Проблема измерения освещенности от искусственных источников

Одна из главных проблем при измерении освещенности - это невозможность измерить люксметром освещенность и пульсации от искусственных источников света в светлое время суток. Естественная освещенность, создаваемая окнами, прозрачным световыми проемами и т.п. серьезно искажает результаты измерений. Усугубляет ситуацию тот факт, что днем световые проемы являются источником света, а в темное время суток - как правило, поглощают его, в отличие от прочих поверхности (особенно, если они светлых тонов). Таким образом, большое значение коэффициента естественной освещенности (КЕО) в помещении делает его более комфортным…. Но! Только в светлое время суток. В темное время суток такое помещение требует дополнительного искусственного освещения.
Поэтому, методики измерения освещенности и пульсаций требуют производить измерения при отсутствии естественного освещения. То есть, перед измерением освещенности помещений необходимо провести в нем плотное затемнение всех световых проемов. Если такой возможности нет, (например, здания с большой площадью остекления), то измерять освещенность разрешается проводить только в темное время суток. Отсюда возникают сразу несколько проблем:

• невозможность проводить измерения искусственной освещенности в северных регионах с большой продолжительностью светового дня летом;
• ограничения доступа на предприятия и организации в вечернее и ночное время;
• необходимость работы персонала измерительной лаборатории в ночное время

Как измерить освещенность и пульсации в светлое время суток.

Измерить освещенность люксметром в светлое время суток, все-таки можно, если учитывать тот факт, что значение освещенности величина аддитивная. То есть, значения освещенности от всех источников света в точке измерения складываются:

$$E = \sum\limits_{i = 1}^N {{E_i}}$$

Тогда, зная естественную (Е amb) и общую освещенность (Е sum) в точке измерения, можно вычислить искусственную освещенность (Е art) по формуле:

$${E_{art}} = {E_{sum}} - {E_{amb}}$$

Пример расчета искусственной освещенности с учетом наличия естественного освещения.

Однако, измерить пульсацию освещения в светлое время суток такой способ измерения не поможет. Коэффициент пульсации освещенности рассчитывается по формуле:

$${K_p} = \frac{{{E_{\max }} - {E_{\min }}}}{{2{E_{med}}}} = \frac{{{E_{\max }} - {E_{\min }}}}{{2\frac{1}{T}\mathop \smallint \nolimits_0^1 E\left(t \right)dt}}$$

Рассмотрим следующий пример. Пусть у нас имеется рабочее место (РМ), освещаемое искусственным и естественным источниками света. При этом:

• средняя общая освещенность составляет Е sum =750лк с максимальным значением
  Е sum.max =900лк и минимальным - Е sum.min =600лк;
• постоянная фоновая естественная освещенность через световые проемы составляет Е amb =400лк;
• при отсутствии естественного освещения средняя искусственная освещенности от ламп составляет Е art =350лк с максимальным и минимальным значениями соответственно Е art.max =500лк и Е art.min =200лк.

Очевидно, что в светлое время суток, используя обычный люксметр , мы сможем измерить только общую освещенность Е sum (с включенными лампами) и естественную освещенность Е amb (с выключенными лампами). Зная значения Е sum и Е amb , мы можем вычислить значение искусственной освещенности Е art:

$${E_{art}} = {E_{sum}} - {E_{amb}} = 750 - 400 = 350\;lx$$

что соответствует значению освещенности от искусственных источников в отсутствии естественного освещения.
При этом, на обычном люксметре-пульсметре мы сможем получить коэффициент пульсации только для суммарной освещенности, рассчитанный по формуле:

$${K_{p.sum}} = \frac{{{E_{sum.\max }} - {E_{sum.\min }}}}{{2{E_{sum.med}}}} = \frac{{900 - 600}}{{2 \times 750}} = \frac{{300}}{{1500}} = 0.2\;\left({20\% } \right)$$

Однако, нам нужно измерить коэффициент пульсации искусственного освещения, который составляет:

$${K_{p.art}} = \frac{{{E_{art.\max }} - {E_{art.\min }}}}{{2{E_{art.med}}}} = \frac{{500 - 200}}{{2 \times 350}} = \frac{{300}}{{700}} = 0.43\;\left({43\% } \right)$$

Мы видим, что обычном люксметре-пульсметре в светлое время суток мы получим заниженный коэффициент пульсации (в нашем примере получим 20% вместо реальных 43%).
Для того, чтобы получить истинное значение К п, в формуле расчета коэффициента пульсации нужно учесть наличие естественного фона. Тогда расчет К п будет выглядеть так:

$${K_{p.art}} = \frac{{({E_{sum.\max }} - {E_{amb}}) - \left({{E_{sum.\min }} - {E_{amb}}} \right)}}{{2\left({{E_{sum.med}} - {E_{amb}}} \right)}} =\\= \frac{{\left({900 - 400} \right) - \left({600 - 400} \right)}}{{2\left({750 - 400} \right)}} = \frac{{500 - 200}}{{2 \times 350}} = \frac{{300}}{{700}} = 0.43\;\left({43\% } \right)$$

НО! Фактически ни один люксметр-пульсметр не умеет учитывать значение естественной освещенности при измерении пульсаций и поэтому не могут применяться для их измерения в светлое время суток.

