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照度计的测试原理和方法

1．照度的测试原理
　　照度是受照平面上接受的光通量的面密度。照度计是用于测量被照面上的光照度的仪器，是光照度测量中用得多的仪器之一。
　　2．照度计的结构原理
　　照度计由光度头（又称受光探头，包括接收器、V（λ）对滤光器、余弦修正器）和读数显示器两部分组成。其结构见图1。
　　图1 照度计的结构原理图
　　四、测量步骤和方法
　　在工作房间内，应该在每个工作地点（如书桌、工作台）测量照度，然后加以平均。对于没有确定工作地点的空房间或非工作房间，如果单用一般照明，通常选 0.8m 高的水平面测量照度。将测量区域划分成大小相等的方格（或接近方形），测量每个方格中心的照度Ei，其平均照度等于各点照度的平均值，即
　　式中 Eav ——测量区域的平均照度，lx；
　　Ei ——每个测量网格中心的照度，lx；
　　N ——测点数。
　　照度均匀度是指规定表面上的小照度与平均照度之比，即：
　　式中 Emin ——指所测表面上的小照度，lx。
　　本实验中，可以房间所布置的测点面为表面，小照度可认为所测点中的小照度值。
　　测量房间每个方格的边长为lm，大房间可
　　式中 Eav ——测量区域的平均照度，lx；
　　Ei ——每个测量网格中心的照度，lx；
　　N ——测点数。
　　照度均匀度是指规定表面上的小照度与平均照度之比，即：
　　式中 Emin ——指所测表面上的小照度，lx。
　　本实验中，可以房间所布置的测点面为表面，小照度可认为所测点中的小照度值。
　　测量房间每个方格的边长为lm，大房间可取2 -4 m 。走道、楼梯等狭长的交通地段沿长度方向中心线布置测点，间距1 -2 m ；测量平面为地平面或地面以上 150mm 水平面。
　　测点数目越多，得到的平均照度值越，不过也要花费更多的时间和精力。如果Eav的允许测量误差为±10%，可以用根据室形指数选择少测点的办法减少工作量，两者的关系列于表1。若灯具数与表给出的测点数恰好相等，则必须增加测点。
　　表1 室形指数与测点数的关系
　　室形指数Kr 少测点数 室形指数Kr 少测点数
　　＜1 4 2～3 16
　　1～2 9 ≥3 25
　　式中L、W为房间的长和宽，hr为由灯具至测量平面的高度。
　　当以局部照明补充一般照明时，要按人的正常工作位置来测量工作点的照度，将照度计的光电池置于工作面上或进行视觉作业的操作表面上。
　　一个理想的照度计应该具有下列条件：
　　● 体积小、重量轻 （Compact Size、Light Weight）
　　照度计使用的机会非常广泛，运用的时机也常在不同的场所，所以可携带式体樍小、重量轻为照度计的先决条件。
　　● 准确度﹝Accuracy﹞
　　照度计的良莠与否，和它的准确度有的关系。当然也和它的价格息息相关，因此以合理的价格买个准确度较高的照度计实有必要，一般以误差不超过±15%为宜。
　　● 色彩补偿 ﹝Color Compensation﹞
　　光源的种类包罗万象，有些偏重波长较长的的红色系高压灯 ，或波长较短蓝紫色系如Daylight日光灯；也有分布比较平均的如白炽灯泡系列，同一照度计对不同的波长其灵敏度可能略有不同，故适度的补偿属必要。
　　● 余弦补偿﹝Cosine Compensation﹞
　　大家都知道，受照面的亮度与光源的入射角度有关。相同的道理，在用照度计做测量时，感应器﹝Sensor﹞与光源入射角度自然会对照度计的读值有影响。所以一个好的照度计是否有余弦补偿的功能实在不可忽略。
　　概述
　　照度计（或称勒克斯计）是一种专门测量光度、亮度的仪器仪表。就是测量光照强度（照度） 是物体被照明的程度，也即物体表面所得到的光通量与被照面积之比。照度计通常是由硒光电池或硅光电池和微安表组成，见图。
　　照度计测量原理:
　　光电池是把光能直接转换成电能的光电元件。当光线射到硒光电池表面时，入射光透过金属薄膜4到达半导体硒层2和金属薄膜4的分界面上，在界面上产生光电效应。产生电位差的大小与光电池受光表面上的照度有一定的比例关系。这时如果接上外电路，就会有电流通过，电流值从以勒克斯（Lx）为刻度的微安表上指示出来。光电流的大小取决于入射光的强弱和回路中的电阻。照度计有变档装置，因此可以测高照度，也可以测低照度。
　　照度计的种类：
　　1.目视照度计：使用不便，精度不高，很少使用
　　2.光电照度计：常用硒光电池照度计和硅光电池照度计
　　光电池照度计的组成与使用要求：
　　1.组成:微安表、换挡旋纽、零点调节、接线柱、光电池、V（λ）修正滤光器等组成。
　　常用硒（Se）光电池或硅（Si）光电池照度计,又称勒克斯表
　　2.使用要求：
　　①光电池应用直线性好的硒（Se）光电池或硅（Si）光电池;长时间工作仍能保持良好的稳定性,且灵敏度高;高E时选用高内阻的光电池,其灵敏度低而线性好,受强光照射不易受损
　　②内付有V（λ）修正滤光片,适宜用异色温光源的照度,误差小
　　③光电池前加一块余弦角度补偿器（乳白玻璃或白色塑料）原因是入射角大时,光电池偏离余弦定则
　　④照度计应工作在室温或接近室温下（光电池漂移随温度改变而发生改变）
　　照度计的定标：
　　定标原理：
　　使Ls垂直照射光电池→ E＝I/r2，改变r可得不同照度下的光电流值，由E与i的对应关系将电流刻度转换为照度刻度。
　　定标方法：
　　利用光强标准灯,在近似点光源的工作距离下,改变光电池与标准灯的距离l,记录下各个距离下的电流计的读数,由距离平方反比定律E=Ｉ/r2计算光照度E,由此可以得到一系列不同照度的光电流值i,作光电流i与照度E的变化曲线,即为照度计的定标曲线由此可对照度计表盘进行分度即为照度计的定标
　　影响定标曲线的因素：
　　光电池和电流计更换时需重新定标;照度计使用一段时间后应对照度计重新进行定标（一般一年内应检定1-2次）;高精度的照度计可用光强标准灯进行检定;扩大照度计的定标量程可改变距离r,也可选用不同的标准灯,选用小量程的电流计

相关仪器：照度计