Люксметр. Знакомство с прибором для измерения освещённости

Виды люксметров

Различные приборы для измерения освещенности отличаются по назначению и типу конструкции:

Различные приборы для измерения освещенности отличаются по назначению и типу конструкции:

• Блок с выносным датчиком.
  С помощью провода датчик соединяется с основной частью устройства. Это позволяет производить необходимые замеры на труднодоступных участках. Такую модель используют, когда нужно измерить степень освещенности в нескольких направлениях;
• Моноблок.
  В этих моделях датчик и рабочий блок установлены в один корпус. Есть варианты со съемным датчиком. Это небольшие переносные аппараты, но они не предназначены для работы на труднодоступных участках.

По типу встроенного индикатора люксметры делятся на два вида:

• Аналоговые.
  Индикатор представляет собой шкалу с градуировкой в люксах. Данные фиксируются на основании показаний стрелки. Точность измерений таких устройств не самая высокая;
• Цифровые.
  Профессиональные модели измерителей имеют цифровые дисплеи. Данные отображаются в цифрах, поэтому приборы являются более точными.

Простые замеры освещенности проводят с помощью недорогих приборов. Если нужно определить среднее значение уровня освещенности и установить неравномерность распределения светового потока, лучше воспользоваться дорогим оборудованием с дополнительными функциями. Такие приборы самостоятельно делают необходимые расчеты. Встроенная память сохраняет полученные параметры, затем их переносят на компьютер.

В комплект профессиональных устройств входит несколько светофильтров. Если необходимо работать при повышенной освещенности, применяют поглощающие фильтры.

Усовершенствованные многофункциональные модели с расширенной комплектацией позволяют существенно увеличивать интервал измерений.

Характеристики приборов testo 540 и 545

Среди множества измерительных устройств следует обратить внимание на модель цифрового люксметра «testo 540» немецкого производства. Благодаря своим качествам и техническим характеристикам, этот прибор для измерения освещенности завоевал признание многих российских пользователей.

Он выполнен в виде моноблочной конструкции с фотоэлементом, интегрированным непосредственно в корпус. Отсутствие соединительного провода делает пользование им более удобным, поскольку для выполнения замеров достаточно одной руки.

Конфигурация и размеры люксметра сравнимы с мобильным телефоном. Все показания отображаются на жидкокристаллическом дисплее, а вся клавиатура состоит из трех кнопок.

1. Первая кнопка служит для включения и выключения;
2. Вторая – для выбора системы и единиц измерения;
3. Третья – для сохранения полученных результатов.

Замеры освещенности могут выполняться в пределах от 0 до 100 тыс. лк. Устройство очень простое в использовании и может применяться практически в любой сфере повседневной жизни.

Более совершенным прибором считается профессиональный измеритель – люксметр «testo 545», в котором светоприемник и электронный блок располагаются отдельно, соединяясь проводником. Он отличается значительно большим количеством функций и позволяет использовать разные методы замеров. В памяти может сохраняться до 99 мест измерений и до 3000 полученных результатов. При подключении к компьютеру появляется возможность создать объемный график освещенности для отдельно взятого помещения, а полученные сведения распечатать на принтере.

Область применения

Разные виды люксметров используются в таких сферах и учреждениях:

• Служба охраны труда и главного энергетика;
• Образовательные учреждения;
• Аттестация рабочих мест;
• Транспортные предприятия;
• Санитарно-эпидемиологический надзор;
• Система здравоохранения;
• Центры научных исследований, стандартизации и метрологии;
• Объекты сельскохозяйственного назначения;
• Музеи, архивы (для сохранности документов, экспонатов, книг).

Люксметром измеряют степень интенсивности освещения в помещениях и на открытом пространстве. Учитывая условия эксплуатации и цели исследования, специалисты применяют разные типы аппаратов.

Механизм работы

Принцип действия люксметра построен на трансформации потока световой энергии в электроток. Измерение проходит в несколько этапов:

• Чувствительный фотоэлемент реагирует на световой поток, падающий на его поверхность;
• Происходит активизация электронов;
• Энергия преобразуется из световой в электрическую, при этом интенсивность излучения определяет силу тока;
• Микропроцессор фиксирует параметры силы тока;
• Данные в люксах выводятся на дисплей.

