Вопросы госэкзамена по дисциплине «Электрическое освещение». Поверхностная плотность силы света в заданном направлении

Поверхностная плотность - сила - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Поверхностная плотность - сила

Cтраница 1

Поверхностная плотность силы направлена по нормали к границе раздела.  [1]

Эта поверхностная плотность силы также направлена по нормали к поверхности раздела.  [2]

Значение поверхностной плотности сил, действующих на поверхность проводника, обычно невелико.  [3]

Следовательно, поверхностная плотность силы направлена в сторону диэлектрика с меньшей диэлектрической проницаемостью. Справедливость и общность этого утверждения также следуют из равенства (18.36), если принято во внимание, что система стремится перейти в состояние с наименьшей энергией.  [4]

Оказывается, поверхностная плотность силы, действующей на проводник, равна объемной плотности электрической энергии вблизи поверхности. Направлена эта сила всегда по нормали к поверхности, причем наружу проводника ( стремясь его растянуть) независимо от знака поверхностного заряда.  [5]

Яркостью называется поверхностная плотность силы света в заданном направлении.  [6]

Яркость - поверхностная плотность силы света IB данном направлении-равна отношению силы света к площади проекции светящей поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.  [7]

Яркостью называют поверхностную плотность силы света в заданном направлении.  [8]

Таким образом, поверхностная плотность силы fx FX / S является суммой двух сил, действующих с разных сторон на границу раздела.  [9]

Мы получили важное соотношение: поверхностная плотность силы ( сила, приходящаяся на единицу площади) равна объемной плотности магнитной энергии. Аналогичное соотношение, как мы видели в § 43, имеет место и для плотности электрической пондеромоторней силы.  [10]

Другими словами, яркость характеризует поверхностную плотность силы света в данном направлении.  [11]

Величину / можно, очевидно, назвать поверхностной плотностью пондеро-моторных сил.  [12]

Эту величину / можно, очевидно, назвать поверхностной плотностью пондеро моторных сил.  [13]

Компонента поля, нормальная к поверхности раздела диэлектриков, как бы притягивает к себе поверхность с поверхностной плотностью силы, равной объемной плотности электрической энергии поля, связанной с этой компонентой.  [14]

Таким образом, в данном случае электрические поля, находящиеся по разные стороны от границы раздела как бы притягивают к себе поверхность раздела с поверхностной плотностью силы, равной объемной плотности электрической энергии, приходящейся на нормальную компоненту напряженности поля.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

1.1. Светотехнические характеристики освещения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ИНТОС+"

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторной работы

по курсу

«Безопасность жизнедеятельности»

ЭФФЕКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ОСВЕЩЕНИЯ

© к.т.н., доц. Поленов А.Н.

2009

2

Цель работы - изучение количественных и качественных характеристик освещения, оценка влияния типа светильника и цветовой отделки интерьера помещения на освещенность и коэффициент использования светового потока.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Освещение - получение, распределение и использование световой энергии для обеспечения благоприятных условий видения предметов и объектов. Оно влияет на настроение и самочувствие, определяет эффективность труда.

Рациональное освещение помещений и рабочих мест - одно из важнейших условий создания благоприятных и безопасных условий труда.

Около 80 % из общего объема информации человек получает через зрительный аппарат. Качество получаемой информации во многом зависит от освещения: неудовлетворительное в количественном или качественном отношении освещение не только утомляет зрение, но и вызывает утомление организма в целом. Нерационально организованное освещение может, кроме того, явиться причиной травматизма: плохо освещенные опасные зоны, слепящие источники света и блики от них, резкие тени и пульсации освещенности ухудшают видимость и могут вызвать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта.

В зависимости от источника света освещение может быть трех видов: естественное, искусственное и совмещенное (смешанное).

Для гигиенической оценки освещения используются светотехнические характеристики, принятые в физике.

Видимое излучение - участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм (1 нм = 10-9 м), регистрируемых человеческим глазом.

Световой поток F - мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм).

Сила света Iа - пространственная плотность светового потока:

I а = dF /dω (1),

где: dF - световой поток (лм), равномерно распределяющийся в пределах телесного угла dω. Единица измерения силы света - кандела (кд), равная световому потоку в 1 лм (люмен), распространяющемуся внутри телесного угла в 1 стерадиан.