Профессиональный измеритель освещенности еЛайт01 - это единственный прибор, учитывающий при расчете коэффициента пульсации значение естественного фона освещенности. Этот режим реализован в стандартной поставке прибора и для него не нужна отдельная методика измерений освещенности.

Методика измерения освещенности и пульсаций при наличии естественного освещения.

Для люксметра-пульсметра-яркомера еЛайт01 разработана специальная методика измерения освещенности и пульсации в светлое время суток, которая также дополнительно включает в себя методику измерения коэффициента естественной освещенности (КЕО) и расчет неопределенности результатов измерений освещенности. Эта методика включена в стандартное руководство по эксплуатации прибора еЛайт01.
При выполнении измерений освещённости и пульсаций в соответствии с руководством по эксплуатации прибора комбинированного еЛайт01 (по СВМТ.424179.001 РЭ) выполняют следующие операции:

1. включают осветительные установки не менее чем за 20 мин. до начала измерений;
2. производят контроль напряжения в электрической сети питания осветительных установок;
3. размещают датчик измерителя освещенности еЛайт01 в точке измерения;
4. производят измерения уровня суммарной освещенности Ео в точке измерения;
5. выключают осветительные установки и производят измерение уровня фоновой освещенности с целью контроля ее уровня и стабильности в течение 15 сек. Следует убедиться, что максимальный результат измерения новой освещенности отличается от его минимального значения не более чем на 10%;
6. если уровень и стабильность фоновой освещенности удовлетворяют требованиям методики измерений, то на приборе включают режим измерения освещенности с учетом естественного фона;
7. выжидают время, необходимое прибору для измерения фонового уровня освещенности, до появления показаний на дисплее прибора;
8. включают осветительные установки, считывают результаты измерения освещенности и коэффициента пульсации с учетом фоновой освещенности;

В процессе измерений, выполняемых в нескольких точках, необходимо периодически - не реже чем через каждые 15 мин. контролировать стабильность уровня фонового освещения.

Режим измерения освещенности люксметром еЛайт01 с учетом естественного освещения.

В люксметре-пульсметре-яркомере еЛайт01 реализован уникальный режим измерения освещенности и пульсаций от искусственных источников света в светлое время суток. Методика измерений (СВМТ.424179.001 МИ) с учетом естественного фона содержится в Приложении Г руководства по эксплуатации. Приведем краткое описание этого режима:
1) Запуск измерения освещенности и пульсаций с учетом естественного фона осуществляется путем остановки текущего измерения нажатием на кнопку «КВАДРАТ» пульта БОИ-01.

2) Из появившегося меню управления измерением выбираем пункт «Учёт фона» и нажимаем кнопку «Ок». Перед запуском режима измерений с учётом фона необходимо оставить только источник фоновой освещённости (то есть, выключить все искусственные источники света). После запуска режима измерений с учётом фона, прибор на первом этапе, в течение 10 секунд, переходит в режим измерения и усреднения фонового значения освещённости.

После запуска режима измерения с учётом фона, в статус-баре появляется мигающий значок «ФОН», информирующий пользователя, включении данного режима.
ВНИМАНИЕ!!! При измерении усреднённого фонового значения освещённости категорически запрещается совершать действия, которые могут привести к искажению результата его измерения. Например:

• менять положение ИГ,
• включать/выключать источники света,
• открывать/закрывать оконные и дверные проёмы,
• перемещение предметов и людей в окрестностях точки измерения,
• и т.п.

После окончания измерения фоновых значений освещённости, пульт БОИ-01 переходит в режим отображения уровня общей освещённости за вычетом только что измеренного значения фоновой освещённости.
Т.к. на данном этапе выключенные источники света ещё не включены, то показания освещённости равны нулю (или близки к нему).

3) Наконец необходимо включить искусственное освещение. После включения источников света, на экран БОИ-01 первой строке будет выводиться значение освещённости, полученной в результате вычитания из общего уровня освещённости уровня фоновой освещённости. Во второй строке представлено значение пульсаций включённых источников света, которое рассчитывается ПОСЛЕ(!) вычитания фоновых значений, что позволяет избежать искажения коэффициента пульсаций при использовании метода вычитания фона «вручную».

4) Выход из режима «Учёт фона» осуществляется через останов измерения нажатием клавиши «Квадрат» и выбором пункта меню «Нормальный режим».

Также, выход из режима «Учёт фона» возможен выбором другого режима работы.

ВНИМАНИЕ!!! Функция «Учёт фона» обеспечивает достоверность проведённых измерений ТОЛЬКО при соблюдении следующих условий:

• измерения фона и последующей общей освещённости производятся в одной точке пространства;
• при измерениях исключены перемещения и смена ориентации ИГ;
• при измерении исключены колебания значений фона;
• измерение фона и последующее измерение общей освещённости должны быть проведены в максимально возможное короткое время, чтобы минимизировать неизбежные изменения фона во времени.

Измерение искусственной освещённости и коэффициента пульсаций в присутствии естественного освещения

Измерение искусственной освещённости и коэффициента пульсаций в присутствии естественного освещения.