Специалист, который работает с люксметром, должен учитывать особенности оборудования, чтобы получить наиболее точные результаты исследований.

Для определения параметров освещенности в помещениях с мощными световыми потоками, помимо основного измерителя, применяют рассеивающие или поглощающие насадки. Каждый вид ламп имеет свой световой спектр.

Все приборы для измерения освещенности проходят аттестацию, после которой на них оформляют метрологические свидетельства.

Условия тестирования

Испытание проходило в помещении без источников дневного или искусственного освещения. На горизонтальной поверхности мы разместили источники света. На них поочередно устанавливалась освещенность 100 лк, 500 лк и 1000 лк. Фотометрическая головка нашего люксметра была расположена перпендикулярно оси светильника. Затем, точно так же, мы размещали смартфоны с установленными приложениями. Фронтальная камера и датчик яркости находились там же, где до этого располагался фотометр.

Такое расположение подходило всем приложениям кроме платного «Luxmeter Pro Advanced», так как оно для измерения освещённости использует свет, отраженный от поверхности. В этом приложении также доступны настройки типов источника света, расстояния до него и т.д.

Некоторые приложения позволяли произвести калибровку, и, если была такая возможность, мы проводили ее в соответствии с инструкциями производителя, а именно на 100 лк.

Как пользоваться прибором

Перед измерением нерабочие осветительные элементы меняют на новые, а светильники очищают. Из помещения убирают технику и мебель. Окна тщательно моют.

Предварительно составляют план помещения. На участках размещения рабочих мест отмечают контрольные точки, где установлены светильники. Также, согласно установленным нормам, обозначают аварийное освещение.

Важно! Люксметры с погрешностью более 10% применяют, если учитывается коэффициент поправки, который относится к спектральному составу определенного источника света.

Нормы и порядок расчета

Требования к освещенности зависят от назначения конкретного помещения и вида деятельности человека. Стандарты, по которым измеряется показатель, установлены в ГОСТ Р 54944-2012, нормы – в СНиП. Все параметры относятся не только к полу, но и к плоскостям столов. Доступны таблицы, по которым можно определить люксы для любого объекта.

При разработке системы освещения для жилого дома (квартиры) можно воспользоваться данными из этой таблицы:

Расчет осуществлятеся из 2-х этапов:

• определения требуемого уровня свечения;
• определения количества лампочек.

Формула для расчета свечения:

Н*П*К, где:

Н – норма (согласно таблице);

П – площадь помещения;

К – коэффициент, зависящий от высоты потолков (1 для 2,5-2,7 м, 1,2 для 2,7-3 м, 1,5 для 3-3,5 м, 2 для 3,5-4,4 м).

Чтобы рассчитать количество ламп, полученный результат нужно разделить на люмены, указанные в их технической документации выбранных для монтажа лампочек.

Внимание! На пpaктике этой формулой пользоваться не стоит, так как она не учитывает потоки, направленные на стены и мебель. Более достоверный результат получается, если полученное при расчетах количество ламп умножить на 2 (доказано, что до пола доходит лишь половина светового потока).

Если проводятся работы по капитальному ремонту или реконструкции, расчетами занимаются сотрудники подрядчика.

Определение коэффициента пульсаций

Коэффициент пульсации

— это характеристика, которая отражает неравномерность светового излучения. В процессе измерений выделяют два вида пульсаций – яркости и освещенности. Эти параметры выражены в процентах, их допустимые значения указаны в актуальной версии СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение».

Показатели пульсации измеряют у осветительных приборов и технических устройств с дисплеями: смартфонов, ПК, планшетов. Для проведения замеров показателей пульсации используют следующий алгоритм:

• люксметр-пульсметр размещают на поверхности так, чтобы поток света падал на фотодатчик;
• на приборе активируют режим пульсметра при нажатии кнопки «P»;
• фиксируют показания, которые отображаются на дисплее.

