Прибор для измерения освещенности.

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%.

Как проводятся измерение освещённости?

Применение любых методов измерения освещённости невозможно без люксметра. Причём соблюдается правило: прибор всегда находится в горизонтальном положении. Его устанавливают в необходимых точках. В Госстандартах находятся схемы расположения этих точек и методы их расчётов.
До недавнего времени в России для измерения освещённости руководствовались ГОСТ 24940-96. Это межгосударственный стандарт измерения освещённости. В этом ГОСТе используются такие понятия, как: освещённость, средняя, минимальная и максимальная освещённость, цилиндрическая освещённость, коэффициент естественной освещенности (КЕО), коэффициент запаса, относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения.
В 2012 году Россия ввела собственный, национальный стандарт измерения освещённости, ГОСТ Р 54944-2012. В этом ГОСТе к тем понятиям, что были раньше, добавлены: аварийное освещение, охранное освещение, рабочее освещение, резервное освещение, полуцилиндрическая освещённость, эвакуационное освещение. В обоих ГОСТах подробно описываются методы измерения освещенности.
Измерения проводятся отдельно по искусственному и естественному освещению. При этом нужно следить, чтобы на прибор не падала какая-либо тень, и поблизости не было источника электромагнитного излучения. Это внесёт помехи в результаты. После того как сделаны все необходимые замеры освещенности, на основе полученных результатов, по специальным формулам, рассчитываются нужные параметры, и делается общая оценка. То есть, полученные параметры сравниваются с нормативом, и делается вывод о том достаточно ли освещённость данного помещения или территории.

На каждый вид измерений в каждом помещении или участке улицы заполняется отдельный протокол. Оценочный протокол выдаётся как по каждому помещению или территории, так и по всему объекту. Этого требует «ГОСТ. Измерение освещённости» должно быть выполнено по правилам.

Для измерения интенсивности светового потока, а также рассеянного излучения светового спектра, используется такой прибор как люксметр. Для того чтобы правильно проводить необходимые измерения разного вида освещения, оборудование имеет несколько запрограммированных рабочих режимов.

Виды люксметров

Люксметр можно использовать для измерения интенсивности освещения внутри или снаружи помещения. В зависимости от его конструкции, существует разделение на виды:

• С выносным датчиком. Датчик и основной блок между собой соединены при помощи гибкого провода, что позволяет выполнять необходимые измерения даже в труднодоступных местах. Его удобно применять, когда, например, на рабочем месте надо измерить условия освещенности с разных направлений.

• Моноблок. На таких приборах датчик и само оборудование имеют общий корпус, но в некоторых случаях датчик может сниматься. Это небольшие мобильные приборы, но в труднодоступных местах работать с ними будет неудобно.

Существует различие по типу используемого индикатора:

• Аналоговые приборы. У них индикатор выполнен в виде шкалы отградуированной в люксах, и результат показывает стрелка. Это простое и надежное оборудование, но точность его измерений будет не очень высокой.

• Цифровые. В современных фотометрах установлены цифровые дисплеи, поэтому результаты выдаются в цифровом виде и точность такого оборудования значительно выше.

Для измерения только освещенности, подойдет простое и дешевое оборудование. Дорогие варианты могут самостоятельно рассчитывать среднее значение освещенности и применяются для определения неравномерности освещенности. Наличие встроенной памяти позволяет запоминать полученные результаты, а также передавать их на компьютер.

Профессиональное оборудование в комплекте имеет несколько светофильтров, при помощи которых измерения проводятся более эффективно. Если работать надо в условиях повышенной освещенности, используются поглощающие фильтры. Все это позволяет значительно увеличить интервал измерений.

Устройство

Основым элементом, входящим в состав прибора, является фотоэлемент. Это полупроводниковое устройство, при помощи которого световой поток преобразуется в электрический ток, указанные величины имеют прямопропорциональную зависимость. Чем выше будет освещенность, тем больше сила тока.

Кроме этого, элемента есть индикатор, который может быть цифровым или аналоговым. Если индикатор со стрелкой, то электрический ток преобразуется гальванометром и начинает двигаться стрелка. В цифровых вариантах, электрический сигнал преобразуется, и результат виден на жидкокристаллическом экране в цифровом виде. Фотоприемник и преобразователь могут быть в одном корпусе или выполнены отдельными элементами, которые соединяются между собой проводом.

В мобильных моделях используется моноблок, а для проведения аттестации рабочего места, лучше подойдет прибор с вынесенным отдельно датчиком.

