照度計(jì)的測(cè)試原理和方法

1、.照度計(jì)的測(cè)試原理和方法1照度的測(cè)試原理 照度是受照平面上接受的光通量的面密度。照度汁是用于測(cè)量被照面上的光照度的儀器，是光照度測(cè)量中用得最多的儀器之一。 2照度計(jì)的結(jié)構(gòu)原理 照度計(jì)由光度頭（又稱受光探頭，包括接收器、V（）對(duì)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(jì)的結(jié)構(gòu)原理圖 四、測(cè)量步驟和方法 在工作房間內(nèi)，應(yīng)該在每個(gè)工作地點(diǎn)（如書桌、工作臺(tái)）測(cè)量照度，然后加以平均。對(duì)于沒有確定工作地點(diǎn)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(cè)量照度。將測(cè)量區(qū)域劃分成大小相等的方格（或接近方形），測(cè)量每個(gè)方格中心的照度Ei，其平均照度等于各點(diǎn)照度

2、的平均值，即式中Eav測(cè)量區(qū)域的平均照度，lx； Ei每個(gè)測(cè)量網(wǎng)格中心的照度，lx； N測(cè)點(diǎn)數(shù)。 照度均勻度是指規(guī)定表面上的最小照度與平均照度之比，即： 式中Emin指所測(cè)表面上的最小照度，lx。 本實(shí)驗(yàn)中，可以房間所布置的測(cè)點(diǎn)面為指定表面，最小照度可認(rèn)為所測(cè)點(diǎn)中的最小照度值。 測(cè)量房間每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為lm，大房間可式中Eav測(cè)量區(qū)域的平均照度，lx； Ei每個(gè)測(cè)量網(wǎng)格中心的照度，lx； N測(cè)點(diǎn)數(shù)。 照度均勻度是指規(guī)定表面上的最小照度與平均照度之比，即： 式中Emin指所測(cè)表面上的最小照度，lx。 本實(shí)驗(yàn)中，可以房間所布置的測(cè)點(diǎn)面為指定表面，最小照度可認(rèn)為所測(cè)點(diǎn)中的最小照度值。 測(cè)量房間每個(gè)方

3、格的邊長(zhǎng)為lm，大房間可取2 -4 m 。走道、樓梯等狹長(zhǎng)的交通地段沿長(zhǎng)度方向中心線布置測(cè)點(diǎn)，間距1 -2 m ；測(cè)量平面為地平面或地面以上 150mm 水平面。 測(cè)點(diǎn)數(shù)目越多，得到的平均照度值越精確，不過也要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力。如果Eav的允許測(cè)量誤差為10%，可以用根據(jù)室形指數(shù)選擇最少測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)數(shù)恰好相等，則必須增加測(cè)點(diǎn)。 表1 室形指數(shù)與測(cè)點(diǎn)數(shù)的關(guān)系 室形指數(shù)Kr 最少測(cè)點(diǎn)數(shù) 室形指數(shù)Kr 最少測(cè)點(diǎn)數(shù) 1 4 23 16 12 9 3 25 式中L、W為房間的長(zhǎng)和寬，hr為由燈具至測(cè)量平面的高度。 當(dāng)以局部照明補(bǔ)充一般照明時(shí)，要按人

4、的正常工作位置來測(cè)量工作點(diǎn)的照度，將照度計(jì)的光電池置于工作面上或進(jìn)行視覺作業(yè)的操作表面上。 發(fā)光強(qiáng)度單位坎德拉在物理學(xué)上是如何定義的？1967年法國(guó)第十三屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)規(guī)定了以 坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分別作為發(fā)光強(qiáng)度、光亮度、光通量和光照度等的單位，為統(tǒng)一工程技術(shù)中使用的光學(xué)度量單位有重要意義。為了解和使用便利，以下將有關(guān)知識(shí)做一簡(jiǎn)單介紹： 名稱 單位 符號(hào) 定義 光強(qiáng)度 cd 坎德拉 (Candela) I = F/ 光源在指定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。 光亮度 cd/m 表示發(fā)光面明亮程度的，指發(fā)光表面在指定方向的發(fā)光強(qiáng)度與垂直且指定方向的發(fā)光面的面積之比。 光通量 l