Измерение искуственной освещенности в дневное время.

В МУК 4.3.2812-10 устанавливаются требования, что допускается производить измерения искусственной освещённости и коэффициента пульсаций только, если естественный фон освещённости в обследуемой точке не превышает 10% от измеряемой искусственной освещённости. То есть это означает, что для большинства помещений с внешними окнами такие измерения должны проводиться в тёмное время суток. Такие требования введены для того, чтобы устранить влияние на результаты измерений естественного дневного освещения.

Наличие в обследуемых помещениях окон даже относительно небольших размеров приводит к существенному искажению результатов измерений искусственной освещённости и коэффициента пульсаций, особенно в солнечные дни.

Возможность проведения измерений искусственной освещённости и пульсаций в тёмное время суток зачастую осложняется ещё и тем фактом, что на многие объекты доступ в нерабочее или ночное время закрыт. При этом отсутствует возможность организовать персонал этих объектов для предоставления доступа на них в ночное время.

Ещё одним препятствием для проведения измерений искусственной освещённости и её коэффициента пульсаций в тёмное время суток, является полярный день, устанавливающийся летом во многих северных регионах России. Круглосуточное присутствие солнечного света делает невозможным проведение таких измерений в течение нескольких месяцев.

Измерения освещённости с вычитанием естественного фона.

Решением проблемы наличия естественного фона при проведении измерений искусственной освещённости могли бы служить измерения при закрытых светонепроницаемыми материалами окнах (шторы, жалюзи, ставни и т.п.). Однако далеко не всегда существует возможность закрыть оконные проёмы, особенно в производственных, общественных и офисных зданиях с большой площадью остекления.

В таких случаях единственным способом провести измерения искусственной освещённости остаётся метод вычитания естественного фона из значения общей (суммарной) освещённости. В основе этого метода лежит тот факт, что в каждой точке пространства результирующая освещённость представляет собой сумму всех освещённостей, создаваемых в данной точке каждым отдельным источником света:

где Е1, Е2, Е3,.....,ЕN - освещённость, создаваемая в данной точке источниками света номер 1, 2, 3, ...., N.

То есть, при наличии естественного и искусственного освещения, общая освещённость будет представлять собой их сумму:

где Еест – фон естественной освещённости, Еиск – значение искусственной освещённости.

На примере, приведённом на Рис.1, мы видим,

что фон естественной освещённости 100 лк (Еест, желтая линия) добавился к уровню искусственной освещённости 200 лк (Еиск, синяя линия) и суммарный уровень освещённости составил 300 лк (Е, зелёная линия).

Таким образом, если при выключенном искусственном освещении в обследуемой точке измерить освещённость, обусловленную наличием естественного освещения, и вычесть её из значения суммарной освещённости в этой же точке, то мы получим значение искусственной освещённости:

Границы основной относительной погрешности результата измерений, выполненных таким способом, при условии незначительности вклада случайной составляющей, можно оценить как θ = 1,1√2 θпр, где θпр – относительная погрешность средства измерения, (θ = 12,5%, при θпр = 8%), при доверительной вероятности P = 0,95.

Измерения искусственной освещенности с вычитанием естественного фона можно выполнить, например, обычным люксметром-пульсметром-яркомером "Эколайт-02" . Однако необходимо учитывать, что проведение таких двухэтапных измерений возможно только при условии, что, в течение того времени пока будут выполняться оба этапа измерения, уровень естественной освещенности будет оставаться постоянным. Т.е. такие измерения следует проводить в условиях максимально стабильной световой обстановки, а именно:

• плотная облачность;
• отсутствие движения людей и объектов в районе точки измерения;
• минимальное время между этапами измерения
• и т.п.

Измерение коэффициента пульсаций искусственного освещения в условиях присутствия фона естественного освещения.

Мы описали способ измерения искусственной освещенности при наличии естественного фона. Даже показали, как это можно сделать при помощи обычного люксметра и ручного пересчёта результатов измерений. Однако такой метод нельзя напрямую применить к измерению коэффициента пульсаций искусственного освещения. Проиллюстрируем это на примере.

Если посмотреть на Рис.2, то можно увидеть, что в нашем примере максимальное значение пульсаций искусственного освещения (синяя кривая) Емакс = 200 лк, при этом минимальное значение Емин = 100 лк. Тогда, по формуле вычисления коэффициента пульсаций из статьи "Пульсации освещённости и яркости" мы получим, что:

т.е. Кп = (200-100) / (200+100) = 100/300 = 33.3%.

Однако, если мы измерим обычным люксметром-пульсметром (например, тем же "Эколайт-02", который нам здорово помог в предыдущем примере с вычитанием фона) коэффициент пульсаций суммарной (искусственной и естественной) освещенности, то, при наличии фона естественной освещенности Еест = 100 лк (жёлтая прямая), получим уже значения для суммарной освещенности (Рис.2, зелёная кривая) Емакс = 300 лк, Емин = 200 лк. Подставляя эти значения в формулу (4), получим:

Кп = (300-200) / (300+200) = 100/500 = 20% (!).