Принцип действия

Люксметр работает на принципе преобразования светового потока в электрический ток, после чего результаты преобразуются и выводятся на экран. Принцип работы такого прибора следующий:

• Свет попадает на фотоэлемент, это активизирует электроны и световая энергия преобразуется в электрическую.
• Чем больше будет световой поток, тем больше в полупроводнике высвобождается электронов и поэтому интенсивнее протекает ток.
• Такие изменения фиксируются и обрабатываются микропроцессором, после чего результат выводится на дисплей.
• Данные выводятся в люксах – международная система единиц.
• Во время измерения, надо правильно направлять люксметр, так как от этого зависит точность полученных результатов. Максимальные значения будут в том случае, когда аппарат и его датчик направлены перпендикулярно световому потоку. Если определяется общая освещенность в помещениях с мощным потоком света, то используются светопоглощающие или рассеивающие насадки.

Существуют разные виды ламп, которые излучают свет в различном спектре. Чтобы правильно провести измерения, надо использовать электронный прибор, в котором есть возможность выбора рабочего режима.

Области применения

Люксметр обычно используют для того, чтобы определить степень освещенности в жилом помещении или на рабочем месте. Существуют нормы искусственного освещения, которые должны соблюдаться на рабочем месте. На многих предприятиях и в офисах эти нормы не соблюдаются, поэтому для людей создаются не комфортные условия работы.

При низкой освещенности сильно устают глаза, так как их постоянно приходится напрягать, а это снижает работоспособность. Применения люксметров позволяет определить уровень освещенности и если он низкий, то правильно расположить дополнительные осветительные приборы. Это очень важно в школах, музеях, медицинских заведениях, библиотеках, а также в офисах и на всех промышленных предприятиях.

Большое значение такой показатель как освещенность помещения, имеет при выращивании в теплицах различных растений. В зависимости от вида растения, для его нормального роста необходим разный уровень освещенности. Чтобы правильно определить мощность и место установки светильников, используется фотометр.

Как выбрать люксметр

Перед тем как покупать такое оборудование, надо ознакомиться с советами, которые помогут сделать правильный выбор:

• Спектральная чувствительность и диапазон измерений. Определитесь с тем, для какого типа освещения вы планируете использовать этот прибор, так как они могут быть разными. Некоторые модели предназначены для измерения солнечного или ультрафиолетового измерения, а есть такие, которые используются для измерения мощности светового потока светодиодных или неоновых ламп. Можно приобрести универсальные приборы, в которых есть переключатель рабочего режима, но стоимость их будет высокой.
• Наличие дополнительных функций. Если вы планируете измерять не только мощность светового потока, но и другие параметры, то обратите внимание на аппараты, способные измерять еще и температуру, давление, уровень шума. Хотя стоимость таких приборов высокая, но это намного выгоднее, чем покупать оборудования для измерения каждого показателя в отдельности.
• Функция расчета коэффициента пульсации. В большинстве бытовых моделей ее нет, поэтому придется рассчитывать самостоятельно или приобретать профессиональные приборы.
• Габаритные размеры. Удобнее работать мобильными приборами, которые помещаются в одной руке.
• Тип питания. Если люксметр питается от электрической сети, то провод будет мешать перемещать аппарат по помещению, и придется использовать удлинитель. Автономное питание намного удобнее, оно может быть организовано при помощи батареек или аккумулятора.
• Совместимость с компьютером, она больше важна для выполнения профессиональных задач.
• Экран. Чем он будет больше, тем удобнее пользоваться прибором, а наличие подсветки, позволит комфортно работать в условиях плохой освещенности.
• Стоимость. Это также важный показатель, на который необходимо обращать внимание, но верить только ему нельзя. Не всегда высокая цена гарантирует такое же высокое качество. Если надо измерять только световой поток в помещении, то не стоит приобретать аппарат, в котором есть много других функций. В таких случаях, достаточно простого, надежного и дешевого аналогового прибора.

Достоинства и недостатки

Преимущества и недостатки такого прибора, будут зависеть от его вида. Если используется стрелочный индикатор, то стоимость прибора будет меньше, но точность измерений невысокая. Цифровой дисплей более удобный, такие приборы имеют высокую точность измерений, но цена их будет более высокой.

Моноблоки удобны, когда надо измерять освещенность для бытовых целей. В случаях определения норм освещенности рабочего места, лучше подходят аппараты с выносным датчиком, так как они позволяют делать более точные измерения.

Особенности использования, хранения и транспортировки

Перед началом работы с аналоговым оборудованием, надо убедиться, что его стрелочка установлена на ноль. Когда при использовании специальных насадок, освещенность менее 30 Лк, надо их снять и повторить измерения. Во время работы прибора, его надо держать неподвижно, так как движения влияет на результаты.

Люксметр надо хранить при температуре 10-35 градусов и влажности воздуха до 80%, при этом в помещении не должно быть пыли и пара. Во время транспортировки, чтобы не повредить прибор, его обязательно помещают в упаковку или специальный футляр.