Визначення експериментальним і аналітичним шляхом кількісних характеристик світлового середовища від точкових джерел світла на моделі освітлювальної установки

Мета роботи: набуття практичних навиків вимірювання і розрахунку горизонтальної освітленості в приміщенні.

Основні теоретичні відомості

Теорія розрахунків: Освітленість на розрахунковій поверхні (рівень столів) у приміщенні складається із складової Е_пр, що безпосередньо впала від джерел, й освітленості багаторазового відбиття (БРВ):

Е=Е_пр+Е_брв. (4.1)

Для точкових джерел світла пряма освітленість у точці визначається відповідно до [1] за формулою

, (4.2)

де А – точка, в якій здійснюється вимірювання;

1 - найкоротша відстань від джерела світла (ДС) до розрахункової точки, м;

a – кут між напрямом на джерело та нормаллю до поверхні; І_а - сила світла в напрямку a, Кд.

При вирішенні задачі в декартовій системі координат:

(4.3)

де х, у, z - координати точки А;

x _i, у _i та z _i - координати джерел світла;

І _a - сила світла і-го джерела світла d напрямку точки А, визначається згідно [2].

Освітленість від усіх ДС:

. (4.4)

Розрахунок освітленості від БРВ здійснюють згідно з [ 1 ]:

(4.5)

де S_p – площа розрахункової поверхні, м² (S_p=a х b);

Ф_брв – потік багаторазового відбиття, що впав на розрахункову поверхню, Лм;

Ф_БРВ=Ф_р-Ф¢ _р (4.6)

де Ф¢ _р – потік, що безпосередньо впав на розрахункову поверхню, Лм;

Ф_р – потік, визначений згідно з [ 1 ] за формулою

Ф_р =АФ¢ _с+ВФ¢ _ст+СФ¢ _р, (4.7)

де А, В, С – коефіцієнти, що визначаються за [1, стр.211];

При визначенні А, В, С використовують коефіцієнти відбиття стін, стелі, розрахункової площини.

Середньозважений за площиною коефіцієнт відбиття стін r _ст, визначається з формули

, (4.8)

де r_скла – коефіцієнт відбиття скла (0, 04);

r_ст – коефіцієнт відбиття стін (0, 5);

h – висота приміщення, м;

b – ширина і довжина приміщення, м.

(4.9)

де Ф'_рі - потік на розрахункову площину від і-го ДС.

Вважаємо, що оскільки ДС розташовані на стелі макета, то можна прийняти Ф'_с=0.

Ф'_cт= Ф_È – Ф'_р (4.10)

де Ф_È – потік від усіх ДС в нижню півсферу, лм.

Ф'_È = (4.11)

, (1.30)

де І_ср – середня сила світла в межах кута a₁ a₂згідно з [2];

Завдяки тому, що всі світлові прилади однотипні, маємо:

Ф_È =n× Ф_{È і} (4.12)

Прилади, обладнання та вихідні дані.

У роботі використовується фізична модель ОУ з такими світлотехнічними параметрами: а=0, 3 м; b=0, 5 м; h_столу=0, 04 м; S_столу =0, 027 м². Як джерело світла використовують лампи розжарювання, КСС яких вважається рівномірною, тобто І _о =І _a

І_о = 8 кд, U _ж = 36 В U _ж – напруга живлення, В.

Таблиця 4.1.– Координати джерел світла (ЛР), м

Таблиця 4.2 – Координати контрольних точок, м

Приймачами випромінювання є фоторезистори ФСК-6 (принципові схеми вмикання приймачів наведено на рис.4.1, 4.2).

Реєструючим приладом є мікроамперметр типу Ф-195.

Рис. 4.1 – Розташування фоторезисторів у макеті

Рис. 4.2 – Принципова схема вмикання фоторезисторів ФСК-6

Рис. 4.3 – Принципова схема підключення джерел світла (ЛР)

Хід роботи

1. Ввімкнути мікроамперметр.

2. Ввімкнути тумблер " Сеть".

3.Тумблером " ЛН1" (" ЛН2", " ЛН1+ " ЛН2") вимкнути відповідну групу світильників.

4. Підключити відповідний приймач (вмикання кожного з приймачів випромінювання здійснюється перемиканням галетного перемикача " Фоторезисторы").

5. Визначити фоновий струм кожного фоторезистора.

6. Зняти показання амперметра.

7. Результати занести в табл. 1.6 (виміри провести не менше трьох разів).

8. Аналогічні виміри провести з усіма приймачами за наведеним алгоритмом.

9. Виконати перерахунок з урахуванням фонового струму (розрахунок виконати з урахуванням ціни поділу мікроамперметра).

10.Використовуючи залежності E = f (I) (додаток В), визначити освітленість.

11. Занотувати схеми вмикання ДС в різних режимах.

Завдання

1. Розрахувати величину Е_г у контрольних точках 1, 2, 3, 4від усіх ДС.

2. Провести порівняльний аналіз розрахованих і виміряних величин.

3. Записати висновки. Визначити відносну похибку (результати занести в табл. 1.8).

Контрольні запитання

1. Нормування освітленості (пряме і непряме).

2. Методика нормування освітленості згідно з ДБН В.2.5–28–2006

3. Дати визначення освітленості, світловому потоку, силі світла.

4. Точковий метод розрахунку освітленості.

5. Суть методу БРВ (багаторазового відбиття).

6. Визначення потоку від точкового джерела світла на прямокутну площину за методами Дубінкіна, Джонса-Нейдхарта та методом сітки.

7. Класифікація систем освітлення.

8_. Типи ДС.

9.Якісні й кількісні характеристики світлового середовища.

10. Порядок виконання роботи.

Таблиця 4.3 – Експериментальні дані

Примітка: перший режим – вмикається тумблер «ЛН1», другий – «ЛН2», а третій «ЛН1» і «ЛН2» разом.

Таблиця 4.4 – Варіанти розрахункових завдань

Таблиця 4.5 – Таблиця результатів (узагальнена)

Контрольні запитання

1. Порядок знаходження Е_брв (алгоритм).

2. Як знайти Ф¢ _р (потік, що впав на розрахункову площину).

3. Пояснити розбіжність Е_вим і Е_роз (результат, який здобуто вимірами, і результат, здобутий розрахунком).

4. Розкрити похибку розрахункового методу.

5. Розкрити похибку розрахункових даних.

6. Розкрити похибки, закладені в розрахунок освітленості (Е_пр і Е_брв)·

7. Розкрити похибки вимірів.

8. Похибка апаратно-схемної частини установки.

9. Похибка, зв'язана із сприйняттям випромінювання приймачем.

10. В чому полягає метод Дубінкіна?

11. навести порядок розрахунку цим методом.

12. Назвати шляхи вдосконалення вимірювальної частини установки, що приведуть до зменшення розбіжності виміряних і розрахованих результатів.

13. Де більша похибка – Е_вим чи Е_роз і чому?