Занижение коэффициента пульсаций освещенности происходит из-за добавки постоянного уровня от естественного освещения. Поскольку, обычный люксметр не может учитывать при расчётах коэффициента пульсаций присутствие естественного фона, то таким прибором измерить пульсации искусственного освещения, при наличии естественного фона, НЕВОЗМОЖНО!!!

Тем не менее, есть способ получить правильное значение коэффициента пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона. Для этого надо перед расчётом Кп вычесть из максимального (Емакс) и минимального (Емин) значений суммарной освещённости значение фона в данной точке. Осуществив указанное вычитание фона, мы получим следующее выражение для коэффициента пульсаций:

Упрощаем и получаем следующую формулу:

Действуя по такому алгоритму мы получим истинное значение коэффициента пульсаций искусственного освещения. Попробуем посчитать по нему Кп из нашего примера на Рис.2., где у нас уровень естественной освещённости Еест = 100 лк (жёлтая прямая), максимальное значение освещённости Емакс = 300 лк и минимальное значение освещённости Емин = 200 лк. Вычисляем по формуле (5) коэффициент пульсаций искусственного освещения с учётом естественного фона:

Кп = (300-200) / (300+200-2×100) = 100 / (500-200)= 100/300 = 33.3%

Мы видим, что, проведя вычисления по предложенному алгоритму, мы получили то же значение коэффициента пульсаций искусственного освещения, что и при его расчёте в условиях отсутствия естественного фона. То есть, если в люксметре-пульсметре реализован такой алгоритм расчёта коэффициента пульсаций с учётом наличия естественного фона, то, в результате, мы будем получать правильное значение. Конечно же, при соблюдении тех же требований к условиям проведения таких измерений, что были сформулированы выше для проведения измерений искусственной освещённости с учётом наличия естественного фона.

Погрешность измерений коэффициента пульсаций искусственной освещенности при наличии естественного фона можно оценить величиной основной относительной погрешности средства измерения, которая для данного параметра составляет 10%.

Как измерить коэффициент пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона при помощи люксметра-пульсметра "Эколайт-01".

Предложенный алгоритм измерения пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона реализован в люксметре-пульсметре-яркомере "Эколайт-01" . В этом приборе существует специальный режим измерений с учётом наличия естественной освещённости. Приведём фрагмент с описанием этого режима из Руководства по Эксплуатации, к "Эколайт-01".

2.3.4.5. Измерение освещённости и пульсаций с учётом уровня фоновой освещённости осуществляется в режиме остановки текущего измерения выбором пункта меню "Учёт фона".

Перед запуском режима измерений с учётом фона необходимо оставить только источник фоновой освещённости (например, погасить все искусственные источники света). После запуска режима измерений с учётом фона, прибор на первом этапе, в течение 10 секунд, переходит в режим измерения и усреднения фонового значения освещённости (Рис.10).

После запуска режима измерения с учётом фона, в верхней информационной строке появляется мигающий значокинформирующий пользователя, о включении этого режима.

ВНИМАНИЕ!!! При измерении усреднённого фонового значения освещённости категорически запрещается совершать действия,которые могут привести к искажению результата его измерения. Например, менять положение фотоголовки, изменять световую обстановку в точке измерения (включение/выключение источников света, открытие/закрытие оконных и дверных проёмов, перемещение предметов и лиц в окрестности фотоголовки и т.п.).

После окончания измерения фоновых значений освещённости, прибор переходит в режим отображения уровня общей освещённости за вычетом только что полученного значения фоновой освещённости. Т.к. на данном этапе выключенные источники света ещё не включены, то показания освещённости равны нулю (или близки к нему). (Рис.11)

После включения источников света, на экране БОИ-01 будет отображено значение освещённости, полученной в результате вычитания из общего уровня освещённости уровня фоновой освещённости. Во второй строке представлено значение пульсаций включённых источников света, которое рассчитывается ПОСЛЕ(!) вычитания фоновых значений, что позволяет избежать искажения коэффициента пульсаций при использовании метода вычитания фона "вручную". (Рис.12).

ВНИМАНИЕ!!! Функция "Учёт фона" обеспечивает достоверность проведённых измерений ТОЛЬКО при соблюдении следующих условий:

• измерения фона и последующей общей освещённости производятся в одной точке пространства;
• при измерениях исключены перемещения и смена ориентации фотоголовки;
• при измерении исключены колебания значений фона;
• измерение фона и последующее измерение общей освещённости должны быть проведены в максимально возможное короткое время, чтобы минимизировать неизбежные изменения фона во времени.

Одним из важнейших показателей создания комфортных условий обитания, учитываемых при возведении любых объектов, является уровень освещения в его помещениях. Влияние этого фактора на здоровье и трудоспособность человека настолько велико, что он в первую очередь должен учитываться при оборудовании производственных площадок. В связи с этим важно разобраться с тем, в чем обычно измеряется освещенность того или иного объекта, и какие единицы используются при её расчёте.

Единицы освещения

Единица измерения освещённости – люкс (Лк), определяется как количество светового потока, приходящееся на единицу освещаемой площади (в её качестве обычно выступает квадратный метр). В соответствии с определением этого показателя вводятся специальные нормы освещенности в производственных помещениях в люксах (Лк).

