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.
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:
- 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).
- Если стрелка не шевелится, замените фильтр на более прозрачный (Р) и включайте в той же последовательности: сначала правую кнопку, затем левую.
- При отсутствии шевеления установите мягкий фильтр (М) и произведите аналогичные манипуляции.
- 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 бо льшими 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.
Поверхностную плотность светового потока, подающего на освещаемую плоскость – освещенность, измеряют с помощью люксметров типа Ю116 или Ю117. Они представляют собой миллиамперметр и фотоэлемент (рис. 3.3.1). Фотоэлемент состоит из стальной пластины, на которую нанесен светочувствительный слой селена. На поверхность селена напылен тончайший (5 нм) полупрозрачный слой золота или платины. Между этими двумя слоями образуется так называемый «запирающий слой» с односторонней проводимостью. Стальная пластина и полупрозрачный слой являются двумя электродами.
Рис. 3.3.1 Люксметр Ю-116
При освещении фотоэлемента между этими электродами возникает фототок, пропорциональный падающему световому потоку. Величину фототока регистрирует миллиамперметр, проградуированный в люксах (лк).
Принципиальная схема объективного люксметра показана на рис. 3.3.2.
Рис. 3.3.2 Принципиальная схема люксметра с селеновым фотоэлементом
Используемый в лабораторной работе люксметр имеет две шкалы с максимальными значениями 30 и 100 лк. Для увеличения пределов измерения люксметр снабжен светофильтрами с коэффициентами 10, 100 и 1000.
Приборы, используемые для измерений, должны проходить либо государственную поверку, либо метрологическую аттестацию.
Измерения показателя освещения в производственном помещении должно проводиться на рабочих местах в соответствии с характерным разрезом помещения и по условной рабочей поверхности. При наличии нескольких рабочих поверхностей показатели освещения измеряются на каждой из них. При наличии протяженных рабочих поверхностей, на каждой из них должно быть выбрано несколько контрольных точек, позволяющих оценить различные условия освещения. Измерение в каждой точке следует проводить не менее двух раз, полученные результаты необходимо усреднять.
Измерения естественной освещенности могут проводиться только при сплошной равномерной облачности (просветы отсутствуют). Для определения КЕО производится одновременное измерение освещенности внутри помещения и наружной освещенности на горизонтальной площадке под полностью открытым небосводом (например, на крыше здания или на другом возвышенном месте). Измерения проводятся двумя наблюдателями, оснащенными люксметрами и хронометрами.
При работе с люксметром необходимо соблюдать следующие условия:
приемную пластину фотоэлемента размещать на рабочей поверхности в плоскости ее расположения (горизонтальной, вертикальной, наклонной);
при измерении исключать попадание случайных теней от человека и оборудования, если рабочее место затеняется в процессе работы самим рабочим или выступающими частями оборудования, то освещенность следует измерять в этих реальных условиях;
не допускать установки измерителя на металлические поверхности.
3.4 Порядок проведения работы и оформления результатов измерний
3.4.1 Измерить освещенность для выбранных контрольных точек рабочей поверхности помещения. Одновременно измерить наружную освещенность
Внимание! Во избежание вывода из строя прибора первоначальное измерение освещенности производить со светофильтром. Переключатель пределов измерения установить в положение «100 лк».
Измеренная освещенность определяется как произведение показания люксметра на коэффициент светофильтра.
3.4.2 Результаты измерений занести в бланк отчета.
3.4.3 Определить фактические значения КЕО по формуле
,
где
–
освещенность внутри помещения в точке
заданной плоскости, лк;
–освещенность
снаружи помещения, лк.
3.4.4 Результаты расчетов занести в бланк отчета.
3.4.5 По данным расчета построить график изменения КЕО в контрольных точках.
3.4.6 Определить нормированное значение КЕО для помещения лаборатории по формуле
,
%,
где N – номер группы административных районов по обеспеченности естественным светом (принимается по таблице 3.4.1);
–
табличное значение КЕО (принимается по
таблице 3.2.1 в зависимости от разряда
зрительной работы и вида естественного
освещения: боковое, верхнее или
комбинированное);
–
коэффициент светового климата (принимается
по таблице 3.4.2 в зависимости от номера
группы административных районов,
расположения и ориентации световых
проемов по сторонам горизонта).
3.4.7 Результаты расчета занести в бланк отчета и нанести на график изменения КЕО в контрольных точках.
3.4.8 Провести анализ результатов определения КЕО:
Если перед Вами появилась задача или потребность в том, что бы купить люксметр - данная статья будет Вам полезна!