Освещенность - поверхностная плотность светового потока, люкс (лк):

3

E=dF/dS (2),

■у

где: dS — площадь поверхности (м2 ), на которую падает световой поток dF. Яркость В - поверхностная плотность силы света в заданном направлении. Яркость, являющаяся характеристикой светящихся тел, равна отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению.

В= Iа /dS cosα, (3),

где Iа - сила света, кд; dS - площадь излучающей поверхности, м ; α - угол между направлением излучения и плоскостью, град.

Единицей измерения яркости является кд/м2 , это яркость такой плоской поверхности, которая в перпендикулярном направлении излучает силу света в 1 кд с площади 1 м2.

1.2. Искусственное освещение

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых испытывается недостаток естественного света, а также для освещения помещения в те часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

По принципу организации искусственное освещение можно разделить на два вида: общее и комбинированное.

Общее освещение предназначено для освещения всего помещения, оно может быть равномерным или локализованным. Общее равномерное освещение создает условия для выполнения работ в любом месте освещаемого пространства. При общем локализованном освещении светильники размещают в соответствии с расположением оборудования, что позволяет создавать повышенную освещенность на рабочих местах.

Комбинированное освещение состоит из общего и местного. Его целесообразно устраивать при работах высокой точности, а также при необходимости создания в процессе работы определенной направленности светового потока. Местное освещение предназначено для освещения только рабочих поверхностей и не создает необходимой освещенности даже на прилегающих к ним участкам. Оно может быть стационарным и переносным. Применение только местного освещения в производственных помещениях запрещается, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами утомляет зрение, замедляет скорость работы и нередко является причиной несчастных случаев.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное.

4

Рабочее освещение предусматривается для всех помещений производственных зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение в помещениях и на местах производства работ необходимо предусматривать, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования может привести к взрыву, пожару, длительному нарушению технологического процесса или работы объектов жизнеобеспечения. Наименьшая освещенность, создаваемая аварийным освещением, должна составлять 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территории предприятий.

Эвакуационное освещение следует предусматривать в местах, отведенных для прохода людей, в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей в количестве более 50 человек. Это освещение должно обеспечивать на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк на открытой территории.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ территории, охраняемой в ночное время. Охранное освещение должно обеспечивать освещенность не менее 0,5 лк на уровне земли.

studfiles.net

Вопросы госэкзамена по дисциплине «Электрическое освещение»

Вопрос 1. Световой поток, сила света, освещенность, яркость- определение и единицы измерения.

ОТВЕТ:

Сами по себе энергия и поток излучения не могут свидетельствовать о большем или меньшем восприятии человеком этого излучения. Действительно, если излучения находятся в инфракрасной или ультрафиолетовой области, то какой бы мощностью они не обладали, для глаза человека они останутся невидимыми. Если излучения одинаковой мощности принадлежат видимой области спектра, человек будет воспринимать их по-разному: в большей мере при длинах волн около 555 нм (жёлтые и зелёные излучения) и значительно слабее на границах видимого диапазона (красные и фиолетовые). Следовательно, для оценки восприятия излучений человеком необходимо учитывать не только энергию излучения, но и относительную спектральную чувствительность глаза, которая является функцией длины волны излучения.

Световой поток Ф – мощность потока излучения, оцениваемая по световому ощущению, которое она вызывает у селективного приемника - стандартного фотометрического наблюдателя, кривая относительной спектральной чувствительности глаза которого стандартизована МКО. Иначе говоря, световой поток ‑ это эффективно преобразованный глазом поток излучения.

За единицу светового потока в соответствии с международным соглашением принят люмен (лм).

Постоянного переводного коэффициента из Ватт (лучистый поток) в люмены (световой поток) не существует. Точнее, такой коэффициент существует, но он различен для разных длин волн.

Cила света I – это пространственная плотность светового потока в заданном направлении:

I = dФ/d,

где Ф ‑ световой поток, лм;

 ‑ телесный (пространственный) угол с вершиной в точке расположения источника света, в пределах которого равномерно распределен этот световой поток, ср.

