсметр. Этот прибор, 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 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.

Какой люксметр лучше и как его выбрать?

Выбор люксметра начинается с постановки правильных задач, которые должен решать этот измерительный прибор.

Критерии, на которые следует ориентироваться:

• Рабочий диапазон и спектральная чувствительность. Каждый прибор способен работать только с определенным типом излучения, например, ультрафиолетовым, или же светом от неоновых ламп. Существуют универсальные приборы, где для настройки интервала измерения предусмотрен специальный переключатель. Индикатор перегрузки позволит определить превышение диапазона измерений.

• Дополнительные функции. Некоторые модели, кроме работы со световым потоком, способны измерять температуру окружающей среды, уровень шума и даже давление воздуха. Ценник на подобные варианты приборов заметно выше, однако, одно такое устройство способно заменить сразу несколько разнотипных измерителей, суммарная стоимость которых по отдельности будет еще выше.

• Размеры. Портативными устройствами, которые легко помещаются в одной руке, пользоваться гораздо удобнее.

• Экран. Его размеры напрямую влияют на удобство считывания данных. Подсветка дисплея, если она предусмотрена, позволит работать с люксметром при недостаточной освещенности.

• Питание. Преимущество следует отдать приборам с автономным источником питания, так как он позволит проводить измерения в абсолютно любых условиях, независимо от наличия бытовой сети.

• Подключение к ПК. Для профессиональных приборов подобная функция обязательна.

Если требуется проводить оперативные замеры, например, при настройке осветительных систем, достаточно иметь под рукой хороший недорогой люксметр типа моноблок.

Его ресурсов будет достаточно и для проведения инспектирования.

При необходимости провести оценивание условий труда, профессиональные модели с выносным датчиком будут более эффективными, так как они обладают более высокой точностью измерений и меньшей погрешностью.

Зачастую такие люксметры оборудованы встроенной памятью и могут хранить результаты измерений.

При покупке люксметра обязательно следует обратить внимание на его паспорт, где в полной мере указываются все особенности прибора.

Кроме того, если планируется профессиональное использование, обязательно внесение в Госреестр, что гарантирует соответствие всем заявленным техническим характеристикам.

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.

Производители

Так как люксметр – технически сложный измерительный прибор, при выборе предпочтение следует отдавать проверенным производителям, среди которых:

  • MetronX;
  • Testo AG;
  • Chauvin Arnoux;
  • CEM;
  • Greenlee Textron;
  • KEW;
  • KIMO Instruments;
  • Sonel;
  • Tenmars.
Читайте также:  Как измерить дисковод ноутбука

Источник

Люксметр. Знакомство с прибором для измерения освещённости

Люксметр, по-видимому, — какой-то измерительный прибор. Но что за величину он контролирует, не каждый даст вразумительный ответ. Хорошо, если вспомнят об освещении в комнате или на рабочем месте. И действительно, аппарат предназначен для измерения одной из характеристик световой обстановки. Постараемся подробно осветить этот вопрос: назначение, принцип действия устройства и методы его использования.

Немного теории

В интернете наблюдается большая путаница в научно-технических терминах, касающихся области светотехники. Один и тот же прибор называют по-разному. Рассматриваемое устройство — люксметр, например, иногда выдают за измеритель светового потока, хотя это не так.

Световой поток — это характеристика осветительного элемента, и говорить об этой величине можно только относительно конкретного источника освещения (лампы накаливания, газоразрядного элемента, светодиода и т. д.). Единицей этой характеристики в системе СИ является люмен (лм). Это сила света в 1 канделу (кд) в телесном угле 1 стерадиан (ср).

Измеряют этот параметр с помощью фотометрического шара (сферического интегратора) диаметром 1 или 2 метра, либо настольными интегрирующими сферами размером от 10 см до полуметра. Все эти приборы, естественно, не для бытового применения, поскольку цена даже небольшого отечественного прибора ТКА-КК1 для контроля светодиодов составляет 35 000 рублей.

Поток света, действующий на единицу площади, выражается освещённостью. Единица этой характеристики — люкс (лк) — результат освещения поверхности в 1 м² потоком, равным 1 люмену. Понятие «освещённость» относится не к источнику освещения, а к окружающей среде. Световой поток есть величина постоянная для каждого источника, в то время как освещённость в каждой точке помещения зависит от нескольких факторов:

  • количества источников, находящихся рядом с местом измерения;
  • светового давления каждого из них;
  • расстояния до источников;
  • отражающей способности предметов обстановки.

Что такое люксметр и для чего он нужен?

«Измеряй все, поддающееся измерению, а что не поддаётся — сделай измеряемым» — этот афоризм, приписываемый Галилею, подтверждает, что освещённость тоже можно измерить. Поскольку её единицей служит люкс (по-гречески — свет), то и прибор для измерения освещённости называется люксметр (метр — измеряю). Применяется как внутри помещения, так и на открытом пространстве. В каких случаях он используется?

Установлено, что как слабый, так и чрезмерно яркий свет действует неблагоприятно на протекающие в мозгу процессы. При недостатке освещения падает работоспособность, снижается концентрация внимания, возникает сонливость. Излишне яркий свет приводит к возбуждению нервной системы. И то, и другое создаёт предпосылки для несчастного случая. Поэтому в число плановых мероприятий по охране труда на рабочих местах входит и проверка освещения рабочих мест. ГОСТ Р 55710-2013 устанавливает нормы освещённости (в люксах) помещений различного назначения. Упрощенно, в офисе согласно санитарным нормам и правилам (СНИП) освещённость должна быть от 200 до 300 лк.

