 |
Устройство и работа люксметра Ю-16
|
|
|
|
Переносной фотоэлектрический люксметр Ю-16 общепромышленного назначения применяется для контроля освещенности на предприятиях в различных отраслях народного хозяйства, а также для исследовательских работ.
Люксметр Ю-16 состоит из измерителя – вторичного прибора магнитоэлектрической системы и отдельного селенового фотоэлемента с насадкой поглотителем. В верхней части вторичного прибора имеется переключатель диапазонов измерений. Селеновый фотоэлемент присоединяется к измерителю проводом длиной 1,5 м при помощи винтовых зажимов.
Для подготовки к измерению необходимо установить вторичный прибор люксметра в горизонтальное положение и проверить положение стрелки (фотоэлемент должен быть отсоединен). В случае необходимости стрелка прибора выводится на нулевое деление с помощью корректора.
Диапазон измерений, лк:
- основной без насадки 5 - 25
с открытым фотоэлементом 20 - 100
100 - 500
- неосновной с насадкой 500 - 2500
2000 - 10000
10000 - 50000
- насадка из матового стекла с общим
номинальным коэффициентом ослабления 100
- предел допускаемой погрешности измерений 
10
- увеличение погрешности при переходе
на другой диапазон, % 5
Для получения правильных показаний нужно сберегать селеновый фотоэлемент от излишней освещенности, начинать измерения на максимальном диапазоне с насадкой (1). Измерения без насадки можно выполнять только в случае полной уверенности, что освещенность не превосходит 20 лк.
С люксметром следует обращаться как с оптическим прибором, оберегать его от ударов и сотрясений.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Изучение направления света на видимость объекта. Включают установку (см. рис. 1) в сеть. При включении тумбле-ра 15 загорается лампочка 16. Тумблером 20 включают лампы накаливания, имитирующие местное освещение; при этом перфорированная перегородка 7 должна быть полностью закрыта щитком 8. Последовательно, с помощью переключателя 20, изменяют угол между направлением светового потока и плоскостью предметного столика. Номера светильников и угол их наклона к плоскости предметного столика отмечены на панели переключателя 20.
|
|
|
Источники света в светильниках – лампы накаливания имеют примерно одинаковые характеристики, оцениваемые величиной излучаемого ими светового потока Ф (лм); в зависимости от колебаний напряжения в сети Ф = 4 - 5 лм.
Через окно 3 на предметный столик устанавливают чувствительный элемент люксметра и измеряют освещенность, создаваемую светильниками 1 – 12. Данные заносят в протокол наблюдений (табл.1). Затем сравнивают фактическую и расчетную освещенности в зависимости от угла наклона светильников 
.
, (6)
где 
– расчетная освещенность от i-го светильника, лк; 
– площадь поверхности освещаемой i-м светильником, м2; – угол между вертикалью к плоскости предметного столика и направлением светового потока,...0
Результат любого эксперимента содержит элемент неопределенности вследствие ограниченности экспериментального материала. Постановка повторных опытов не дает полностью совпадающих результатов, потому что всегда существует их ошибка. Эту ошибку можно оценить по параллельным экспериментам. Для этого опыт воспроизводится по возможности в одинаковых условиях несколько раз, и затем берется среднее арифметическое всех результатов (формула (7)) и рассчитывается среднее квадратичное отклонение (формула (8)).
, (7)
, (8)
где n – количество параллельных опытов; S – среднее квадратичное отклонение.
Чем больше величина S, тем больше рассеяны значения параллельных опытов около среднего значения.
|
|
|
Одна из целей работы – приобретение навыков работы с основными измерительными светотехническими приборами, поэтому представляет интерес динамика приобретения навыков.
 |
Рис. 2. Схема расположения светильников на поверхности полусферы:
- угол между горизонталью и направлением светового потока; 
- угол между вертикалью и направлением светового потока; R0 – радиус окружности центров ламп; D1 – диаметр окружности освещаемой поверхности; а - расстояние от центра лампы до кромки светильника; d - диаметр кожуха светильника
Таблица 1
Протокол изучения влияния угла наклона светильников на величину освещенности
| Расположение светильников | Продольное | Поперечное | ||||||||||
| Номер светильника | ||||||||||||
| Угол наклона
светильников ,...0
| ||||||||||||
| Площадь освещаемой
поверхности
103, м2
| ||||||||||||
Фактическая
освещенность
 , лк
| ||||||||||||
| Расчетная
освещенность
, лк
|
2. Изучение освещенности отраженным светом. Внутренняя поверхность полусферы 1 окрашена белой краской и имитирует эффект общего рассеянного освещения. Переключатель ламп 20 устанавливается в положение, при котором лампы на боковой поверхности выключены (см. рис. 1). Включают лампы общего освещения тумблером 21. Поворотом маховика 13 регулируют раскрытие диафрагмы; при смещении диафрагмы на предметном столике создается освещенность рассеянным светом. Производится последовательно несколько замеров освещенности на внутренней поверхности сферы и на предметном столике при различной степени раскрытия диафрагмы. Наблюдения заносятся в протокол (табл.2).
Таблица 2
Протокол результатов измерений и расчетов освещенности отраженным светом
| Степень раскрытия диафрагмы, % | ||||
Освещенность на внутренней поверхности полусферы  , лк
| ||||
Световой поток падающий  , лм
| ||||
Освещенность отраженным светом  , лк
| ||||
Световой поток отражений  ,лм
| ||||
Коэффициент отражений 
|
|
|
|
В лабораторной работе моделируются условия, при которых создается искусственная освещенность лампами накаливания предметного столика (рабочей поверхности) прямым и отраженным светом при изменении светового потока. В последнем случае определяется коэффициент отражения поверхности (полусферы):
, (7)
где - падающий поток на внутреннюю поверхность полусферы;
, (8)
здесь 
- освещенность на внутренней поверхности полусферы, лк; 
- площадь внутренней поверхности полусферы, м2.
Световой поток, отраженный полусферой, определяется:
, (9)
где - освещенность в плоскости предметного столика, лк; 
- площадь экваториального сечения сферы, м2.
; 
.
Коэффициент отражения определяет характеристику фона, т.е. поверхности, прилегающей непосредственно к объекту различия.
Фон считается светлым при 
; средним - при 
; темным - при 
.
3. Наблюдение стробоскопического эффекта. С тробоскопический эффект (искажение зрительного восприятия вращающихся объектов в свете газозарядных ламп) возникает в результате интерференции световых волн, т.е. наложения падающих на вращающийся стробоскопический диск световых волн с частотой 
на отраженные волны с частотой 
, где n – частота вращения стробоскопического диска мин-1 (об/мин). Интерферировать могут только когерентные волны; но волны, частоты которых различны, когерентны только в течение времени когерентности возбуждаемых ими колебаний.
Для демонстрации стробоскопического эффекта закрываются смотровые люки, включается тумблер 18 привода диска, при этом загорается сигнальная лампа 17. Тумблером 19 включают люминесцентную лампу 6 (тумблер ламп накаливания выключен). Наблюдение осуществляется через глазки 2. Регулятором 14 приводят во вращение стробоскопический диск 22. На шкале регулятора отмечают частоту вращения диска, при которой наблюдается стробоскопический эффект. Наблюдения повторяют 3 – 4 раза, результаты заносят в протокол (табл. 3).
Таблица 3
|
|
|