За единицу телесного угла – стерадиан (ср) – принимается угол, который, имея вершину в центре сферы, вырезает на ее поверхности сферический участок, по площади равный квадрату радиуса.

Телесный угол сферы равен 4π..

Единицей силы света в соответствии с решением, принятым 13-й Генеральной конференцией по мерам и весам в 1967 г., служит кандела [кд]. Кандела – основная единица в системе Си наравне с метром, килограммом, секундой, ампером и др.

Освещенность Е – это поверхностная плотность падающего светового потока. Освещенность элемента поверхности в заданной точке определяется отношением светового потока dФ, падающего на рассматриваемый элемент поверхности, к площади dS2 (индексом 2 принято обозначать освещаемую поверхность) этого элемента поверхности: Е = dФ/dS2.

Единицей освещенности служит люкс (лк). Люкс равен освещенности поверхности площадью в 1м2, по которой равномерно распределен световой поток в 1 лм:

Освещенность элемента поверхности, создаваемая точечным источником, пропорциональна силе света и косинусу угла падения света на освещаемую поверхность, и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света до этой поверхности.

Яркость L ‑ это поверхностная плотность силы света в заданном направлении, т.е. отношение силы света в заданном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению.

Единицей яркости служит кандела на квадратный метр (кд/м2).

Уровень ощущения света человеком зависит от яркости светящегося объекта.

studfiles.net

Светотехнические характеристики освещения

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями.

К количественным показателям относятся: световой поток, сила света, освещенность, яркость, коэффициент отражения.

Световой поток F – мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз. За единицу светового потока принят люмен (лм).

Сила света I – пространственная плотность светового потока: I=F/ω, где F – световой поток (лм), равномерно распространяющийся в пределах телесного угла ω. Единица измерения силы света – кандела (кд), равная световому потоку в 1 лм, распространяющемуся внутри телесного угла в 1 стерадиан (кд=лм/стер).

Освещенность Е - поверхностная плотность светового потока: Е=F/S, где S - площадь поверхности (м2), на которую падает световой поток F (лм).За единицу освещенности принят люкс (лк=лм/м2).

Яркость L – поверхностная плотность силы света в заданном направлении. Яркость – характеристика светящихся тел, равная отношению силы света в каком- либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению: L=Iα/(S cosα), где Iα - сила света, кд; S – площадь излучающей поверхности, м2; α – угол между направлением излучения и плоскостью, град. Единица измерения яркости- кд/ м2.

Коэффициент отражения ρ характеризует способность поверхности отражать падающий на неё световой поток: ρ=(Fотр/Fпад)100, %, где Fотр – световой поток, отражающийся от поверхности (лм), Fпад - световой поток, падающий на поверхность (лм).

К качественным показателям, определяющим условия зрительной работы, относятся: равномерность распределения светового потока, фон, контраст объекта с фоном, коэффициент пульсации, видимость, показатель ослепленности, показатель дискомфорта и другие.

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту, на котором он рассматривается, характеризуется коэффициентом отражения. При коэффициенте отражения поверхности (ρ) более 0,4 (40 %) фон считается светлым; от 0,2 до 0,4 (20-40 %) – средним; менее 0,2 (20 %) – темным.

Контраст объекта с фоном К характеризует соотношение яркостей рассматриваемого объекта и фона: К=(| Lф - Lо|)/ Lф, где Lф и Lо – яркость фона и объекта соответственно, |Lф - Lо| - абсолютная величина разности между яркостью фона и объекта. Контраст объекта с фоном считается большим при значениях К более 0,5 (объект и фон резко различаются по яркости), средним при значениях К от 0,2 до 0,5 и малым при К менее 0,2 (объект и фон мало различаются по яркости).

Лучшие зрительные условия обеспечиваются при различении объекта на светлом фоне с большой контрастностью.

Коэффициент пульсации освещенности Кп – критерий оценки изменения освещенности вследствие периодического изменения во времени светового потока источника света: Кп=100 (Еmax – Emin)/(2Ecp ),%, где Еmax, Emin, Ecp – максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период её колебания соответственно.

