照度計的測試原理和方法

1．照度的測試原理
　　照度是受照平面上接受的光通量的面密度。照度計是用于測量被照面上的光照度的儀器，是光照度測量中用得多的儀器之一。
　　2．照度計的結(jié)構(gòu)原理
　　照度計由光度頭（又稱受光探頭，包括接收器、V（λ）對濾光器、余弦修正器）和讀數(shù)顯示器兩部分組成。其結(jié)構(gòu)見圖1。
　　圖1 照度計的結(jié)構(gòu)原理圖
　　四、測量步驟和方法
　　在工作房間內(nèi)，應(yīng)該在每個工作地點（如書桌、工作臺）測量照度，然后加以平均。對于沒有確定工作地點的空房間或非工作房間，如果單用一般照明，通常選 0.8m 高的水平面測量照度。將測量區(qū)域劃分成大小相等的方格（或接近方形），測量每個方格中心的照度Ei，其平均照度等于各點照度的平均值，即
　　式中 Eav ——測量區(qū)域的平均照度，lx；
　　Ei ——每個測量網(wǎng)格中心的照度，lx；
　　N ——測點數(shù)。
　　照度均勻度是指規(guī)定表面上的小照度與平均照度之比，即：
　　式中 Emin ——指所測表面上的小照度，lx。
　　本實驗中，可以房間所布置的測點面為表面，小照度可認(rèn)為所測點中的小照度值。
　　測量房間每個方格的邊長為lm，大房間可
　　式中 Eav ——測量區(qū)域的平均照度，lx；
　　Ei ——每個測量網(wǎng)格中心的照度，lx；
　　N ——測點數(shù)。
　　照度均勻度是指規(guī)定表面上的小照度與平均照度之比，即：
　　式中 Emin ——指所測表面上的小照度，lx。
　　本實驗中，可以房間所布置的測點面為表面，小照度可認(rèn)為所測點中的小照度值。
　　測量房間每個方格的邊長為lm，大房間可取2 -4 m 。走道、樓梯等狹長的交通地段沿長度方向中心線布置測點，間距1 -2 m ；測量平面為地平面或地面以上 150mm 水平面。
　　測點數(shù)目越多，得到的平均照度值越，不過也要花費更多的時間和精力。如果Eav的允許測量誤差為±10%，可以用根據(jù)室形指數(shù)選擇少測點的辦法減少工作量，兩者的關(guān)系列于表1。若燈具數(shù)與表給出的測點數(shù)恰好相等，則必須增加測點。
　　表1 室形指數(shù)與測點數(shù)的關(guān)系
　　室形指數(shù)Kr 少測點數(shù) 室形指數(shù)Kr 少測點數(shù)
　　＜1 4 2～3 16
　　1～2 9 ≥3 25
　　式中L、W為房間的長和寬，hr為由燈具至測量平面的高度。
　　當(dāng)以局部照明補充一般照明時，要按人的正常工作位置來測量工作點的照度，將照度計的光電池置于工作面上或進行視覺作業(yè)的操作表面上。
　　一個理想的照度計應(yīng)該具有下列條件：
　　● 體積小、重量輕 （Compact Size、Light Weight）
　　照度計使用的機會非常廣泛，運用的時機也常在不同的場所，所以可攜帶式體樍小、重量輕為照度計的先決條件。
　　● 準(zhǔn)確度﹝Accuracy﹞
　　照度計的良莠與否，和它的準(zhǔn)確度有的關(guān)系。當(dāng)然也和它的價格息息相關(guān)，因此以合理的價格買個準(zhǔn)確度較高的照度計實有必要，一般以誤差不超過±15%為宜。
　　● 色彩補償 ﹝Color Compensation﹞
