Люксметр. Знакомство с прибором для измерения освещённости

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.

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.

Люксметры

Люксметр — портативный прибор для измерения освещённости, один из видов фотометров. Стандартный люксметр состоит из фотоэлемента, преобразующего свет в энергию электрического тока, и измеряющего этот ток электронного микроамперметра со шкалой в люксах. Конструктивно современные люксметры состоят из единого блока, где фотоэлемент интегрирован в корпус прибора. На данной странице представлено описание наиболее популярных на российском рынке измерителей световых параметров – люксметров, яркометров, блескомеров, пульсметров.

Люксметры часто применяются при аттестации рабочих мест, а также при санитарном и техническом надзоре в жилых и производственных помещениях. Так контроль освещенности рабочих мест входит в число плановых мероприятий по охране труда на рабочих местах. ГОСТ Р 55710-2013 устанавливает нормы освещённости в люксах для помещений различного назначения. Так, например, в офисе нормативная освещенность должна быть от 200 до 300 лк. В сфере НК люксметры используют для измерения УФ освещённости при работе с люминесцентными материалами и общей освещенности рабочих мест влияющей на контраст дефекта с фоном и его видимость дефектоскопистом. Согласно РД 03-606-03 освещенность контролируемых визуальным методом поверхностей должна быть не менее 500 Лк.

Профессиональные люксметры часто сочетают в себе несколько функций, как например измерения освещённости в видимой, энергетической и ультрафиолетовой областях спектра. Существуют модели, созданные специально для измерения светового потока светодиодов, произвольно расположенных и пульсирующих источников света. Люксметры, используемые в сфере государственного регулирования, подлежат поверке. Поверка люксметров осуществляется по параметрам освещённости с использованием образцовых фотометров. Поверка регламентирована ГОСТ 8.023-2012. Государственный поверочная схема для средств измерений световых величин непрерывного и импульсного излучения. Отношение к данной теме также имеют: ГОСТ 8.195-2013, ГОСТ 8.552-2013, СП 52.13330.2016, СанПиН 2.2.4.3359-16, СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10, ГОСТ 54940-2016. Межповерочный интервал люксметров, как правило, 1 год.

УФ-Радиометр ТКА-ПКМ (13)

Модификации УФ-Радиометра “ТКА-ПКМ” (13) с ослабляющим фильтром предназначены для раздельного измерения энергетической освещённости (интенсивности излучения) в различных областях УФ-спектра. Эта модель аналогична ТКА-ПКМ 13, но специально доработана для сфер деятельности, где необходимо измерять высокие значения облучённости в течении длительного времени. Например, в медицине, при контроле облученности создаваемой бактерицидной лампой, дающей короткие УФ волны с максимумом в 253,7 нм. В сфере неразрушающего контроля данный радиометр может применяться в процессе магнитного и капиллярного контроля с использованием флуоресцентных материалов для оценки интенсивности источников УФ света, работающих в узкополосном эмиссионном спектре в диапазоне UV-A (365 нм).

УФ-Радиометр ТКА-ПКМ 13 может работать в трех УФ диапазонах: А (315 – 400 нм), B (280 – 315 нм) и C (200 – 280 нм). По заявке возможна поставка в специальном исполнении, с ослабляющим фильтром для контроля в зоне УФ-С с диапазоном измерений 10 – 200 000 мВт/м. Контроль излучения во всех трех зонах ультрафиолетового спектра возможен с использованием одной несменной фотометрической головки. Относительная спектральная чувствительность радиометров ТКА-ПКМ 13 изображена на фото. Основная относительная погрешность измерений освещённости составляет ± 10%.

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 большими 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.

Сварочные инверторы. Рейтинг надёжности

Фрезы по дереву для ручного фрезера. Разбираемся в ассортименте

Люксметр / Пульсметр ТКА-ПКМ (08)

Люксметр + Пульсметр “ТКА-ПКМ” (08) предназначен для прямого измерения коэффициента пульсации, создаваемой различными произвольно расположенными источниками и освещённости в видимой области спектра. Другими словами, прибор используется для измерения уровня освещенности от осветительных приборов и коэффициента их пульсации влияющей на утомляемость зрения и концентрацию внимания. В общем случае меньшая пульсация лучше. Так согласно СанПиН 2.2.4.3359-16 коэффициент пульсации на рабочих местах промышленных предприятий не должен превышать 10-25%. Для жилых помещений данный показатель не нормируется (СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10).