Формула для расчёта

Расчётный показатель, определяющий уровень освещённости в помещении или его мощность, называется световым потоком и измеряется в люменах (Лм). Для вычисления одного люкса используется очень простая формула.

Таким образом, освещенность конкретной зоны меняется пропорционально световому потоку, исходящему от его источника. Чем дальше от излучателя располагается данный предмет, тем ниже будет его освещенность.

Особый интерес представляет ситуация, когда освещение той или иной площади происходит под определённым углом. В этом случае искомый показатель изменяет своё значение (снижается) пропорционально углу падения света.

Кроме того, эта величина для каждого конкретного помещения определяется назначением последнего, а также особенностями применения освещаемой площадки. При необходимости оценки этого показателя используется его нормируемое значение, установленное для того или иного объекта действующими стандартами.

Дополнительное замечание. Так, в офисном помещении показатель освещенности может варьироваться от 20 до 300 Лк (в зависимости от рода производимых в нём работ).

Для складских хозяйств величина освещённости нормируется показателем в 50 Лк.

Человеческий фактор и характер деятельности

При расчёте нормы освещенности должны учитываться и индивидуальные особенности человеческого зрения, для которых вводится несколько категорий. Каждая из них учитывает фактор напряжённости глаз при выполнении определённых видов трудовых операций. Так, проведение ювелирных и подобных им работ возможно лишь в условиях максимальной освещённости. А для создания общего светового фона в производственных помещениях достаточно усреднённого значения этого показателя.

Добавим, что при оценке величины освещённости также учитываются реальные условия, в которых осуществляется производственная деятельность находящегося на объекте персонала. По критерию вида деятельности все помещения разделяются по следующим эксплуатационным категориям:

• Постоянное пребывание на рабочем месте;
• Периодический характер производимых операций (с учётом постоянного пребывания в нём);
• Непостоянная деятельность при кратковременном пребывании в зоне проведения работ;
• Присутствие на рабочем месте в качестве стороннего наблюдателя.

Кроме того, согласно экспертной оценке, свет самым непосредственным образом влияет на самочувствие и работоспособность человека. Именно по этой причине плохая освещенность рабочей зоны является причиной ухудшения здоровья, снижения внимательности и концентрации, а также утомления психики.

С другой стороны, слишком яркий свет приводит к её раздражению и может явиться причиной сильного стресса. Так что самое верное решение – это выбор такого светового уровня, который обеспечивал бы хорошую работоспособность и безопасность человека.

Способы измерения

Реальная освещенность помещения измеряется с помощью особых приборов, к числу которых принято относить экспозиметр или экспонометр, а также люксметр (фотометр). Основным инструментом, используемым при повседневном измерении показателя освещенности (как естественной, так и искусственной) является люксметр.

Такие приборы, в свою очередь, делятся на аналоговые и цифровые, причём первые из них относятся к устаревшим моделям, так что с их помощью измерение освещённости проводится довольно редко.

Современные цифровые и стрелочные устройства применяются обычно в следующих ситуациях:

• При необходимости аттестационной проверки мест постоянной работы;
• Для сравнения текущих показателей освещённости с нормируемыми параметрами (при монтаже приборов освещения, в частности);
• При проверке текущего уровня освещенности установленным ГОСТом нормативам.

Работа люксметра основана на простейшем принципе, согласно которому в него встраивается чувствительный датчик (фотоэлемент). При попадании на этот элемент светового потока в нём генерируется мощный электронный поток, результатом которого является электрический ток.

Важно! Сила этого тока прямо пропорциональна величине светового потока, попадающего на фотоэлемент.

Именно этот параметр (количество света, приходящееся на единицу площади) и отображается на дисплее измерителя.

Величина пульсаций

Известно, что практически все осветительные приборы излучают неравномерный световой поток, характеризующийся наличием небольших пульсаций. Данный эффект незаметен для обычного глаза, что не означает отсутствия его влияния на человеческое зрение. Опасность таких пульсаций заключается в том, что они не ощущаются напрямую, а косвенно воздействуют на психику человека. Это воздействие проявляется в виде пропадания сна, ощущения слабости в организме, а также в депрессии и определённом дискомфорте.

Для понимания того, что такое коэффициент пульсаций, достаточно знать, что он характеризует изменение светового потока, приходящегося на единицу площади за определённое время.

Для его расчета применяется очень простая формула, согласно которой нужно из максимальной величины освещённости в люксах (Лк) вычесть минимальное её значение и привести эту разницу к единице времени. После этого полученный результат делится на среднее значение этого параметра, а затем умножается на 100%.

Обратите внимание! Согласно требованиям нормативных актов, для средств общего освещения на действующих промышленных объектах этот показатель не должен превышать 20%.

Для случая специального освещения, используемого в режиме проведения протяжённых по времени зрительных операций, этот показатель не должен быть более 5%. Причём в составе сигналов пульсаций обычно учитываются гармоники с частотой до 300 Гц, поскольку более высокий диапазон не воспринимается глазом человека и никак не воздействует на его психику.