Чтобы измерить коэффициент пульсации мониторов, экранов, светодиодных источников, нужно выполнить следующие действия:

• расположить люксметр-пульсметр на максимально близком расстоянии от измеряемого объекта, при этом необходимо следить, чтобы чувствительный фотодатчик был обращен к этому объекту;
• если измеритель многофункциональный, нужно включить его в режим пульсметра (кнопка «P»);
• зафиксировать данные с дисплея.

Точность показателей, зафиксированных в процессе проведения замеров, зависит от нескольких факторов:

• наличие посторонних источников света;
• манипуляции с пульсметром (во время проведения замеров прибор должен лежать неподвижно);
• другие помехи (любое движение людей, птиц, животных, предметов в непосредственной близости от места измерительных работ).

Важно! Точные показатели измерения пульсации люминесцентных, газоразрядных ламп, светодиодов получают только при условии выдержки пятиминутного интервала, после которого эти осветительные элементы начинают работать в стабильном режиме. Иначе данные будут неверными.

Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03, в санузлах, мастерских и помещениях для ожидания максимальное значение пульсаций — 20 %, в офисах этот показатель равен 15 %, в жилых и спальных комнатах максимальный уровень пульсации составляет 10%, в детских, кабинетах, библиотеках, а также на рабочих местах с ПК – 5 %.

Важно понимать, что человек не всегда замечает мерцание ламп, но превышение допустимого значения коэффициента пульсации негативно влияет на настроение, нервную систему, производительность труда.

Результаты

Во время нашего теста мы выяснили, что хотя в некоторых приложениях можно было произвести калибровку до определенного значения, определить его точно было достаточно сложно. Таким образом, или шаг был большим, либо значение в 100 лк вообще не устанавливалось (например, максимальное значение, которое удалось установить на iPhone 5 с LightMeter by whitegoods — 34 лк). Часто отклонения от контрольных значений оказывались весьма высокими (до 113% у Samsung Galaxy S5 с приложением «Lux Light Meter» от Geogreenapps). При использовании эталонна 500 лк дисплей смартфона показывал 1,063 лк. Самое низкое отклонение в 3% было на iPhone 5 с «LightMeter by whitegoods». При 500 лк этот смартфон показывал 484 лк. В то же время, мы не можем утверждать, что именно эта комбинация всегда будет приводить к наименьшим возможным отклонениям. В случае использования значения 100 лк и этого же приложения, отклонение достигало 89%, а устройство показывало 11 лк.

Также мы заметили, что отображаемые значения на устройствах от Sony, Samsung и Nokia были значительно выше эталонных, в то время, как на iPhone существенно ниже. Среднее отклонение во всех приложениях на Android-смартфонах и на телефонах с Windows Phone были приблизительно на 60% выше контрольных. Расхождение значений измеренных различными iPhone было на 60% ниже опорных.

Мы также заметили, что различные приложения, установленные на смартфонах от Samsung и Sony, показывали близкие значения. Скорее всего, в этих устройствах для измерения освещенности используется датчик яркости, а не камера.

В некоторых моделях Samsung можно переключиться в режим инженерного меню с помощью комбинации *#0*#. Выбрав пункт «Датчик света», вы можете узнать предполагаемую освещенность без установки приложения. Так что в этом случае специальная программа может и не понадобиться. Тем не менее, показатели на этих устройствах также отклонились от эталонного значения в рамках 37%-113%.

Определение уровня освещенности

Освещенность

— величина, которая выражается в отношении светового потока, попадающего на единицу площади. Этот показатель измеряется в Лк (лм/м2) и не зависит от направления. Люксметр позволяет измерять освещенность для проверки условий в рабочих и жилых помещениях. На основании полученных данных можно создать комфортные условия для людей, растений, животных, а также определить показатели устройств. Измерить освещенность можно по такому алгоритму:

• Люксметр помещают в нужной точке и устанавливают горизонтально, чтобы фотодатчик был обращен к источникам света;
• Фиксируют данные, которые отображаются на дисплее.