Видимость V характеризует способность глаза воспринимать объект, оценивается числом пороговых контрастов Кпор, содержащихся в действительном Кд контрасте: V=Kд/Кпор. Пороговый контраст – наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым.

Показатель ослепленности Р – критерий оценки слепящего действия источников света: Р=(V1/V2 – 1)1000, где V1 – видимость объекта различения при экранированном источнике света, V2 – видимость при разэкранированном источнике света.

Показатель дискомфорта М – критерий оценки дискомфортной блескости, вызывающий неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения, выражающийся формулой: , где Lc – яркость блёского источника, кд/ м2 , w-угловой размер блеского источника стер; i – индекс позиции блёского источника относительно линии здания; Lад – яркость адаптации, кд/м2.

studopedya.ru

Основы астрофотометрии

Практически вся наблюдательная астрономия построена на приеме и анализе испускаемого небесными телами электромагнитного излучения, и специфика астрономии заключается как раз в том, что это излучение и является практически единственным источником информации о космических объектах (за редкими исключениями, например, исследования с помощью космических аппаратов, изучение метеоритов, космических лучей). Поэтому глава, посвященная фотометрии, обязательно должна присутствовать в основах астрономии.

Фотометрия - область оптики, занимающаяся измерением энергии, переносимой электромагнитными волнами оптического диапазона, однако ее основные понятия применимы и для других диапазонов. Для характеристики действия электромагнитного излучения на приемник излучения в физике вводится ряд специальных величин.

Сила излучения - одна из основных единиц СИ, измеряется в канделах, кд (до 1970 г. называемых свечой, св). 1 кандела - сила излучения, испускаемого с площади 1/600000 м2 сечения полного излучателя, в направлении, перпендикулярном этому сечению, при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при нормальном атмосферном давлении.

Поток излучения - мощность излучения, оцениваемая по его действию на приемник. Измеряется в люменах, лм, 1 люмен равен световому потоку, испускаемому точечным источником света с силой излучения 1 кандела в телесный угол, равный 1 стерадиану (1 лм = 1кд*ср). Например, для монохроматического излучения, соответствующего максимуму спектральной чувствительности глаза (l = 5550 ангстрем) при мощности излучения 1 Вт световой поток равен 683 лм .

Спектральная мощность силы излучения немонохроматического источника - величина dФ/dl, где dФ - полный поток излучения источника, приходящийся на интервал длин волн от l до l + dl .

Освещенность - отношение подающего на поверхность потока излучения к площади этой поверхности E = Ф/S. Измеряется в люксах, лк, 1 люкс, равен освещенности поверхности сферы радиусом 1 м, создаваемой находящимся в ее центре точечным источником, сила света которого равна 1 кд (1 лк = 1 кд*ср/м2). Если на поверхность падает плоская волна излучения, то

E = E0*cos(j), где E0 - освещенность поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны, j - угол между этими поверхностью и направлением .

Количество освещения (экспозиция) - произведение освещенности Е поверхности на продолжительность t ее освещения (время экспонирования): H = E*t .

Светимость - поверхностная плотность потока излучения, испускаемого поверхностью. Равна отношению потока излучения Ф к площади S светящейся поверхности: R = Ф/S. Измеряется в люксах .

Яркость - поверхностная плотность силы излучения в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на поверхность, перпендикулярную к этому направлению. Яркость измеряется с нитах и стильбах. 1 нит - яркость поверхности, 1 м2 которой излучает в перпендикулярном к ней направлении в пределах телесного угла 1 стерадиан поток, равный 1 люмену . Стильб (сокращенно сб) определяется аналогично, но для площади излучающей поверхности 1 см2.

А теперь - как все это выглядит применительно к астрономии. Прежде всего, астрономические источники излучения, как правило, чрезвычайно удалены от наблюдателя, так что поток излучения от них обычно можно считать параллельным пучком. Кроме того, расстояния до небесных тел часто либо неизвестны, либо известны с большой погрешностью, так что основное внимание следует уделить непосредственно измеряемым величинам.