Измерение коэффициента пульсаций

Для измерения величины и частоты пульсаций используются достаточно простые и надёжные в эксплуатации светочувствительные приборы, относящиеся к группе пульсометров.

Пользуясь такими измерителями, можно определять следующие характеристики:

• Уровень светимости излучающих поверхностей (мониторов, например) и других устройств искусственного света;
• Степень освещённости того или иного объекта в границах обследуемого помещения;
• Незаметные для глаза световые пульсации люстр и других бытовых приборов.

Принцип действия пульсометров и люксметров основан на применении того же фотоэлемента, реагирующего на изменения интенсивности светового потока с определённой частотой.

В заключение отметим, что все рассмотренные ранее характеристики должны измеряться с учётом окружающей обстановки. При этом необходимо иметь в виду, что на величину исследуемых параметров существенное влияние оказывает отражённый свет.

Видео

Один из самых распространенных в измерении факторов, вызывает самое большое количество вопросов в подготовке, измерении и оценке полученных результатов. Наряду с микроклиматом, освещенность измеряется при всех видах работ по охране труда, санитарно-эпидемиологическом надзоре, производственным контроле, при приемке объектов в эксплуатацию и прочих работах.

Казалось бы, обычная рутинная операция ставит всегда перед измерителем много вопросов:

- где измерять освещенность – в помещении или на рабочем месте?

- как располагать точки измерения освещенности в помещении?

- а как располагать точки измерения освещенности на рабочем месте, в помещении?

- сколько измерений достаточно для оценки помещения или рабочего места по фактору искусственной освещенности?

- усреднять необходимо по методу конверта или несколько измерений в одной точке?

- и ряд других вопросов, на которые я постараюсь ответить в этой статье.

Я сразу поставлю рамки этой статьи – рассматриваем вариант измерения уровня искусственной освещенности в помещении и на рабочем месте в горизонтальной плоскости.

Для начала необходимо разобраться в терминологии, так как большая часть проблем исходит как раз из-за незнания того фактора который мы измеряем. В помощь нам будут ГОСТ Р 56228-2014 «Освещение искусственное. Термины и определения», СП 52.13330.2011 «Свод правил. Естественное и искусственное освещение», СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий» как основные документы с определением понятий в области измерения и оценки искусственного освещения.

Общее освещение – освещение открытых пространств или помещений (общее равномерное освещение) или отдельных зон (общее локализованное освещение) без учета специальных локальных требований.

Рабочая поверхность – поверхность, на которой проводят работу и для которой нормируют освещенность.

Средняя освещенность, Е ср, лк – освещенность, усредненная по заданной поверхности.

Минимальная освещенность, Е мин, лк – наименьшее значение освещенно сти, определенное в точках заданной плоскости.

Условная рабочая поверхность - Условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола.(СП 52.13330.2011).

Теперь определимся с объектом измерений: помещение или рабочее место. Как ни странно, но это разные объекты измерения и оценки. Помещение мы обычно оцениваем, когда нам необходимо провести оценку на соответствие СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. Практически все нормативы там указаны для помещений или для рабочих поверхностей внутри обследуемых помещений. С нормативом для рабочих сложнее. В настоящий момент практически нет санитарных нормативов для оценки освещенности на рабочих местах. Есть только проект СанПиН «Гигиенические требования к физическим факторам производственной среды», который уже несколько лет из стадии проекта так и не вышел. Да и в самом СанПиНе есть нормативы, но они опять увязаны к разряду зрительных работ, что подразумевает много подготовительных работ перед непосредственно измерением и оценкой полученных результатов.

Важным условием проведения измерений является учет засветки помещения наружным освещением (светом небосвода и солнца). Измерения следует проводить в темное время суток или когда отношение естественной освещенности к искусственной внутри помещения составит не более 0.1. То есть если нормируемое значение в помещении или на рабочем месте составляет 200 люкс, то измерения можно проводить, когда уровень естественной освещенности при всех выключенных светильниках составит не более 20 люкс. Возможно, скоро эксперты по аккредитации возьмут на вооружение этот пункт и будут требовать в протоколе учет засветки окон от внешнего источника.

Нормативное значение освещенности в СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 , установлены в точках ее минимального значения на рабочей поверхности внутри помещений . Таким образом, при оценке по этим Санитарным правилам, мы будем искать минимальное значение из всех значений полученных внутри помещения. Методика измерения минимальной освещенности описана в ГОСТ Р 54944-2012 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности». Контрольные точки измерения минимальной освещенности от рабочего освещения размещают в центре помещения под светильниками, между светильниками и их рядами, у стен на расстоянии от 0.15 L до 0.25 L , но не более 1 метра от стены, где L – расстояние между рядами светильников.

Таким образом, мы выполняем измерения во всех указанных точках этого примерного эскиза, и наши предварительные записи будут выглядеть таким образом:

В итоге мы получили сетку из предварительных результатов измерений, где желтым отмечены точки под светильниками, а серым между светильниками. Для того что бы сравнить с Санитарными нормами, нам необходимо выбрать наименьшее значение из полученных измерений. В нашем случае E min = 180 люкс, что и будет оценочным значением для всего помещения. Для расчета расширенной неопределенности результата измерений, нам необходимо провести многократные измерения не менее 4 раз и точка минимального значения будет расчетной. Все необходимые формулы и ход расчетов есть в ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения». Можно провести измерения один раз, но тогда для расширенной неопределенности вводится коэффициент охвата 2 в соответствии с Р 50.2.038-2004 «Рекомендации по метрологии. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений. Подробнее об этом можно прочитать в статье:

Данный случай работает только для помещения без отдельных рабочих мест или в том случае если все помещение является рабочим местом.