Люксметр показывает количество света, который попадает на поверхность со всех доступных источников. Если нужно определить характеристики одного осветительного прибора, другие следует отключить во время работы люксметра.

Согласно СанПин 2.2.1/2.1.1.1278-03, освещенность столов для занятий и творчества, школьных парт, помещений для инженеров должна быть не менее 500 Лк. На компьютерных столах, в библиотечных залах и комнатах для занятий с дошкольниками минимальный уровень освещенности составляет 400 Лк. В рабочих комнатах, мастерских минимальное значение этого параметра – 300 Лк.

Недостаточный уровень освещенности увеличивает риск развития патологий органов зрения, способствует быстрой утомляемости, снижению трудоспособности.

Особого внимания требует освещение в образовательных учреждениях. Если учащиеся читают, пишут, работают на компьютерах при слабом освещении, их глаза испытывают серьезное напряжение.

Назначение и принцип действия люксметра

Главное назначение прибора – произведение замеров уровня освещенности в требуемой точке пространства.

Там, где используется люксметр, можно без труда производить корректировку этого показателя, который зависит от:

• количества источников света, включая искусственные и естественные;
• светового давления каждого из источников;
• расстояния между точкой измерения и источником света;
• отражающей способности находящихся поблизости поверхностей.

Прибор активно применяться в следующих случаях:

• Для контроля санитарных норм освещения жилых помещений.
• Для измерения уровня освещения рабочих мест, что позволяет поддерживать комфортные условия труда и гигиены работников.
• Для контроля освещенности помещений на производственных участках, в школах, библиотеках, медицинских заведениях, музеях и др.
• Для подбора яркости ламп в оранжереях, тепличных хозяйствах, где выполняется разведение и содержание растений.
• Для определения съемочной экспозиции при фотографировании.
• Для настройки яркости сигнальных огней, световой рекламы.
• В составе пульсметр-яркомеров – для измерения степени пульсации изображения мониторов и освещенности в целом, вызванной мерцанием светодиодов, люминесцентных и энергосберегающих ламп.
• Для проверки соответствия фактической освещенности расчетному уровню при монтаже осветительных систем.

При работе прибора световой поток определенного спектра преобразовывается в электрический ток с соответствующими интенсивности первого характеристиками.

Результаты выводятся на экран устройства.

С учетом того, как работает люксметр, имеет смысл использовать модели, позволяющие выбирать рабочий режим под конкретный световой спектр.

Принцип работы устройства:

• Электроны фотоэлемента, изготовленного из полупроводника, активизируются под действием света. Чем ярче световой поток, тем активнее высвобождаются электроны.

• Пропускная способность фотоэлемента изменяется, что регистрирует электроника прибора, которая, после обработки процессором, отображается на экране.

• Измеритель освещенности в работе выдает результаты, корректность которых зависит от правильности ориентирования датчика относительно светового потока.

Критерии выбора

Чтобы подобрать оптимальную модель фотометра, учитывайте следующие параметры:

• Функциональные возможности;
• Тип аппарата (профессиональный, бытовой);
• Диапазон показателей измеряемой освещенности;
• Уровень точности измерений и погрешность;
• Размер устройства (удобнее работать, если измеритель помещается в одной руке);
• Совместимость с ПК;
• Величина дисплея и наличие подсветки;
• Стоимость прибора;
• Наличие поверки.

Если люксметр нужен для быстрых измерений, подойдет недорогой моноблок с небольшим набором функций. Для профессиональной работы необходим многофункциональный прибор со встроенной памятью, съемным датчиком, минимальной погрешностью и поверкой.

Если уровень освещенности соответствует действующим нормам, работа и учеба будут более комфортными. Однако установленные правила соблюдают не все организации. В результате у людей возникают проблемы со зрением, снижается работоспособность. Предотвратить это помогает люксметр.

На основании данных, полученных в результате измерений, устанавливают новые источники света или правильно располагают уже имеющиеся светильники. Критерии, которые были рассмотрены в статье, помогут вам выбрать подходящий люксметр.