Поток излучения - количество электромагнитной энергии в единичном интервале частот Fn, протекающей за единицу времени через площадку единичной площади. Измеряется в эрг/(с*см2*Гц) или Вт/(см2*Гц). Иногда также используется интегральный (по всем частотам) поток F = |Fn*dn (значок | я здесь применил вместо интеграла), а Fn называется спектральной плотностью потока излучения. Единица измерения интегрального потока - эрг/(с*см2) или Вт/м2.

Освещенность - интегральный поток излучения, падающий на одну сторону площадки единичной площади. Как и поток, измеряется в эрг/(с*см2) или Вт/см2, а также ее можно выразить в люксах. Освещенность En в единичном интервале частот определятся спектральной плотностью потока излучения и выражается (как и Fn) в эрг/(с*см2*Гц) или Вт/(см2*Гц). Освещенность, создаваемая точечным источником с силой излучения I, зависит от расстояния r до источника и и угла i между нормалью к освещаемой поверхности и направлением на источник: E = I*cos(i)/r2. Для неточечных источников освещенность определяется аналогично - как суммарная (непосредственно измеряемая!) освещенность от всех его частей. Так, освещенность горизонтальной поверхности, создаваемая на Земле Солнцем, находящимся в зените, равна примерно 105 люкс, полной Луной - около 0.25 лк, всем ночным небом - порядка 3*10-4 лк.

Суммарный поток излучения от от стационарного источника через охватывающую его замкнутую поверхность не зависит от ее формы и характеризует мощность излучения источника - полная энергия, излучаемая в единицу времени. Мощность излучения космических источников называется светимостью и измеряется в эрг/c или Вт. Светимость L источника, находящегося на расстоянии r от Земли, легко вычислить, если умножить освещенность, создаваемую этим источником на Земле, на площадь сферы радиусом r : L = 4*p*r2*E ~ 1.196*1038*E*R2, где R выражено в парсеках (а E в последнем случае - в энергии в ед. времени на см2). Светимость Солнца составляет 3.86*1033 эрг/с и часто также применяется как единица светимости.

Наконец, яркость излучающей поверхности в астрономии определяется так же, как и в физике. Это понятие применимо только для протяженных (неточечных) источников, поскольку в ней присутствует площадь излучающей поверхности. Так как сила света убывает пропорционально квадрату расстояния до источника, а телесный угол, под которым видна проекция излучающей площадки, также убывает по тому же закону, то яркость источника не зависит от расстояния до него и в астрономии часто измеряется как поток с 1 кв. секунды дуги видимой поверхности источника или же как освещенность, создаваемую таким участком видимой поверхности источника. Для примера, яркость видимой поверхности Солнца около 150000 сб, а средняя яркость полной Луны - примерно 0.25 сб.

Наряду с вышеизложенными общими фотометрическими величинами, в разных спектральных диапазонах применяются также специальные параметры. Сами спектральные диапазоны характеризуются длиной волны электромагнитного излучения l или его частотой n, связанные через скорость света c:

c = l*n

Частота измеряется в Герцах (1 Гц = 1/cек) и его производных (кГц, МГц и т.д.), а длина волны - в единицах длины.

Оптический диапазон

Оптическая астрономия занимается электромагнитным излучением с длинами волн от 0.3 до 10 мкм, которые соответствуют оптическому окну прозрачности земной атмосферы. Для выражения длин волн в оптике часто применяется внесистемная единица ангстрем (1 А = 10-10 м). Исторически оптический диапазон - первый (а до XX века - единственный) диапазон, в котором проводились астрономические наблюдения, и человеческий глаз был единственным приемником излучения до середины XIX века (времени появление фотографии и ее применения в астрономии). Эти исторические особенности и повлияли на специфику оптической астрофотометрии.