5、m 流明 (Lumen) F 單位時(shí)間里通過某一面積的光能，稱為通過這一面積的輻射能通量。 絕對(duì)黑體在鉑的凝固溫度下，從5.305*10cm面積上輻射出來的光通量為1lm。 為表明光強(qiáng)和光通量的關(guān)系，發(fā)光強(qiáng)度為1cd的點(diǎn)光源在單位立體角（1球面度）內(nèi)發(fā)出的光通量為1lm。 光照度 lx 勒克斯 (Lux) 被光均勻照射的物體，距離該光源1米處，在1m面積上得到的光通量是1lm時(shí)，它的照度是1lux。 習(xí)稱“燭光米”。 1. 燭光、國(guó)際燭光、坎德拉（candela）的定義 在每平方米101325牛頓的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，面積等于1/60平方厘米的絕對(duì)“黑體”（即能夠吸收全部外來光線而毫無反射的理想物體

6、），在純鉑（Pt）凝固溫度（約2042K獲1769）時(shí)，沿垂直方向的發(fā)光強(qiáng)度為1 坎德拉。并且，燭光、國(guó)際燭光、坎德拉 三個(gè)概念是有區(qū)別的，不宜等同。從數(shù)量上看，60 坎德拉等于58.8國(guó)際燭光，亥夫納燈的1燭光等于0.885國(guó)際燭光或0.919坎德拉。 2. 發(fā)光強(qiáng)度與光亮度 發(fā)光強(qiáng)度簡(jiǎn)稱光強(qiáng)，國(guó)際單位是candela（坎德拉）簡(jiǎn)寫cd。Lcd是指光源在指定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。光源輻射是均勻時(shí)，則光強(qiáng)為I=F/，為立體角，單位為球面度（sr）,F為光通量，單位是流明，對(duì)于點(diǎn)光源由I=F/4 。光亮度是表示發(fā)光面明亮程度的，指發(fā)光表面在指定方向的發(fā)光強(qiáng)度與垂直且指定方向的發(fā)光面的面

7、積之比，單位是坎德拉/平方米。對(duì)于一個(gè)漫散射面，盡管各個(gè)方向的光強(qiáng)和光通量不同，但各個(gè)方向的亮度都是相等的。電視機(jī)的熒光屏就是近似于這樣的漫散射面，所以從各個(gè)方向上觀看圖像，都有相同的亮度感。 以下是部分光源的亮度值：?jiǎn)挝籧d/m 太陽(yáng)：1.5*10 ；日光燈：（510）*10；月光（滿月）：2.5*10；黑白電視機(jī)熒光屏：120左右；彩色電視機(jī)熒光屏：80左右。 3. 光通量與流明 光源所發(fā)出的光能是向所有方向輻射的，對(duì)于在單位時(shí)間里通過某一面積的光能，稱為通過這一面積的輻射能通量。各色光的頻率不同，眼睛對(duì)各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的輻射能通量相等，在視覺上并不能產(chǎn)生相同的明亮程度

8、，在各色光中，黃、綠色光能激起最大的明亮感覺。如果用綠色光作水準(zhǔn)，令它的光通量等于輻射能通量，則對(duì)其它色光來說，激起明亮感覺的本領(lǐng)比綠色光為小，光通量也小于輻射能通量。光通量的單位是流明，是英文lumen的音譯，簡(jiǎn)寫為lm。絕對(duì)黑體在鉑的凝固溫度下，從5.305*10cm面積上輻射出來的光通量為1lm。為表明光強(qiáng)和光通量的關(guān)系，發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉的點(diǎn)光源在單位立體角（1球面度）內(nèi)發(fā)出的光通量為1六名。一只40W的日光燈輸出的光通量大約是2100流明。 4. 光照度與勒克斯 光照度可用照度計(jì)直接測(cè)量。光照度的單位是勒克斯，是英文lux的音譯，也可寫為lx。被光均勻照射的物體，在1平方米面積上得到

9、的光通量是1流明時(shí)，它的照度是1勒克斯。有時(shí)為了充分利用光源，常在光源上附加一個(gè)反射裝置，使得某些方向能夠得到比較多的光通量，以增加這一被照面上的照度。例如汽車前燈、手電筒、攝影燈等。 以下是各種環(huán)境照度值：?jiǎn)挝籰ux 黑夜：0.0010.02；月夜：0.020.3；陰天室內(nèi)：550；陰天室外：50500；晴天室內(nèi)：1001000；夏季中午太陽(yáng)光下的照度：約為10*9次方；閱讀書刊時(shí)所需的照度：5060；家用攝像機(jī)標(biāo)準(zhǔn)照度：1400。亮度與照度單位換算關(guān)系（1）當(dāng)光源照射在一個(gè)物體上時(shí)，我們可以測(cè)出哪是光源發(fā)射的（Lumvnance?D亮度）或哪是物體反射的（Illuminance?D照度）。

