8

Лабораторная работа исследование системы измерения светового коэффициента пропускания автомобильных стекол «свет»

Цель работы: изучить описание, принцип действия системы измерения светового коэффициента пропускания автомобильных стекол «СВЕТ», приобрести навыки использования системы.

Приборы и материалы: система телевизионная «СВЕТ».

Описание системы

В описании системы приняты следующие сокращения:

СТКК - служба технического контроля качества.

Назначение системы

Прибор предназначен для измерения светового коэффициента пропускания автомобильных стекол толщиной от 3 до 6 мм в диапазоне волн (380780) нм в соответствии с ГОСТ 32565-2013.

По условиям эксплуатации прибор относится к изделиям исполнения У категории 1 по ГОСТ 15150-69.

По степени защиты, обеспечиваемой корпусом, излучатель прибора относится к группе IP-54 по ГОСТ 14254-96, а фотоприемник относится к группе IP-40 по ГОСТ 14254-96.

По способу защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током прибор относится к классу III по гост 12.2.007.0-75. Теоретические сведения

Реально в природе существуют электромагнитные колебания. Человек воспринимает колебания в диапазоне длин волн от 380 нм до 760 нм в виде света. Чувствительность глаза к электромагнитным колебаниям с различными длинами волн не одинакова: усредненная по многим экспериментам с наблюдателям кривая спектральной чувствительности человеческого зрения (кривая видности) имеет максимум на длине волны порядка 555 нм (рис. 1).

Источники электромагнитного излучения характеризуют спектральным распределением  - это спектральная интенсивность лучистого потока на длине волны , равная отношению этого потока, взятого в бесконечно малом интервале, содержащем данную длину волны, к ширине этого интервала.

Интегрирование функции спектральной плотности излучения по всем длинам волн дает величину лучистого потока

Р азличные приемники электромагнитного излучения реагируют на него по-разному: фотоэлементы преобразуют излучение в фототок, фотопленка - в почернение зерен серебра, глаз - в ощущение света. Основной величиной в светотехнике является измеряемый в люменах световой поток

где А - размерная постоянная, равная 683 лм/вт.

Все остальные светотехнические величины являются производными от светового потока. Сила света - это пространственная плотность светового потока, определяемая отношением элементарного светового потока dF к телесному углу d, в пределах которого он заключен. Для точечного источника, который создает световой поток, равномерно распределенный во все стороны (в пределах полного телесного угла 4), сила света I = F/4. Единицей измерения силы света является кандела (свеча).

Кандела – сила света в данном направлении от источника монохроматического излучения на длине волны 555 нм и имеет интенсивность излучения в этом направлении, равную 1/683 Вт в телесном угле равном одному стерадиану.

Для плоского источника излучения (например, ТВ экрана) сила света распределяется по закону Ламберта I_ = I₀cos , где I₀ - сила света, излучаемого в направлении нормальном к излучающей поверхности,  - угол между направлением излучения и нормалью к данной поверхности.

Силу света, излучаемого в данном направлении с единицы площади поверхности перпендикулярной к этому направлению, характеризуют яркостью

где S - площадь излучающей поверхности.

Численно яркость равная отношению силы света в данном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к заданному направлению. Единицей измерения яркости является кандела на квадратный метр (кд/м²). Яркость в одну канделу на квадратный метр имеет источник, у которого каждый квадратный метр поверхности излучает силу света в одну канделу.

Воздействие световой энергии на некоторый объект создает на нем освещенность. Освещенность Е определяется отношением светового потока dF, падающего на поверхность, к площади этой поверхности dS:

Единицей освещенности является люкс, что соответствует освещенности, которую создает световой поток в один люмен на площади в один квадратный метр.

В се несамосветящиеся предметы отражают F_, пропускают F_ и поглощают F_ световой поток F = F_ + F_ + F_ . Эти процессы характеризуют коэффициентами отражения  = F_/F, пропускания  = F_/F и поглощения  = F_/F, сумма которых равна единице. Коэффициент пропускания (отношение светового потока, пропускаемого стеклом, к общему падающему световому потоку) для чистого стекла составляет приблизительно 90%.