Прежде всего, освещенность, создаваемую небесным телом, в оптической астрономии принято называть блеском этого светила (и ошибочно - яркостью, хотя и в физике, и в астрономии понятие яркости имеет совсем другой смысл), и измеряется он в безразмерных логарифмических единицах, называемых звездными величинами и обозначаемых через m. Еще во 2 в. до н.э. Гиппарх разделил по блеску все видимые невооруженные глазом звезды на 6 классов, названных им звездными величинами, причем звездам с наибольшим блеском соответствовала 1-я величина, а с наименьшим - 6-я, и звезды 2-й величины были слабее звезд 1-й величины настолько же, насколько звезды 3-й величины - звезд 2-й величины, и т.д. Это деление оказалось отражением психофизиологического закона Вебера - Фехнера, заключающегося в том, что человеческий глаз воспринимает линейное увеличение освещенности в логарифмической шкале: m = a +b*lg(E), где a и b - некоторые постоянные коэффициенты. В середине XIX века английский астроном Н.Погсон обратил внимание, что у разных наблюдателей интервалу в 5 звездных величин соответствует отношению освещенностей около 100. Он предложил считать это отношение равным точно 100, и разность блеска в 1m соответствует отношению освещенностей, равным 2.512. На основании этого соотношения была принята фотометрическая шкала звездных величин, определяемых по формуле Погсона:

E/E0 = 2.512m0-m (1)

или

m - m0 = - 2.5*lg(E/E0) (2)

Таким образом, по шкале Погсона звездные величины могут быть дробными, а для светил с набольшим блеском - и отрицательными. Например, Солнце имеет блеск Е=-26m.7, для полной Луны Е=-12m.7, блеск Венеры достигает Е=-4m.8.

Нуль-пункт этой шкалы устанавливается международным соглашением между астрономами путем выбора фотометрического стандарта. Сначала таким стандартом была Полярная звезда (которая сейчас известна как переменная звезда - цефеида), затем - примерно сотня звезд Северного Полярного Ряда (NPS). Для визуальных звездных величин (т.е. с эффективной длиной волны l = 5550 ангстрем, соответствующей наибольшей чувствительности человеческого глаза) звезда 0m создает освещенность на верхней границе земной атмосферы E = 2.5*10-6 люкс, а освещенность в 1 люкс создавала бы звезда с блеском, равным -13m.89+/-0.05, наблюдаемая вне земной атмосферы.

Интегральный поток солнечного излучения за пределами земной атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца (1 а.е.) равен (1367 +/- 6) Вт/м2 и называется солнечной постоянной.

Все было бы просто, если бы в спектрах всех космических источников излучения наблюдалось одинаковое распределение энергии по длинам волн или все приемники излучения имели бы одинаковую спектральную чувствительность. На самом деле неверно и то, и другое, поэтому разные детекторы будут по-разному сравнивать блеск двух источников или одного источника в двух разных спектральных диапазонах.

mirznanii.com

Вопросы госэкзамена по дисциплине «Электрическое освещение»

Вопрос 1. Световой поток, сила света, освещенность, яркость- определение и единицы измерения.

ОТВЕТ:

Сами по себе энергия и поток излучения не могут свидетельствовать о большем или меньшем восприятии человеком этого излучения. Действительно, если излучения находятся в инфракрасной или ультрафиолетовой области, то какой бы мощностью они не обладали, для глаза человека они останутся невидимыми. Если излучения одинаковой мощности принадлежат видимой области спектра, человек будет воспринимать их по-разному: в большей мере при длинах волн около 555 нм (жёлтые и зелёные излучения) и значительно слабее на границах видимого диапазона (красные и фиолетовые). Следовательно, для оценки восприятия излучений человеком необходимо учитывать не только энергию излучения, но и относительную спектральную чувствительность глаза, которая является функцией длины волны излучения.

Световой поток Ф – мощность потока излучения, оцениваемая по световому ощущению, которое она вызывает у селективного приемника - стандартного фотометрического наблюдателя, кривая относительной спектральной чувствительности глаза которого стандартизована МКО. Иначе говоря, световой поток ‑ это эффективно преобразованный глазом поток излучения.

За единицу светового потока в соответствии с международным соглашением принят люмен (лм).

Постоянного переводного коэффициента из Ватт (лучистый поток) в люмены (световой поток) не существует. Точнее, такой коэффициент существует, но он различен для разных длин волн.

Cила света I – это пространственная плотность светового потока в заданном направлении:

I = dФ/d,

где Ф ‑ световой поток, лм;

 ‑ телесный (пространственный) угол с вершиной в точке расположения источника света, в пределах которого равномерно распределен этот световой поток, ср.

За единицу телесного угла – стерадиан (ср) – принимается угол, который, имея вершину в центре сферы, вырезает на ее поверхности сферический участок, по площади равный квадрату радиуса.