Прежде чем ответить на вопрос «какой купить люксметр?» Вам необходимо определиться с кругом задач, который стоит перед Вами – будь то измерение освещенности в быту или измерение освещенности на рабочих местах аккредитованной лабораторией. Во втором случае обращаем Ваше внимание, что люксметр должен быть внесён в ГосРеестр и иметь поверку (ФЗ 102 от 26.05.2008 «Об обеспечении единства измерений»). Ознакомиться с тем, что такое поверка и зачем она нужна можно тут - жми .
Какой люксметр купить для измерения только освещенности (лк)?
(находящимся в Государственном реестре СИ и подлежащий поверке)| Наименование средства измерения | Основные особенности люксметров, на которые нужно обратить внимание при покупке |
| Люксметр ТКА-Люкс |
Диапазон измерений освещенности: 1,0 ÷ 200000 лк Предел допустимой основной относительной погрешности: 6% Особенность люксметра - cамый дешевый люксметр который можно купить с поверкой и от 1 лк! |
| Люксметр ТКА-Люкс/Эталон |
Диапазон измерений освещённости 1,0 ÷ 50 000 лк Основная относительная погрешность измерения освещенности (не более) ± 2,0 % Особенность люксометра - kюксметр является рабочим эталоном 1 разряда. Прибор предназначен для поверки (калибровки) рабочих средств измерения освещённости. |
| Люксметр Аргус-01 |
Диапазон освещенности: 1 ÷ 200000 Лк Погрешность измерения: 10% |
| Люксметр Testo 540 |
Диапазон измерений 0 ÷ 99.999 Люкс Погрешность ± 3 Люкс Или 3 % от изм. знач. (по сравнению с эталоном) Разрешение 1 Люкс (0 ÷ 19.999 Люкс); 10 Люкс (в ост. диапазоне) Особенность измерителя освещенности - немецкое качество и надежность! Но сертифицированный диапазон измерения на территории РФ 100 - 99 990 лк! |
| Люксметр Testo 545 |
Диапазон измерений 0 ÷ 100000 Люкс Разрешение 1 Люкс (0 ÷ 32000 Люкс); 10 Люкс (0 ÷ +100000 Люкс) Человеческий глаз не в состоянии определить абсолютную интенсивность света, поскольку он наделен способностью приспосабливаться к освещению. К тому же, глаз человека лучше воспринимает как раз волны такой длины, которые не слишком пригодны для растений. Помочь измерить освещенность может специальный прибор - люксметр . Рис. 4. Люксметр - это переносной прибор, представляющий собой один из разновидностей фотометров, с помощью которого производят замеры освещенности . Простейший люксметр состоит из фотоэлемента, который преобразует световую энергию в энергию электрического тока. В основе его работы лежит принцип фотоэлектрического эффекта: попадая на полупроводниковые фотоэлементы, световые лучи передают электронам свою энергию. Поток света, попадая на фотоэлемент, высвобождает поток электронов в теле полупроводника. Благодаря этому фотоэлемент начинает проводить электрический ток. Величина этого тока прямо пропорциональна освещённости фотоэлемента. Он и отражается на шкале. В аналоговых люксметрах шкала проградуирована в люксах, результат определяется по отклонению стрелки .  Рис. 5. Сейчас на смену аналоговым (рис. 4) приходят цифровые (рис. 5) 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 . Измерение освещенностиПри оценке освещения применяют несколько параметров (сила света, яркость и пр.), однако главным показателем является освещенность.  Рис. 6. В Международной системе единиц мерой освещенности принят 1 люкс. Люкс равен освещенности поверхности площадью 1м 2 , при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 люмен (рис. 6). Измерение освещенности производят в соответствии с ГОСТ Межгосударственный стандарт "Здания и сооружения. Методы измерения освещенности". Настоящий стандарт устанавливает методы определения минимальной, средней и цилиндрической освещенности, коэффициента естественной освещенности в помещениях зданий, сооружений и на рабочих местах, минимальной освещенности в местах производства работ вне зданий, средней освещенности улиц, дорог, площадей и тоннелей. Для измерения освещенности следует использовать люксметры с измерительными преобразователями излучения, имеющими спектральную погрешность не более 10%. Люксметры должны иметь свидетельства о метрологической аттестации и поверке. Прибор всегда должен находиться в горизонтальном положении. Его устанавливают в необходимых точках . Порядок работы: Необходимо установить люксметр на поверхность, освещенность которой измеряется. Плоскость светочувствительного элемента датчика обязательно должна быть параллельна освещаемой источником света поверхности. После этого снимаются показания со шкалы аналогового прибора или дисплея цифрового - это и будет освещенность данной поверхности в люксах. 