Отражение происходит по-разному в зависимости от свойств объекта: если его поверхность идеально гладкая - происходит зеркальное отражение; если шероховатая - диффузное, подчиняющееся закону Ламберта. Максимальный коэффициент отражения имеет белый, только что выпавший снег:  =98%. Минимальный – черный бархат:  =1%. Тогда максимальный контраст, под которым понимают отношение максимальной яркости (освещенности) предмета к минимальной k = L_max/L_min, для одновременно наблюдаемых объектов в природе не превышает 100.

Т онирование стекол автомобиля представляет серьезную угрозу безопасности дорожного движения, так как существенно ограничивает видимость, особенно в сумерки. Технический регламент Таможенного Союза (ГОСТ 32565-2013) требует, чтобы «светопропускание ветрового стекла и стекол, через которые обеспечивается передняя обзорность для водителя, составляло не менее 70%». Уровень тонировки задних боковых стекол при этом не оговаривается. В верхней части ветрового стекла допускается наличие светозащитной полосы шириной не более 14 см. Проверить процент тонировки стекол «на глазок» инспектор ГИБДД не имеет права. Контролировать светопропускную способность можно только с использованием сертифицированных приборов. Наказание за нарушение данного пункта ПДД, согласно статье 12.5 ч.3, сейчас составляет 500 рублей. Новый законопроект предлагает увеличить этот штраф минимум до 1500 рублей, а при повторном нарушении - уже до 5000 рублей,

Устройство и работа прибора

Прибор представляет собой носимый комплект с питанием от штатного аккумулятора или от аккумулятора автомобиля через прикуриватель. В каждом конкретном случае используется соответствующий кабель из комплекта прибора. Прибор вместе со штатным аккумулятором и кабелем к нему уложен в поясную сумку и может быть оперативно развернут на открытом воздухе. Источником излучения служит лампа накаливания ОП 6,3-0,22. Приемником излучения служит фотодиод ФД 263-01, перед которым установлен светофильтр СЗС-21, корректирующий диапазон спектральной чувствительности фотоприемника в видимой области спектра.

Измеренная величина светового коэффициента пропускания выводится на цифровой индикатор.

Прибор содержит схему индикации разряда аккумулятора. При снижении напряжения на аккумуляторе до величины 10,5 В световой индикатор начинает мигать с частотой 1-2 Гц. Для зарядки аккумулятора, входящего в состав прибора, служит зарядное устройство ИЭВ8-1215.Время заряда разряженного аккумулятора составляет 2 часа.

ВНИМАНИЕ! Не допускайте работы прибора при мигающем индикаторе, так как это приведет к выходу из строя аккумулятора.

Конструкция прибора

Измеритель светового коэффициента пропускания состоит из фотоприемника и излучателя (рис. 4).

Фотоприемник выполнен в пластмассовом корпусе 1, состоящим из 2-х частей, в котором закреплены с одной стороны кольцевой магнит 2 со светофильтром 3 (СЗС-21), а с другой стороны - плата 4 с индикацией, кнопками управления и фотодатчиком. В корпусе 5 излучателя установлена лампа накаливания 6 с рассеивающим матовым стеклом и кольцевой магнит 7.

К омплектность

Состав системы измерения светопропускания автомобильных стекол приведен в табл. 1.

Таблица 1

Обозначение	Наименование	Кол	Заводской номер	Примечание
УШ2.770.002	Измеритель коэффициента светопропускания	1	12234
УШ6.251.010	Поверочное кольцо	1
	Аккумулятор	1
	Сумка поясная	1
УШ4.854.667	Кабель к аккумулятору	1
УШ4.854.588	Кабель к "прикуривате­лю"	1
	Зарядное устройство ИЭВ8-1215	1
УШ2.770.002РЭ	Руководство по экс­плуатации	1