Телесный угол сферы равен 4π..

Единицей силы света в соответствии с решением, принятым 13-й Генеральной конференцией по мерам и весам в 1967 г., служит кандела [кд]. Кандела – основная единица в системе Си наравне с метром, килограммом, секундой, ампером и др.

Освещенность Е – это поверхностная плотность падающего светового потока. Освещенность элемента поверхности в заданной точке определяется отношением светового потока dФ, падающего на рассматриваемый элемент поверхности, к площади dS2 (индексом 2 принято обозначать освещаемую поверхность) этого элемента поверхности: Е = dФ/dS2.

Единицей освещенности служит люкс (лк). Люкс равен освещенности поверхности площадью в 1м2, по которой равномерно распределен световой поток в 1 лм:

Освещенность элемента поверхности, создаваемая точечным источником, пропорциональна силе света и косинусу угла падения света на освещаемую поверхность, и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света до этой поверхности.

Яркость L ‑ это поверхностная плотность силы света в заданном направлении, т.е. отношение силы света в заданном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению.

Единицей яркости служит кандела на квадратный метр (кд/м2).

Уровень ощущения света человеком зависит от яркости светящегося объекта.

studfiles.net

Освящение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт – ЭНИН

Направление – Теплоэнергетика и теплотехника

Кафедра – Автоматизация теплоэнергетических процессов

Отчет №2 по лабораторной работе

«Безопасность жизнедеятельности»

дисциплина

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И

КАЧЕСТВА ИССКУСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Выполнили студенты гр.5Б13 _____ Ю.В. Королева

О.С. Яшутина

Проверил руководитель ______ ______ Н.Н. Чернышова

Томск – 2013

Цель работы: Изучение количественных и качественных характеристик освещения. Знакомство с различными источниками света и приборами для измерения количественных характеристик освещения.

Задачи лабораторной работы:

1. Измерить освещенность, создаваемую различными источниками света и сравнить с нормируемыми значениями.

2. По измеренным значениям освещенности определить коэффициент использования осветительной установки.

Измерить и сравнить коэффициенты пульсаций освещенности создаваемых различными источниками света, оценить зависимость коэффициента пульсаций освещенности от способа подключения ламп к фазам трехфазной сети.

Основные теоретические положения

Освещение – получение, распределение и использование световой энергии для обеспечения благоприятных условий видения предметов и объектов. Оно влияет на настроение и самочувствие, определяет эффективность труда.

Рациональное освещение помещений и рабочих мест – одно из важнейших условий создания благоприятных и безопасных условий труда.

В зависимости от источника света освещение может быть трех видов: естественное, искусственное и совмещенное (смешанное). Для гигиенической оценки освещения используются светотехнические характеристики, принятые в физике.

Видимое излучение – участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм (1 нм = 10-9 м), регистрируемых человеческим глазом.

Световой поток F – мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм).

Сила света I – пространственная плотность светового потока:

где dF- световой поток (лм), равномерно распределяющийся в пределах телесного угла dω. Единица измерения силы света – кандела (кд), равная световому потоку в 1 лм (люмен), распространяющемуся внутри телесного угла в 1 стерадиан.

Освещенность – поверхностная плотность светового потока, люкс (лк).

где dS – площадь поверхности, м2; на которую падает световой поток dF.

Яркость B – поверхностная плотность силы света в заданном направлении. Яркость, являющаяся характеристикой светящихся тел, равна отношению силы света в каком-либо направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению.

где I – сила света, кд; dS – площадь излучающей поверхности, м2; α – угол между направлением излучения и плоскостью, 1 рад.

Единицей измерения яркости является кд/м2, это яркость такой плоской поверхности, которая в перпендикулярном направлении излучает силу света в 1 кд с площади 1 м2.

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых испытывается недостаток естественного света, а также для освещения помещения в те часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

По принципу организации искусственное освещение можно разделить на два вида: общее и комбинированное.

