Разработка устройства для измерения освещенности и коэффициента пульсации светового потока

9.4.4.2.5 Погрешность градуировки  определяется по формуле:

.

9.4.4.2.6 При проверке градуировки с помощью группы эталонных светоизмерительных ламп   эталонная светоизмерительная лампа и поверяемый прибор устанавливаются на фотометрической скамье на взаимном расстоянии L , при котором освещенность на входном окне фотометрической головки Е равна 200 - 300 Лк, и фиксируются показания прибора N. Расстояние при этом определяется формулой:

,

где:   I - сила света эталонной светоизмерительной лампы;

           E - заданная освещенность

9.4.4.2.7 Измерения по п.7.4.2.6. проводятся для трех эталонных ламп и находятся Nср. по формуле:

,

где: N₁, N₂, N₃ - показания прибора при 1, 2, 3 - м измерениях.

9.4.4.2.8 Погрешность градуировки  определяется по формуле:

,

где:  Е - заданная освещенность,

          N_ср. - среднее показание прибора.

Результаты проверки градуировки  считаются положительными, если погрешность  Qгр. не превышает  ± 3 %.

9.4.4.3 Проверка линейности прибора.

9.4.4.3.1 Фотометрическая головка устанавливается на фотометрической скамье так, чтобы освещенность в плоскости входного окна Е₁ по показанию прибора была равна 300 - 400 лк. Фиксируется показание прибора N₁.

9.4.4.3.2 Изменяют освещенность с  помощью  нейтрального ослабителя до значения:

,

где t - коэффициент пропускания ослабителя.

Фиксируются показание прибора N₂.

9.4.4.3.3 Нелинейность определяется  по формуле:

,

где:  N₁, N₂ - показания прибора,

        t -  коэффициент пропускания ослабителя.

9.4.4.3.4 Операции по п. 9.4.4.3.1- 9.4.4.3.3 проводятся при освещенностях  10, 100, 1000, 10000, Лк по показаниям  прибора         

Результаты проверки линейности считаются  положительными, если погрешность  Qн., в качестве которой выбирается максимальное значение, не превышает ± 3 %.

При определении нелинейности допускается  использование оптических элементов (например, объектива) для достижения необходимых уровней освещенности по показанию прибора.

9.4.4.4 Проверка коррекции.

9.4.4.4.1 Измеряется относительная  спектральная чувствительность  прибора в области спектра  350 - 1100 нм с помощью установки  для передачи размера относительной  спектральной чувствительности, в  состав которой входят компаратор - монохроматор и аттестованное средство измерений (например, кремниевый фотодиод ФД - 288). Измерения проводят с интервалом 10 нм. Полуширина спектрального интервала не должна превышать 5 нм.

9.4.4.4.2 За выходной щелью монохроматора  в светонепроницаемой камере  устанавливается последовательно опорный приемник  и фотометрическая головка  прибора таким образом, чтобы поток  излучения  не выходил за  пределы  входного окна, и регистрируются показания прибора.

9.4.4.4.3 Относительная спектральная  чувствительность измеряемого прибора определяется по формуле:

,

где: S оп. отн. (l) - относительная спектральная чувствительность опорного приемника,

        S х отн. (l) - относительная спектральная чувствительность измеряемого приемника,

        i оп. (l) - показания опорного приемника,

        i х (l) -  показания измеряемого прибора.

9.4.4.4.4 Расчет погрешности коррекции  фотометрической головки f1(Z)  для излучения, относительное  спектральное распределение мощности  которого отличается от того, при котором прибор градуирован, производится в соответствии с выражением:

,

где: Еа (l) - относительное спектральное распределение мощности излучения источника «А»,

Е (l) - относительное спектральное распределение мощности излучения измеряемого источника.

Для измерительного канала производятся расчеты (Публикация МКО №53) для  пяти отобранных источников света (натриевой  и ртутной ламп высокого давления НЛВД и РЛВД, трехполосной люминесцентной лампы  ЛЛ  и металлогалоидных ламп МГЛ с тремя добавками и редкоземельными добавками, см. Приложение Г ) и оценивается погрешность коррекции прибора по наибольшему из полученных значений   f₁(Z) max.

Результаты проверки коррекции  считаются положительными если погрешность  коррекции не более ± 5%.

9.4.4.5 Определение основной относительной  погрешности измерений

9.4.4.5.1 Суммарное значение основной  относительной погрешности при  измерении освещённости и яркости  определяется выражением:

 

                                D=1,1     f₁(z)²+Q_гр.²+Q_н.²    ,

 

где: f ₁ ( Z ) - погрешность коррекции ( не более ± 5% ),

        Q гр. - погрешность градуировки по источнику “ А “ (не более ± 3%)

        Q н. - погрешность нелинейности (не более ± 3%),

Результаты поверки считаются  положительными, если суммарная погрешность не превышает ± 8 %.

• 9.5 Канал измерения коэффициента пульсации

• 9.5.1 Операции и средства поверки

При проведении поверки должны выполняться  операции и применяться средства, указанные в таблице

Наименование операции	Номер пункта методики	Средства поверки и их нормативно-технические  характеристики
1. Внешний осмотр и опробование	9.5.3.1	Фотометрическая скамья, группа контрольных  газоразрядных источников или источник с переменным коэффициентом пульсации  и эталонный пульсметр.
2. Проверка градуировки пульсметра	9.5.3.2
3. Определение основной относительной  погрешности измерения коэффициента  пульсации	9.5.3.3	Расчёт.

Примечание: допускается применять в комплексах обеспечения и контроля электроизмерительные приборы класса не хуже 0,1, а также другие средства поверки, обеспечивающие определение метрологических характеристик поверяемых приборов с требуемой точностью.