10、 （2）照度取決于物體的反射特性。它非常類似于照片，它測(cè)量的僅僅是反射光。它通用的單位是勒克斯。 （3）然而，EL燈是一個(gè)光源：它應(yīng)當(dāng)用亮度單位來表示，也就是fL（英尺朗伯）或cd/m2，也稱為“nits”。有些工程師更傾向于用fL，而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織常用nits。nits與fL轉(zhuǎn)換的公式為：1 nits0.2919=1 fL；和1 fL3.426=1 nits注；這些因數(shù)由pi（）和m2/ft2（0.0929）導(dǎo)出。（4）很明顯，用勒克斯是一個(gè)不正確的單位，從勒克斯也不能轉(zhuǎn)換成其它單位。 1 Lux = 1 lumen per square meter = 0.0929 footcandle 1

11、 footcandle= 1lumen per square foot = 10.764 Lux 1 foot Lambert= 3.426 candelas per square meter ( nit) 1 nit ( candelas per square meter) = 0.2919 foot Lambert 光通量 光通量（Luminous flux）：即一光源所放射出光能量的速率或光的流動(dòng)速率（Flow arte），為說明光源發(fā)光的能力的基本量，單位為流明（Lumen）。例如一個(gè)100瓦（W）的燈泡可產(chǎn)生1,750lm，而一支40W冷白日光燈管則可產(chǎn)生3,150lm的光通量。根據(jù)

12、定義，1lm為發(fā)光強(qiáng)度（l）1cd的均勻點(diǎn)光源在1球面度立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。 發(fā)光強(qiáng)度 發(fā)光強(qiáng)度（Luminous intensity, Candlepower）：發(fā)光強(qiáng)度簡(jiǎn)稱光度，系指從光源一個(gè)立體角（單位為sr）所放射出來的光通量，也就是光源或照明燈具所發(fā)出的光通量在空間選定方向上分布密度，單位為燭光（Candle or Candela, cd）。發(fā)光強(qiáng)度為1cd的光源可放射出12.57lm的光通量。 照度 照度（luminance）：受照平面上接受光通量的密度，可用每一單位面積的光通量來測(cè)量。1lm的光通量均勻分布在1平方公尺（m2）的表面，即產(chǎn)生1勒克斯（Lux, 環(huán)保技術(shù)照度計(jì)）的

13、照度；1lm的光通量落在1平方英尺（ft2）的表面，其照度值為1尺燭光（Footcandle, fc）。 輝度 亮度 輝度或亮度（luminance, Brightness）：當(dāng)人眼目視某物所看到的，可以兩種方式表達(dá)：一用于較高發(fā)光值者如光源或燈具，直接以其發(fā)光強(qiáng)度來表示；另一則用于本身不發(fā)光只反射光線者如：室內(nèi)表面或一般物體，以亮度表示。亮度即被照物每單位面積在某一方向上所發(fā)出或反射的發(fā)光強(qiáng)度，用以顯示被照物的明暗差異，公制單位為燭光/平方公尺（Candela/m2, cd/m2）或尼特（nit），英制單位為英尺朗伯（Footlambert, fl）。 反射率 反射率（Reflectance

14、 orreflection factor）：某表面的亮度取決于落于其上的光量與該表面所能反射光線的能力；其所能反射的光的多寡與分布形式則取決于該材料表面的性質(zhì)，以反射光與入射光的比值來表示，稱為該材料表面的反射比或反射率（%）。完美的黑色表面的反射比為0，亦即無論多少光落于其上皆無亮度產(chǎn)生而全被吸收；反之，完美白色表面的反射比為1（反射率100%，吸收率0%）。反射比的測(cè)量，首先，將照度計(jì)置于物體表面讀出其表面照度值Ei（Incident light），再將照度值置于其上5-8cm（感光部分朝該表面且確定無陰影遮擋），即可測(cè)出其所反射的照度值Er（Reflected light），表面照度除反射照度所得之商即為該材料表面的反射比 光通量：