Одна из ключевых ошибок совершаемых специалистами лабораторий – это расчет среднего значения по результатам полученных измерений и сравнивание с гигиеническим нормативом. Как я уже выше писал, СанПиН 1278-03 нормирует освещенность в точках ее минимального значения на рабочей поверхности, а значит, и выбирать мы должны минимальное значение. Среднее значение всегда больше минимального и для нашего случая составит Еср – 230 люкс, что при нормативе в 200 люкс в первом случае позволит сделать заключение о несоответствии помещения санитарным нормам, что правильно, а во втором случае сделает возможным сделать положительное заключение о соответствии, что будет считаться ошибкой в работе лаборатории или того эксперта который делал измерения и производил оценку.
Уважаемые коллеги!
С 03 по 07 февраля 2020 года Учебный центр ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Краснодарском крае» организует проведение очного обучения на курсах повышения квалификации в г. Сочи

Люксметр - прибор для измерения освещенности, яркости и пульсаций. Он необходим для определения качественных характеристик света. Тусклое освещение и высокий коэффициент пульсации вызывают напряжение органов зрения , что негативно сказывается на общем состоянии организма: появляется усталость, необъяснимая депрессия, другие неприятные ощущения. Главный элемент люксметра - фотодатчик. Попадающие на него лучи света передают свою энергию электронам, в результате чего возникает ток определенной силы, характеризующий степень яркости или освещенности.

Из этой статьи вы узнаете, как пользоваться люксметром, зачем нужно проводить измерения и какие меры необходимо предпринять, чтобы освещение вашего рабочего места, квартиры, загородного дома, дачи и других мест пребывания, соответствовало санитарным нормам. Мы рассмотрим измерение коэффициента пульсаций, освещенности и яркости - условия, при которых необходимо определять эти параметры, а также их влияние на человеческий организм.

Измерение коэффициента пульсаций

Коэффициент пульсации потока света - показатель, характеризующий неравномерность светового потока. Различают пульсацию освещенности и пульсацию яркости. Обе характеристики измеряют в процентах. Допустимые уровни коэффициента пульсации регламентируются актуализированной редакцией СП 52.13330.2011 "Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95" и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. В результате медицинских исследований, учеными установлено, что человеческой глаз воспринимает пульсации частотой до 300 Гц - они воздействуют на мозг, в результате чего происходит подавление природных биоритмов ЦНС, нарушения гормонального фона, другие отклонения в деятельности жизненно важных систем организма.

Измерять пульсацию необходимо у всех осветительных приборов и устройств, оснащенных дисплеями: ноутбуков, планшетов, смартфонов и мобильных телефонов, а так же у настольных и потолочных ламп и прочих источников света. Для измерения коэффициента пульсаций освещённости необходимо:

• положить люксметр-пульсметр на рабочий или школьный стол, на пол или любую другую поверхность, при этом световой поток должен падать на фотодатчик;
• если используется многофункциональное устройство, например, RADEX LUPIN, тогда достаточно перейти в режим пульсметра - нажать кнопку «P»;
• считать результат с дисплея.

Для измерения пульсаций мониторов, экранов, светодиодных и других ламп необходимо:

• люксметр-пульсметр поднести как можно ближе к объекту измерений при этом фотодатчик должен быть направлен в сторону измеряемого объекта;
• если используется многофункциональное устройство, например, RADEX LUPIN, тогда достаточно повернуть фотодатчик в сторону объекта измерений и перевести люксметр в режим пульсметра - нажать кнопку «P»;
• считать результат с дисплея.

На достоверность результатов измерений могут повлиять следующие факторы:

• наличие дополнительных источников света;
• перемещение пульсметра при выполнении измерений - прибор должен оставаться неподвижным;
• прочие помехи - перемещающиеся поблизости предметы и люди, в том числе падающие листья, пролетающие птицы и насекомые и т. д..

Важно! Для точных измерения пульсации люминесцентных, светодиодных и газоразрядных ламп необходимо выждать 5 минут, пока они не выйдут на стабильный режим работы. Намного удобнее работать с пульсметром RADEX LUPIN, так как он оснащен поворотным фотоэлементом.

В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 предельно допустимое значение пульсаций для мастерских, санузлов и зон ожидания составляет 20 %, для офисов - 15 %, жилых комнат и спален - по 10%, детских, рабочих мест операторов ПК, кабинетов и библиотек - 5 %. Важно помнить, мы не всегда в состоянии увидеть, как мерцает лампа, но превышение допустимого уровня коэффициента пульсации негативно сказывается и на состоянии нервной системы, и на работоспособности, и на настроении.

