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.

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.

L - расстояние от источника, м; I₁, I₂ - показание микроамперметра при открытом и закрытом окне щитка, Δ I - 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).

Δ Е = Е_р – Е

Таблица № 4. Угловая погрешность фотоэлемента.

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

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

К_Т2=Е_р/Δ Е - 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?