• 9.5.2 Подготовка к поверке

Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

• Проверяемые измерители должны быть подготовлены к поверке в соответствии с НД на них;
• Должны быть подготовлены эталонные СИ в соответствии с РЭ на них.

• 9.5.3 Проведение поверки

9.5.3.1. Внешний осмотр и опробование.

9.5.3.1.1. При внешнем осмотре проверяют  комплектность прибора в соответствии с паспортом.

9.5.3.1.2. Прибор не допускается  к поверке, если:

а) на корпусе фотометрической головки  или на корпусе блока обработки  сигналов имеются  механические повреждения;

б) имеются трещины или сколы  на оптических элементах фотометрической  головки;       

9.5.3.1.3. Если при нажатии любой  из кнопок в поле индикатора  появится символ, индицирующий разряд  батареи, то необходимо произвести  замену элемента  питания.

9.5.3.2. Определение погрешности градуировки  пульсметра.

9.5.3.2.1. Определение относительной погрешности градуировки производится с использованием источника модулированного излучения с известным коэффициентом пульсации или газоразрядных источников типа ЛДЦ, ЛД, ЛБ  и образцового пульсметра..

9.5.3.2.2. Устанавливают на скамье источник пульсирующего излучения и с помощью образцовых пульсметров определяют средний коэффициент пульсации

К_обр. = (К _{1 обр.} + К _{2 обр.} + К _{3 обр.})/3,

где: К _{1 обр.} , К _{2 обр.} , К _{3 обр.} – коэффициенты пульсации источника, определенные с помощью   1 – го, 2 – го и 3 – го пульсметра.

9.5.3.2.3. Производят измерение коэффициента  пульсации с помощью исследуемого  пульсметра и фиксируют полученное  значение К _х.

9.5.3.2.4. Погрешность градуировки  определяют по формуле:

.

9.5.3.2.5. Измерения проводят при  трех значениях коэффициентов  модуляции, лежащих в интервале  от 1 до 100 % и выбирают максимальное.

Θ_п. не должно превышать 3,0 %.

9.5.3.3. Определение основной относительной  погрешности измерения коэффициента  пульсации.

Суммарное значение погрешности прибора  определяется выражением:

                                 Δ = 1,1       Θ²_гр.  + Θ²_н      ,

где: Θ_гр – погрешность градуировки,

Θ_н (погрешность нелинейности) – определяется согласно п. 7 настоящей методики.

Δ не должно превышать 10%.

10. Заключение

В данной дипломной работе разработано  компактное автономное устройство для  измерения уровня освещенности и  коэффициента пульсации светового  потока с внутренней памятью на 85 измерений. Для представления результатов  устройство оснащено 4-строчным знакогенерирующим дисплеем, на который выводятся результаты измерений. Устройство также оснащено элементами управления, позволяющими с помощью разработанного программного обеспечения производить измерения, сохранять полученные результаты в память, а также выводить на экран результаты прошлых измерений. В рамках проекта разработана программа и методика испытаний, устанавливающая методы и средства первичной поверки разработанного устройства.

11. Охрана труда

• 11.1 Введение

 

Правильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает возможность нормальной производственной деятельности.

Из общего объема информации человек  получает через зрительный канал  около 80%. Качество поступающей информации во многом зависит от освещения: неудовлетворительное количественно или качественно оно не только утомляет зрение, но и вызывает утомление организма в целом. Нерациональное освещение может, кроме того, являться причиной травматизма: плохо освещенные опасные зоны, слепящие источники света и блики от них, резкие тени ухудшают видимость настолько, что вызывает полную потерю ориентировки работающих.

При неудовлетворительном освещении, кроме того, снижается производительность труда и увеличивается брак продукции.

Человек проводит в помещениях и  на работе большую часть своего времени. Вот почему необходимо выполнять все требования к освещению производственных помещений и рабочих мест.

• 11.2 Требования к освещению производственных помещений и рабочих мест.

Как и другие факторы, освещение  обладает различными характеристиками, параметрами и показателями. Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.

К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность и яркость.

Часть лучистого потока, которая  воспринимается зрением человека как свет, называется световым потоком Ф и измеряется в люменах (лм).

Световой поток Ф - поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному  ощущению, характеризует мощность светового  излучения.

Единица светового потока - люмен (лм) - световой поток, излучаемый точечным источником с телесным углом в 1 стерадиан при силе света, равной 1 канделе.

Световой поток определяется как  величина не только физическая, но и  физиологическая, поскольку ее измерение  основывается на зрительном восприятии.

Все источники света, в том числе  и осветительные приборы, излучают световой поток в пространство неравномерно, поэтому вводится величина пространственной плотности светового потока - сила света I.

Сила света I определяется как отношение  светового потока dФ, исходящего от источника и распространяющегося равномерно внутри элементарного телеcного угла, к величине этого угла.

За единицу величины силы света  принята кандела (кд).

Одна кандела - сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/6·10⁵м² полного излучения (государственный эталон света) в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины (2046,65 К) при давлении 101325 Па.

Освещенность Е - отношение светового  потока dФ падающего на элемент  поверхности dS, к площади этого  элемента

Е = dФ/dS.

За единицу освещенности принят люкс (лк).

Яркость L элемента поверхности dS под  углом относительно нормали этого  элемента есть отношение светового  потока d²Ф к произведению телесного угла dα, в котором он распространяется, площади dS и косинуса угла α

L = d²Ф/( dα·dS·cosα) = dI/(dS·cosα),

где dI - сила света, излучаемого поверхностью dS в направлении α.