　　光源的種類包羅萬象，有些偏重波長較長的的紅色系高壓燈 ，或波長較短藍紫色系如Daylight日光燈；也有分布比較平均的如白熾燈泡系列，同一照度計對不同的波長其靈敏度可能略有不同，故適度的補償屬必要。
　　● 余弦補償﹝Cosine Compensation﹞
　　大家都知道，受照面的亮度與光源的入射角度有關(guān)。相同的道理，在用照度計做測量時，感應(yīng)器﹝Sensor﹞與光源入射角度自然會對照度計的讀值有影響。所以一個好的照度計是否有余弦補償?shù)墓δ軐嵲诓豢珊雎浴?/font>
　　概述
　　照度計（或稱勒克斯計）是一種專門測量光度、亮度的儀器儀表。就是測量光照強度（照度） 是物體被照明的程度，也即物體表面所得到的光通量與被照面積之比。照度計通常是由硒光電池或硅光電池和微安表組成，見圖。
　　照度計測量原理:
　　光電池是把光能直接轉(zhuǎn)換成電能的光電元件。當(dāng)光線射到硒光電池表面時，入射光透過金屬薄膜4到達半導(dǎo)體硒層2和金屬薄膜4的分界面上，在界面上產(chǎn)生光電效應(yīng)。產(chǎn)生電位差的大小與光電池受光表面上的照度有一定的比例關(guān)系。這時如果接上外電路，就會有電流通過，電流值從以勒克斯（Lx）為刻度的微安表上指示出來。光電流的大小取決于入射光的強弱和回路中的電阻。照度計有變檔裝置，因此可以測高照度，也可以測低照度。
　　照度計的種類：
　　1.目視照度計：使用不便，精度不高，很少使用
　　2.光電照度計：常用硒光電池照度計和硅光電池照度計
　　光電池照度計的組成與使用要求：
　　1.組成:微安表、換擋旋紐、零點調(diào)節(jié)、接線柱、光電池、V（λ）修正濾光器等組成。
　　常用硒（Se）光電池或硅（Si）光電池照度計,又稱勒克斯表
　　2.使用要求：
　　①光電池應(yīng)用直線性好的硒（Se）光電池或硅（Si）光電池;長時間工作仍能保持良好的穩(wěn)定性,且靈敏度高;高E時選用高內(nèi)阻的光電池,其靈敏度低而線性好,受強光照射不易受損
　　②內(nèi)付有V（λ）修正濾光片,適宜用異色溫光源的照度,誤差小
　　③光電池前加一塊余弦角度補償器（乳白玻璃或白色塑料）原因是入射角大時,光電池偏離余弦定則
　　④照度計應(yīng)工作在室溫或接近室溫下（光電池漂移隨溫度改變而發(fā)生改變）
　　照度計的定標(biāo)：
　　定標(biāo)原理：
　　使Ls垂直照射光電池→ E＝I/r2，改變r可得不同照度下的光電流值，由E與i的對應(yīng)關(guān)系將電流刻度轉(zhuǎn)換為照度刻度。
　　定標(biāo)方法：
　　利用光強標(biāo)準(zhǔn)燈,在近似點光源的工作距離下,改變光電池與標(biāo)準(zhǔn)燈的距離l,記錄下各個距離下的電流計的讀數(shù),由距離平方反比定律E=Ｉ/r2計算光照度E,由此可以得到一系列不同照度的光電流值i,作光電流i與照度E的變化曲線,即為照度計的定標(biāo)曲線由此可對照度計表盤進行分度即為照度計的定標(biāo)
　　影響定標(biāo)曲線的因素：
　　光電池和電流計更換時需重新定標(biāo);照度計使用一段時間后應(yīng)對照度計重新進行定標(biāo)（一般一年內(nèi)應(yīng)檢定1-2次）;高精度的照度計可用光強標(biāo)準(zhǔn)燈進行檢定;擴大照度計的定標(biāo)量程可改變距離r,也可選用不同的標(biāo)準(zhǔn)燈,選用小量程的電流計

相關(guān)儀器：照度計