2. Экспериментальная часть

2.1. Установка

Учебный стенд для исследования освещенности рабочих мест, находящихся в помещении, представляет собой стол, на котором расположены приборы: пульсметр-люксметр «ТКА-пульс», цифровой фотометр (люксметр-яркомер) ТКА-04/3, люксметр-яркомер ТКА-ПК, монитор компьютера.

2.2. Меры безопасности

В данной лабораторной работе используются приборы, работающие от батарей напряжением 9 В. Специальных мер по обеспечению требований безопасности не требуется, так как электрические напряжения в приборах не превышают 12 В.

При включении компьютера в сеть следует соблюдать требования безопасности при работе на ПЭВМ.

2.3. Приборы

2.3.1. Пульсметр-люксметр «ТКА-пульс»

Прибор предназначен для измерения пульсации и освещенности в видимой части спектра, создаваемой искусственными или естественными источниками, расположенными произвольно относительно приемника. Внешний вид пульсметра-люксметра «ТКА-пульс» приведен на рис. 1.

Рис. 1. Внешний вид пульсметра-люксметра «ТКА-пульс»:

1 – измерительный блок; 2 – фотометрическая головка

Технические данные:

Диапазон измерения:

- освещенности, лк ................................................ 10…200 000;

- коэффициента пульсации, % ..................................... 1…600.

Предел допустимого значения основной относительной погрешности измерения:

- освещенности, % ......................................................... 8,0;

- коэффициента пульсации, % ..................................... 10,0.

Время непрерывной работы прибора, ч, не менее …….. 8,0.

Рабочие условия эксплуатации прибора:

- температура окружающего воздуха...................от 0 до 40;

- относительная влажность воздуха, %.......................6515;

- атмосферное давление кПа ...................................86…107.

Устройство и принцип работы

Принцип работы прибора заключается в преобразование фотоприемным устройством излучения в электрический сигнал с последующей обработкой его микроконтроллером и цифровой индикацией числовых значений коэффициента пульсаций в % и освещенности в лк.

Конструктивно прибор состоит из двух функциональных блоков: электронно-оптического блока и блока обработки сигнала, связанных между собой многожильным гибким кабелем.

На измерительном блоке расположены следующие органы управления и индикации:

- цифровой индикатор (дисплей), который имеет две строки по 16 разрядов;

- переключатель питания «ВКЛ/ВЫКЛ»;

- кнопки управления «HOLD»;

- разъем типа DB-9M.

Разъем используется для обслуживающих операций на предприятии-изготовителе. На задней стенке измерительного блока расположена крышка батарейного отсека.

Подготовка прибора к работе

До начала работы с прибором потребитель должен внимательно ознакомиться с назначением прибора, его техническими данными и характеристиками, устройством и принципом действия, а также с методикой проведения измерений.

Эксплуатация прибора допускается только в рабочих условиях, указанных выше.

В первую очередь следует проверить наличие элемента питания. Для этого необходимо открыть крышку батарейного отсека и при необходимости установить элемент питания. Если при включении прибора (или в ходе измерений) в поле индикатора появится надпись о разряде батареи, то необходимо произвести замену элемента питания.

Порядок работы

1. Включите прибор.

2. На экране после включения появляется надпись фирмы производителя и название прибора.

3. Следующая надпись рекомендует произвести затемнение датчика прибора и нажать кнопку «HOLD». Это необходимо для правильного обнуления прибора. Процесс обнуления сопровождается надписью на индикаторе: «ПОДОЖДИТЕ, ИДЕТ ИЗМЕРЕНИЕ».

ВНИМАНИЕ: засветка измерительной части во время обнуления приводит к неправильным измерениям в последствии.

4. После пропадания предупреждающей надписи прибор переходит в основной режим измерений. Первая строка «Е =» выводит текущую освещенность в лк, во второй строке «Кп =» – коэффициент пульсаций светового потока в %.

5. В правом поле первой строки загорается символ – «батарейка», информирующий о ёмкости батареи питания, рис. 2.

1)	2)	3)	4)	5)	6)

Рис. 2. Информация о ёмкости батареи питания на экране прибора:

1 – полная емкость батареек; 2 – минимально допустимая емкость батареек;

3…6 – промежуточные состояния разряда батареек

6. Расположите фотометрическую головку прибора параллельно плоскости измеряемого объекта. Проследите за тем, чтобы на окно фотоприемника не падала тень от оператора, производящего измерение, а также тень от временно находящихся посторонних предметов.

Подождите пару секунд и считайте с цифрового индикатора измеренное значение.

7. При увеличении сигнала, создаваемого источником светового потока, в строке Е происходит автоматический переход численного значения освещенности в клк. При выходе за пределы измерений освещенности появиться надпись: «ОСВЕЩЕНИЕ ИЗБЫТОЧНО».

8. Для запоминания измеренного показания на индикаторе прибора необходимо кратковременно нажать кнопку «HOLD». В правом поле индикатора появится буква «Н». Для продолжения измерений еще раз нажать кнопку «HOLD».

9. Если при включении прибора (или в ходе измерений) в поле индикатора появится надпись о разряде батареи: «ЗАМЕНИТЕ БАТАРЕЙКУ», то необходимо произвести замену элемента питания.

10. После окончания работы выключите прибор.