Измерение освещенности

Освещенность - физическая величина, представляющая собой отношение светового потока, падающего на единицу площади, не зависит от направления. Единица измерения - Лк (лм/м2). Измерение освещенности люксметром позволяет проверить условия труда и быта, создать подходящие условий для растений и животных, определить характеристики видеоаппаратуры:

• люксметр необходимо поместить горизонтально в точке измерения, если необходимо определить освещенность рабочего места - прибор надо положить на стол так, чтобы фотодатчик был направлен к источнику или источникам света;
• при использовании люксметра RADEX LUPIN, нужно перейти в режим измерения освещенности - нажать кнопку «E»;
• считать результат с дисплея.

Измеритель освещенности определяет количество света, попадающего на поверхность со всех источников, поэтому если необходимо узнать параметры определенного осветительного прибора, все остальные необходимо выключить.

В соответствии с САНПИН 2.2.1/2.1.1.1278-03 минимальная освещенность парт (столов для хобби), комнат для инженеров - составляет 500 Лк, комнат для групповых занятий дошкольников, поверхности компьютерных столов и в читальных залах - 400 Лк, кабинетов, библиотек и слесарных мастерских - 300 Лк.

Плохая освещенность способствует развитию близорукости и других проблем со зрением, вызывает усталость, негативно сказывается на производительности труда. Особое внимание необходимо уделять освещению учебных мест, так как во время чтения, письма или работе на компьютере при недостатке света глаза сильно перенапрягаются. Для измерения освещенности не надо приглашать профессионалов, достаточно обзавестись люксметром RADEX LUPIN. Стоит не дорого, как обычный бытовой люксметр, зато по точности измерений не уступает профессиональному измерительному оборудованию.

Измерение яркости

Яркость - интенсивность излучения света поверхностью источника света, измеряется в кандел на м 2 . Зависит от отражающей способности покрытия. Так, при одной и той же освещенности яркость может отличаться. Низкая или чрезмерно высокая яркость осветительных устройств и экранов может вызывать дискомфорт. В результате снижается способность к концентрации внимания, падает производительность труда.

В основном измеряют яркость мониторов, экранов и дисплеев. Определить этот параметр у осветительных приборов сложнее - из-за криволинейности поверхности затруднительно получить достоверный результат, кроме того, высокая яркость не гарантирует достаточной освещенности. Измерение этого параметра бытовым яркомером RADEX LUPIN осуществляется накладным способом:

• перейти в режим измерения яркости - в RADEX LUPIN необходимо нажать кнопку «L»;
• вывести на экран белый фон;
• установить фотоэлемент как можно ближе к измеряемому монитору, дисплею или лампе, если осветительный прибор нагревается, держать его на расстоянии 1 см от поверхности;
• считать результат.

При проведении измерений прибор следует удерживать неподвижно. С целью повышения достоверности результата необходимо определить яркость в нескольких точках лампы или экрана, после чего рассчитать усредненное значение. При работе на ПК рекомендуется, чтобы в поле зрения не находилось источников света, яркостью более 200 кд/м2.

Программное обеспечение RadexLight для люксметра RADEX LUPIN

Анализ параметров освещения намного удобнее проводить с помощью бесплатного программного обеспечения RadexLight. Для этого необходимо скачать RadexLight - софт распространяется бесплатно. Программу можно скачать со страницы описания люксметра.

Функции программы:

• получение информации о световом потоке;
• построение частотного спектра пульсаций;
• вывод параметров измерения;
• определение коэффициента пульсации;
• отключение фильтра 300 Гц - данная функция предусмотрена только в программе, на приборе она отсутствует.

Информация на монитор выводится в виде графиков, что позволяет получить полное представление об амплитуде, частоте и форме светового потока.

Как улучшить качество освещения?

Чаще всего отклонения в работе осветительных приборов вызваны их низким качеством. Высокая пульсация характерна для недорогих люминесцентных ламп с электромагнитной регулировкой пуска. В устройствах с электронными пускорегулирующими аппаратами уровень пульсаций ниже. Лучший способ понизить уровень пульсации - заменить лампы или светильник. Чтобы измерить мерцание светодиодной лампы и проверить качество светодиодных и других ламп, а точнее их характеристик при покупке, можно компактным люксметром RADEX LUPIN, который обеспечивает высокую точность измерений.

Для снижения пульсации дисплеев и экранов придется поэкспериментировать с настройками. Например, повышать яркость до тех пор, пока уровень пульсаций не станет нормальным. Одновременно с этим можно подстроить цветовую палитру таким образом, чтобы при взгляде на экран не возникало дискомфортных ощущений. Для повышения освещенности можно заменить лампы или помимо основного источника света использовать вспомогательные: настольные лампы или бра.

Чем измерять параметры ЛАМП

В соответствии с ГОСТ Р 54944-2012 для измерения освещенности необходимо использовать приборы с максимальной погрешностью 10 %. Как правило этому требованию соответствуют дорогостоящие люксметры, стоимость которых настолько высока, что их не приобретают для измерения параметров света в бытовых условиях. Так было до недавнего времени, пока не появился люксметр RADEX LUPIN , с помощью которого можно определить освещенность, коэффициент пульсации и яркость. Погрешность измерений составляет 10 %.