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" . Освещенность необходимо измерять не меньше 1 раза в месяц, а в системах с комбинированным освещением следует измерять освещенность отдельно: от местного освещения, от ламп общего освещения и от всей системы в целом. Перед применением прибора для измерения освещенности искусственного освещения необходимо проводить чистку светильников и замену всех неработающих ламп. Измерение освещенности специальными приборами может также применяться без предварительной подготовки соответствующей осветительной установки, однако эти нюансы должны быть зафиксированы при занесении результатов измерения на носитель. Измерение коэффициента естественной освещенности (КЕО) люксметрами проводят в помещениях, которые заранее освобождены от оборудования и мебели, также не затеняемых деревьями и озеленением, при очищенных и исправных светопрозрачных наполнениях в светопроемах. Но при применении приборов для измерения освещенности в помещениях с мебелью, с неисправными или неочищенными светопрозрачными заполнениями, или при затенении деревьями данные должны быть учтены и зафиксированы в результатах измерения . Называются люксметры. Они используются для проверки соблюдения норм освещенности помещений, рабочих мест при проведении оценки условий труда, при проведении различных исследований. Приборы современного уровня обладают повышенной точностью измерений, большим набором опций, компактными размерами. Их принцип действия основан на инновационных технологиях научного прогресса. Дизайн и функциональность таких приборов постоянно совершенствуются. Нередко люксметр производят в виде универсального прибора. Они могут измерять коэффициент пульсации света, его яркость. При помощи люксметра точно и быстро можно определить освещенность комнаты, для того, чтобы принять меры к оптимизации освещения помещения. Недостаточная освещенность способствует ухудшению самочувствия, снижению остроты зрения, а также производительности труда. На освещенность помещения влияют следующие факторы:
Устройство и работаЛюбой люксметр содержит в своей конструкции основной компонент – . Это датчик, выполненный на основе полупроводникового элемента. В нем световые кванты (фотоны) осуществляют передачу световой энергии электронам. В итоге образуется электрический ток. Сила этого тока напрямую зависит от интенсивности освещенности в месте измерения и расположения фотодатчика. Другим важным составляющим элементом люксметра является индикатор, который может быть как цифровым, так и аналоговым в виде стрелки со шкалой. В механических люксметрах электрический ток воздействует на стрелку индикатора и приводит ее во вращение. Цифровые приборы преобразуют аналоговый сигнал электронным конвертером, с последующим выводом результата на дисплей. Узлы преобразователя и фотоприемника изготавливаются как отдельными блоками с соединением кабелем, либо в одном монолитном корпусе. Виды и особенностиЛюксметры используются внутри и снаружи помещений. По своей конструкции они отличаются по видам:
По типу индикатора приборы делятся:
Простые приборы способны отображать на индикаторе только освещенность, и применяются для быстрых измерений. Более дорогостоящие устройства умеют по нескольким замерам рассчитать среднее значение освещенности. Они имеют высокую эффективность при проведении оценки условий труда, так как могут отслеживать неравномерность освещенности. Множество функций имеют приборы с встроенной внутренней памятью. Они способны выполнять передачу информации на компьютер для дальнейшей обработки, создают удобство управления информацией. Профессиональные люксметры имеют свои особенности. Они оснащаются специальными светофильтрами, которые приближают чувствительность спектра датчика к особенностям глаза человека. Это дает возможность эффективнее измерять свойства потока света, излучаемого источниками с разными оттенками цвета. Для осуществления замеров в условиях повышенной яркости света люксметры оснащаются поглощающими фильтрами, значительно расширяющими интервал измерения этих устройств. Правила измеренийПеред началом работы необходимо расположить люксметр или выносной датчик на измеряемую поверхность. Плоскость чувствительного фотодатчика должна располагаться параллельно освещенной поверхности измерения. Естественное и искусственное освещение измеряется отдельно. При этом не допускается попадание тени и влияния электромагнитного излучения на прибор, так как это создаст погрешности в результатах. После проведения измерений рассчитывают нужные параметры, и производится оценка освещенности. Далее итоги измерений сравнивают с нормативными данными и делают вывод. Особенности пользования приборами:
При приобретении люксметра необходимо учесть:
Если необходим прибор для быстрых оперативных замеров для настройки световых систем или выполнения инспектирования, то для этого вполне хватит люксметра в виде моноблока невысокой стоимости. Для проведения оценки условий труда необходимо применять модели с наименьшей погрешностью, повышенным разрешением и с встроенной памятью для регистрации данных. Для таких задач наиболее эффективными оказались люксметры с выносным отдельным фотодатчиком. Они обладают повышенной точностью и практически не зависят от влияний внешней среды. В торговой сети имеются приборы для любых целей и различной стоимости. Поэтому не составит особого труда сделать оптимальный выбор и приобретение люксметра. Читайте также:
|