2.3.2. Цифровой фотометр (люксметр-яркомер) ТКА-04/3

Прибор предназначен для измерения освещенности и яркости в видимой части спектра, создаваемой искусственными или естественными источниками, расположенными произвольно относительно приемника. Внешний вид люксметра-яркомера ТКА-04/3 приведен на рис. 3

Люксметр/яркомер «ТКА-04/3» предназначен для:

- измерения освещенности в видимой области спектра, создаваемой искусственными или естественными источниками, расположенными произвольно относительно приемника, в лк;

- измерения яркости накладным методом ТВ-кинескопов, дисплейных экранов и самосветящихся протяженных объектов в кд/м².

Рис. 3 Внешний вид цифрового фотометра (люксметра-яркомера) ТКА-04/3

Прибор может быть использован:

- для проведения санитарных световых обследований рабочих мест производственных помещений;

- для проведения санитарных световых обследований рабочих мест с видеодисплейными терминалами и персональными электронно-вычислительными машинами на соответствие требованиям санитарных правил и норм СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03 [2].

Прибор также может быть использован в других областях науки и техники для измерения освещенности и яркости.

Принцип работы прибора заключается в преобразовании фотоприемными устройствами оптического излучения в числовые значения освещенности (лк) и яркости (кд/м²).

Технические данные:

Диапазоны измерения:

- освещенности .............. 10…200 000 лк;

- яркости ........................ 10…200 000 кд/м².

Пределы измерений:

1) 2 000 (лк, кд/м²);

2) 20 000 (лк, кд/м²);

3) 200 000 (лк, кд/м²).

Переключение пределов производится вручную.

Дополнительная погрешность канала измерения освещенности и яркости за счет изменения температуры окружающего воздуха в диапазоне рабочих температур на каждые 10°С не более 3%.

Отклонение показаний прибора от «0» при закрытых входных окнах не больше ±5 единиц младшего разряда.

Внимание! При измерении величин, меньших 100 единиц младшего разряда, необходимо из измеренной величины вычитать отклонение показаний прибора от «0» при закрытых входных окнах фотоприемников.

Предел допускаемого значения основной относительной погрешности измерения освещенности не более 8%.

Предел допускаемого значения основной относительной погрешности измерения яркости не более 10%.

Вид индикации – жидкокристаллический индикатор.

Время непрерывной работы прибора, ч, не менее........8,0.

Рабочие условия эксплуатации прибора:

- температура окружающего воздуха, °С...............от 0 до 40;

- относительная влажность воздуха при температуре окружающего воздуха 25 °С, %, не более..98;

- атмосферное давление, кПа...................................80-110

Напряжение питания ................9 В.

Для питания прибора используется батарея типа "Крона" ТУ 16-729.060-91.

Устройство и принцип работы

Конструктивно прибор состоит из двух функциональных блоков: фотометрической головки и блока обработки сигнала, связанных между собой многожильным кабелем. В фотометрической головке расположены фотоприемные устройства для регистрации излучения. На измерительном блоке расположен переключатель режимов работы и жидкокристаллический индикатор (далее ЖКИ).

На задней стенке фотометрической головки расположен батарейный отсек.

Порядок работы

Перед началом измерений убедитесь в работоспособности элемента питания. Если при любом из выбранных режимов измерений в поле индикатора появится символ, индицирующий разряд батареи, то необходимо произвести замену элемента литания.

Включение прибора и выбор режима измерения производится путем установки переключателя в соответствующее положение.

Появление на ЖКИ символа «1...» информирует о превышении значением измеряемого параметра установленного диапазона.

При измерениях яркости более 2000 кд/м² и освещенности более 2000 лк необходимо перевести переключатель в положение « 10», при этом показания прибора необходимо умножить на 10.

При измерениях яркости более 20 000 кд/м² и освещенности более 20 000 лк необходимо перевести переключатель в положение « 100», при этом показания прибора необходимо умножить на 100.

Перед измерением малых значений (менее 100 единиц младшего разряда) следует определить темновую ошибку прибора при закрытом входном окне, которую затем необходимо вычитать из измеренной величины.

Измерение освещенности (режим люксметра).

Расположите фотометрическую головку прибора параллельно плоскости измеряемого объекта. Проследите за тем, чтобы на окна фотоприемников не падала тень от оператора, производящего измерения, а также тень от временно находящихся посторонних предметов.

Включите прибор в режим работы «ОСВЕЩЕННОСТЬ» и считайте с цифрового индикатора измеренное значение освещенности.

Измерение яркости (режим «яркомера»).

При измерении яркости протяженных объектов расположите фотометрическую головку прибора параллельно измеряемой плоскости на расстоянии 1…4 мм. Входные окна фотоприемников должны быть обращены по направлению к измеряемой поверхности.

При измерении яркости экранов видеодисплеев терминалов и экранов мониторов персональных электронно-вычислительных машин расположите фотометрическую головку прибора параллельно плоскости экрана на расстоянии 1…4 мм. Входные окна фотоприемников должны быть обращены по направлению к плоскости экрана, при этом диаметр измеряемой площадки не превышает 7…9 мм.

Включите прибор в режиме работы «ЯРКОСТЬ» и считайте с цифрового индикатора измеренное значение яркости.

2.3.3. Люксметр-яркомер ТКА-ПК

Назначение прибора, технические данные, устройство, принцип действия, подготовка прибора к работе и порядок работы с прибором аналогичны прибору «Цифровой фотометр (люксметр-яркомер) ТКА-04/3». Внешний вид люксметра-яркомера ТКА-ПК приведен на рис. 4

Рис. 4 Внешний вид люксметра-яркомера ТКА-ПК