Фотометрия

Цепь работы: овладеть методикой измерения освещённости Оценить погрешность измерения.

Задание: Со светоизмерительной лампой типа R-63 исследовать закон квадрата расстояния для освещённости при заданном интервале расстояния и начальной точкой отсчёта (табл. 2.2) В контрольной точке, расположенной вблизи двухметровой отметки, снять зависимость фототока от угла падения луча на фотоэлемент с полусферической и плоской насадкой. Изучить конструкции светоизмерительных приборов.

Программа и методика исследования

1. Изучить принцип работы и конструкции фотоизмерительных приборов, используя инструкции к приборам и литературу [1,2] Дать краткое описание и принципиальные схемы исследуемых приборов и фотоэлементов

2. Ознакомиться со светоизмерительной скамьёй. Дать в отчёте её общую и принципиальную схемы (рис 21; 2 2).Вписать в табл 0 1 и 0.2 данные приборов и объектов исследований

3. Провести замеры освещённости в точках указанных в задании, с помощью коррелированного селеновового фотоэлемента. Коэффициент ослабления полусферической насадки определяется по отношению

; К₀ принять равным 3. (11.1)

Фотоэлемент 5 устанавливается в первой от лампы заданной точке параллельно плоскости щитка 3

Включить стенд выключателем QF и реостатом R установить напряжение равное номинальному напряжению исследуемой лампы

Таблица 11.1. Характеристика светоизмерительной лампы.

Тип	Мощность, Вт	Номинальное напряжение лампы, В	Осевая сила света, кд
R-63	60	230	156

№ группы	Интервалы, м	№ бригады.
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
		первая точка, м
1	0,40	0,90	0,95	1,00	1,05	1,10	1,15	1,20	1,25	1,30	1,35	1,40	1,45
2	0,45	1,05	1,10	1,15	1,20	1,25	1,30	1,35	1,40	1,45	1,50	1,95	1,00
3	0,50	1,00	1,05	1,10	1,15	1,20	1,25	1,30	1,35	1,40	1,45	0,90	0,95

Рис. 11.1. Измерительная скамья: 1- блок питания с автоматом QF; 10 – регулировочный реостат; 2 – светоизмерительная лампа; 3 - щиток с окном “0”; 4 – заслонка окна; 5 – фотоэлемент; 6 – микроамперметр с переключателем; 7 - направляющие рейки; 8 – угломер.

Рис. 2.2. Электрическая схема стенда.

EL - образцовая лампа, BL - коррегированный фотоэлемент.

В каждой точке проводятся два замера с открытым и закрытым окном щитка. При этом необходимо следить , чтобы во время каждого такого замера освещённость в помещении лаборатории не изменялась Данные замеров заносятся в табл. 11.3. Количество точек замера определяется интервалом и длиной скамьи.

Таблица 11.3. Измерение освещённости фотоэлемента.

№ точки	L	I1	I2	ΔI	E	Eр	ΔE	ΔE%
Ед. изм.	м	мкА			лк			%
1
2
3
4
5

L - расстояние от источника, м ; I₁, I₂ - показание микроамперметра при открытом и закрытом окне щитка, ΔI - разность этих показаний, умноженная на коэффициент ослабления К_о.

4. Определить освещенность по показаниям микроамперметра:

где К_фэ=133 мкА/лм - чувствительность фотоэлемента;

Афэ=25∙10^-4, м² –площадь фотоэлемента.

Погрешность не должна превышать ±10%.

5. Далее проводится измерение показаний микроамперметра при различных углах падения света без полусферического рассеивателя и с ним Данные заносятся в табл.11.4. При этом (113)

где I_ά=0 - осевая сила света источника кд (табл. 11.4).

β - угол падения луча на фотоэлемент.

Строится график Е_p = f(β) значение Е наносится условными знаками (“Δ”, ”*”). При использовании полусферической насадки следует учесть К₀. Построить так же Зависимость Е_p = f(L).

ΔЕ = Е_р – Е

Таблица № 4. Угловая погрешность фотоэлемента.

	Угол падения β	0	10	20	30	40	50	60	70	80
	Ер
Плоская насадка	I1
	I2
	ΔI
	Е
	ΔЕ%
Полусферическая насадка	I1
	I2
	ΔI
	Е
	ΔЕ%

6. Провести проверку люксметров в лаборатории Проверка производится на фотометрической скамье вблизи отметки - 2м: в выбранной точке устанавливается фотоэлемент люксметра и проводится измерение освещенное: при открытом Е₀ и закрытом Е₃ окне щитка. Данные измерения и вычисления тарировочных коэффициентов вносятся в табл. 11.5.

Таблица 11.5. Тарировка люксметров L=____м; Е_р=____лк

тип прибора	Ю-16	Ю-117	ЛКП
№
Е0, лк
Е3, лк
ΔЕ, лк
КТ2

В таблице 11.5. ΔЕ=Е₀-Е₃ (включена и выключена лампа).

К_Т2=Е_р/ΔЕ - тарировочный коэффициент люксметра.

Ер - освещенность из табл. 11.3 для выбранной точки.

Пояснения к работе

Освещенность в какой-либо точке плоскости от точечного источника пропорциональна силе света в направлении этой точки, косинуса угла падения луча на плоскость и обратно пропорциональна квадрату расстояния между источником и точкой (формула 11.3).

При замерах отклонения от этого закона возможны из-за:

а) неточных измерений углов и расстояний;

б) неправильного и неполного учета засветок;

в) отсутствия линейности измерительной схемы;

г) при значительных углах β из-за шероховатостей поверхности фотоэлемента измеряется освещенность не плоскости , а объемного тела

В последнем случае погрешность может быть уменьшена применением специальных насадок Селеновые фотоэлементы быстро" утомляются", имеют линейность только при R_нар = 0, "стареют" Поэтому при любом их использовании необходима тарировка или подстройка.

Контрольные вопросы

1. Дайте полную классификацию фотоэлементов по селективности Каковы спектры чувствительности этих фотоэлементов?

2. Как классифицируются селективные фотоэлементы?

3. Схема включения и работа фотоэлемента с внешним фотоэффектом

4. Схемы включения и работа вентильного фотоэлемента. Режим фотогенератора и фотодиода.

5. Основной закон светотехники. Снабдите формулировку рисунком.

6. Что такое сила света, сила излучения?

7. Перечислите известные Вам приборы для измерения облученностей , выпускаемые промышленностью и расскажите общие принципы их работы

8. Что такое освещенность, облученность'?

9. Если известны все светотехнические параметры бактерицидной лампы, как измерить бактерицидную облученность с помощью люксметра?

10. При измерении люксметром облученности в бактерицидных, витальных и фитоустановках, какие нужно учесть погрешности и как?