Показания коэффициента пульсации выдаются на экран в процентах, один раз в секунду. При этом люксметр одновременно определяет максимальное, минимальное и среднее значение освещённости и рассчитывает значение коэффициента пульсации. В приборе реализован интегральный метод расчета среднего значения освещённости на базе собственного ПО разработчика. Выгрузка данных возможна на ПК на базе Windows или мобильное устройство на Android. Для подавления “отражений” при оцифровке встроен цифровой фильтр.

Принцип работы измерительного прибора

Устройство прибора

Самый простой люксметр состоит из фотоприемника (полупроводникового фотоэлемента), источника питания и регистратора фототока (светового индикатора). В роли регистратора выступает микроамперметр со шкалой, которая проградуирована в люксах. Индикатор может быть механическим (со стрелкой) или цифровым (дисплей).

Фотоэлемент и светоиндикатор могут быть выполнены в одном корпусе или соединяться проводом.

Измерения люксметра зависят от спектра излучения. Они различаются у разных типов ламп, поэтому простые приборы настраиваются по лампе накаливания, а для остальных видов источников света существуют поправочные коэффициенты. Погрешность таких устройств составляет около 10%.

Люксметры более сложного устройства дополнительно комплектуются светофильтрами, специальными насадками для снижения ошибок от косых лучей света. Эти меры приводят к снижению погрешности прибора до 1%.

Принцип действия основан на фотоэлектрическом эффекте: преобразовании энергии света в электрический ток. Превращение происходит в полупроводниковом фотоэлементе. В нем кванты света передают свою энергию электронам – возникает ток. Сила тока прямо пропорциональна освещенности.

Люксметр / Пульсметр / Яркомер ТКА-ПКМ (09)

Люксметр / Пульсметр / Яркомер “ТКА-ПКМ” (09) – это многофункциональный прибор (фотометр) предназначенный для одновременного измерения освещённости в видимой области спектра от 380 до 760 нм, (осветительные приборы) коэффициента пульсации и яркости протяжённых самосветящихся объектов (экранов, мониторов, кинескопов). Таким образом ТКА-ПКМ (09) совмещает в себе функции яркомера, люксметра и пульсметра и позволяет службам охраны труда и обеспечения техники безопасности осуществлять комплексный контроль всех параметров освещения в жилых и производственных и учебных помещениях.

Согласно СанПиН 2.2.4.3359-16 коэффициент пульсации на рабочих местах промышленных предприятий не должен превышать 10-25%. Показания коэффициента пульсации выдаются на дисплей каждую секунду в процентах. В процессе работы на первом экране отображаются параметры освещённости и коэффициента пульсации, на втором яркость (переключение кнопкой «Режим»). Методы измерения коэффициента пульсации регламентированы в ГОСТ 33393-2015. Измерение яркости экранов и мониторов, необходимо для контроля уровня светового ощущения глаз человека. Недостаточная или избыточная яркость способна вызывать быструю утомляемость и ухудшение зрения. Методы измерения яркости мониторов и других рабочих экранов приведены в ГОСТ Р 50923-96.

Разновидности фотометрических приборов

Виды фотометров

По типу табло

В зависимости от конструкции люксметры бывают аналоговыми (стрелочными) или цифровыми (электронными).

Стрелочный прибор надежный, простой, но не самый точный.

Стрелочный фотометр

Цифровой аппарат отличается высокой точностью замеров.

Цифровой фотометр

По расположению фотоэлемента

Существуют приборы с выносным фотодатчиком и моноблоки. В первом случае датчик и корпус соединены гибким проводом. Такая конструкция позволяет выполнять замеры в труднодоступных местах или для различно падающих световых лучей.

Моноблок меньше весит, имеет меньшие размеры. Лучше подходит для многочисленных постоянных замеров. Но в труднодоступных местах работать неудобно. Некоторые модели моноблоков оснащаются съемным датчиком.