Процесс фотосинтеза у растений, в результате которого вырабатываются питательные вещества из углерода воздуха, происходит под воздействием света. При этом растения по-разному реагируют на температурные условия и уровень освещённости. Практически все культурные растения и большинство овощей хорошо развиваются в условиях умеренного освещения. Другие виды требовательны к высокой температуре и освещённости. Поэтому люксметры используют для контроля и поддержания требуемой освещённости для различных культур в тепличных хозяйствах, оранжереях, ботанических садах.

Устройство и принцип работы

Основой любого люксметра является фотоэлемент — полупроводниковое устройство, в котором световые кванты передают свою энергию электронам, в результате чего возникает электрический ток. Сила тока пропорциональна величине освещённости в том месте, где находится фотоприемник.

Другим элементом люксметра служит аналоговый или цифровой индикатор. В механических устройствах электрический ток, преобразуемый гальванометром, вызывает вращательное движение стрелки указателя. В цифровых приборах аналоговый сигнал (электрический ток) с помощью оптико-электронного конвертора преобразуется в цифровой с отображением результата на жидкокристаллическом дисплее. Конструктивно оба узла (фотоприемник и преобразователь) выполняются либо в виде самостоятельных элементов, соединённых между собой проводом, либо в общем корпусе.

Моноблок лучше подходит для оперативного проведения замеров, поскольку меньше весит и удобнее в работе. Однако возникают неудобства при измерении в труднодоступных местах, с разных направлений и регистрации при этом показаний. Поэтому при проведении аттестации рабочих мест чаще всего используют приборы с вынесенным фотодатчиком. Рассмотрим некоторые из наиболее распространённых моделей.

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.

Читайте также:  Каким способом можно измерить активную мощность

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.

Как пользоваться люксметром?

Быстро и безопасно для фотоприемника найти нужный диапазон измерения можно, если действовать в определённой последовательности:

  1. Установите на фотоприемник насадки с максимальным светопоглощением (К и Т), включите правую кнопку, что соответствует измерению максимальной освещённости — 100 000 лк. При отсутствии реакции измерительной стрелки включите левую (до 30 000 лк).
  2. Если стрелка не шевелится, замените фильтр на более прозрачный (Р) и включайте в той же последовательности: сначала правую кнопку, затем левую.
  3. При отсутствии шевеления установите мягкий фильтр (М) и произведите аналогичные манипуляции.
  4. Если в этом случае при нажатой левой кнопке результат будет менее 5 лк, снимите базовую насадку К и заканчивайте поиск.

Чтобы отодвинуть измеряемую величину от области перекрытия двух шкал (в районе 5 – 20 делений), рекомендуется отсчёт измерения начинать с 5 делений по внутренней шкале, или с 20 по наружной. Для этой цели на шкалах отмечены точки начала отсчёта.

Помните: избыточное освещение селенового фотодатчика может повлиять на правильность измерений, поэтому соблюдайте приведённую последовательность действий.

Люксометры Testo

Один из современных измерителей освещённости, наиболее популярных в России — цифровой люксметр Testo 540 (Германия). Прибор выполнен в одном объёме, фотоэлемент интегрирован с корпусом, благодаря чему повышается удобство использования: отсутствует соединительный провод, который может за что-то зацепиться, измерения можно производить одной рукой.

Формой и габаритами девайс напоминает сотовый телефон. Для индикации показаний служит такой же дисплей, а клавиатура содержит всего 3 кнопки: включения, выбор системы измерения (СИ или американская — фут-свеча) и сохранения результатов. Диапазон измерения: 0 – 100 000 лк или 0 – 93 000 фут-свечей.

Прибор как нельзя лучше подходит для применения в повседневной жизни. С его помощью можно измерять уровень освещения в жилых комнатах, школах, детских садах, в теплицах, помещениях для хранения картофеля и так далее. Обращаться с девайсом предельно просто: нажал кнопку включения, выбора системы (треугольник) и — все. Результат высветится практически мгновенно. Для сохранения результата измерения следует нажать кнопку «mode».

Цифровой прибор Testo 545 относится к классу профессиональных устройств для измерения освещённости среды. Светоприемник выполнен отдельно от электронного блока и соединяется с ним проводником. Отличается от младшего брата большими функциональными возможностями:

  • память для хранения до 3000 результатов измерений;
  • сохранение в памяти 99 мест измерения;
  • подключение к персональному компьютеру;
  • построение объёмного графика величины освещенности в пределах помещения;
  • распечатка данных на принтере.

Этот прибор используется в процессе измерении освещенности зданий, сооружений, а также улиц, дорог и других общественных мест. Цена люксметра Testo 540 сравнима с ценой прибора Ю-116 (около 10 тысяч), а Testo 545 продается за 35 тысяч рублей.

Люксметр является одним из наиболее доступных и в то же время эффективных приборов для измерения параметров освещённости объекта. Его использование обеспечивает комфортные условия для человека, как в производственной обстановке, так и в повседневной жизни. Надеемся, что предложенная статья поможет вам сориентироваться, выбирая прибор с нужными возможностями за приемлимую цену.

Источник