По наличию функциональности

Уже упоминалось, что простые бытовые приборы замеряют только освещенность. Замеры делаются быстро, но высокой точностью они не отличаются.

Более сложные люксметры могут измерять дополнительные параметры: яркость, пульсацию и т.д.

Цифровые профессиональные модели снабжены специальными программами, которые сами рассчитывают многие параметры (например, среднюю освещенность), запоминают результат и синхронизируются с компьютером. Такие люксметры снабжаются светофильтрами для более точных результатов. В условиях повышенной яркости устройство комплектуется поглощающими светофильтрами. Примерная цена таких приборов составляет 15-30 тыс.рублей (и больше).

По типу материала корпуса

Современные люксметры изготавливаются из пластика. Для удобства многие модели имеют резиновые накладки по бокам.

Люксметр с резиновой накладкой

По типу питания

Портативные люксметры могут питаться от аккумуляторов или батареек. В первом случае прибор требует подзарядки от сети. Устройства на батарейках нуждаются в периодической замене элементов питания на новые.

По размеру и весу

Габариты зависят от размеров элементов питания. Большинство мобильных люксметров весят от 100 до 500 г.

В зависимости от типа размеры фотометров находятся в диапазоне:

80-200 мм по высоте;
50-800 мм по ширине.

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.

Руководство по эксплуатации

Замер выносным датчиком

Люксметры Ю-116, Ю-117 давно зарекомендовали себя среди пользователей. Это стрелочные модели с выносным селеновым датчиком.

Люксметр Ю-116

У всех устройств с выносными датчиками есть определенные особенности эксплуатации. Перед началом замеров фотоэлемент следует расположить на исследуемой поверхности, причем параллельно ей.

Во избежание излишнего освещения сенсора стоит соблюдать определенную последовательность действий, чтобы найти нужный диапазон измерений.

Для этого установите на фотоприемник насадку с максимальным светопоглощением («К» и «Т»), включите правую кнопку. Если стрелка не шевелится, то левую. Если реакции нет, то смените фильтр на «Р» и повторите нажатие кнопок. Если стрелка снова не шевелится, то поставьте фильтр «М». Если при нажатии левой кнопки значение не превысит 5 люксов, то снимите насадки.

Замер моноблоком

Testo 540 – германский цифровой люксметр, изготовленный в виде моноблока. Люксметр габаритами схож с мобильным телефоном, измерения удобно выполнять одной рукой. На панели всего три кнопки: включения, выбора параметров, сохранения. Для проведения замера достаточно включить устройство, выбрать нужную систему и все. В случае необходимости сохранить результат.

Люксметр ТКА-Люкс / Эталон

Люксметр “ТКА-Люкс / Эталон” предназначен для градуировки рабочих средств измерения освещённости, создаваемой стандартными источниками оптического излучения с различной цветовой температурой, расположенным по нормали к чувствительной площадке приёмника, методом прямых измерений. Главное отличие этого люксметра от других моделей линейки заключается в его точности. Суммарная относительная погрешность люксметра составляет не более чем ± 2,6 %. Это максимально точный прибор данного производителя.

ТКА-Люкс / Эталон продается в комплекте с сертификатом о калибровке, который в отличие от свидетельства о поверке устанавливает действительные значения нормируемых характеристик. Калибровка эталонного люксметра осуществляется в соответствии с утвержденной ВНИИОФИ методикой «Люксметр “ТКА-Люкс/Эталон”. Методика поверки». Межкалибровочный интервал и срок гарантии – 1 год. Поверочная схема для данной модели содержится в ГОСТ 8.023-2012.

История создания прибора

Современные люксметры

Впервые простейший фотометр изобрел граф Румфорд Бенджамин Томпсон. Произошло это довольно давно: в 18 веке. Прибор был простейшим, предназначался для изучения поглощения света различными веществами. С развитием фотометрии прибор совершенствовался, пока не были изобретены современные электронные люксметры.

Интересно, что Томпсон кроме оптики изучал термофизику, конвекцию в газах и жидкостях, науку о питании человека. Ученый изобрел камин, симпатические чернила, кухонную плиту, печь для обжига кирпичей. Особой популярностью в кризисные времена пользуется его рецепт его супа, которым массово кормят бездомных людей.