Общее освещение предназначено для освещения всего помещения, оно может быть равномерным или локализованным. Общее равномерное освещение создает условия для выполнения работ в любом месте освещаемого пространства. При общем локализованном освещении светильники размещают в соответствии с расположением оборудования, что позволяет создавать повышенную освещенность на рабочих местах. Комбинированное освещение состоит из общего и местного. Его целесообразно устраивать при работах высокой точности, а также при необходимости создания в процессе работы определенной направленности светового потока: Местное освещение предназначено для освещения только рабочих поверхностей и не создает необходимой освещенности даже на прилегающих к ним участкам Оно может быть стационарным и переносным. Применение только местного освещения в производственных помещениях запрещается, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами утомляет зрение, замедляет скорость работы, и нередко являются причиной несчастных случаев.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное.

Рабочее освещение предусматривается для всех помещений производственных зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение в помещениях и на местах производства работ необходимо предусматривать, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования может привести к взрыву, пожару, длительному нарушению технологического процесса или работы объектов жизнеобеспечения. Наименьшая освещенность, создаваемая аварийным освещением, должна составлять 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территории предприятий.

Эвакуационное освещение следует предусматривать в местах, отведенных для прохода людей, в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей в количестве более 50 человек. Это освещение должно обеспечивать на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк на открытой территории.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ территории, охраняемой в ночное время. Охранное освещение должно обеспечивать освещенность не менее 0,5 лк на уровне земли.

В качестве источников искусственного освещения применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы.

В лампах накаливания источником света является раскаленная вольфрамовая проволока. Эти лампы дают непрерывный спектр излучения с повышенной (по сравнению с естественным светом) интенсивностью в желто-красной области спектра. По конструкции лампы накаливания бывают вакуумные, газонаполненные, бесспиральные (галогенные).

Наибольшее применение в промышленности находят газоразрядные лампы низкого и высокого давления. Газоразрядные лампы низкого давления, называемые люминесцентными, содержат стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором, наполненную дозированным количеством ртути (30–80 мг) и смесью инертных газов под давлением около 400 Па. На противоположных концах внутри трубки размещаются электроды, между которыми, при включении лампы в сеть, возникает газовый разряд, сопровождающийся излучением преимущественно в ультрафиолетовой области спектра. Это излучение, в свою очередь, преобразуется люминофором в видимое световое излучение.

Известны два подхода к нормированию освещенности рабочих поверхностей. «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03» определяет наименьшую освещенность рабочих поверхностей в производственных помещениях в зависимости от вида производимой деятельности, а СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещении» – в зависимости от характеристики зрительной работы, определяемой минимальным размером объекта различения, контрастом объекта с фоном и свойствами фона. В этом документе используются следующие основные понятия:

Объект различения – рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, которые следует контролировать в процессе работы.

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается: светлым при коэффициенте отражения ρ светового потока поверхностью более 0,4; среднесветлым при коэффициент отражения от 0,2 до 0,4; темным при коэффициенте отражения менее 0,2.

Контраст объекта различения с фоном определяется отношением абсолютной величины разности яркостей объекта Вo и фона Вф к наибольшей из этих двух яркостей. Контраст считается большим при значениях более 0,5; средним – при значениях от 0,2 до 0,5; малым – при значениях менее 0,2.

Еще одним важным параметром, характеризующим качество освещения, является коэффициент пульсации освещенности Кn:

где Emax – максимальное значение пульсирующей освещенности на рабочей поверхности; Emin – минимальное значение пульсирующей освещенности; Eср – среднее значение освещенности.

Пульсации освещенности на рабочей поверхности не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект – кажущееся изменение или прекращение движения объекта, освещаемого светом, периодически изменяющимся с определенной частотой. Например, если вращающийся белый диск с черным сектором освещать пульсирующим световым потоком (вспышками), то сектор будет казаться: неподвижным при частоте fвсп = fвращ, медленно вращающимся в обратную сторону при fвсп > fвращ, медленно вращающимся в ту же сторону при fвсп < fвращ, где fвсп и fвращ – соответственно частоты вспышки и вращения диска. Пульсации освещенности вращающихся объектов могут вызывать видимость их неподвижности и быть причиной травматизма.

Расчет искусственного освещения предусматривает: выбор типа источника света, системы освещения и светильника, проведение светотехнических расчетов, распределение светильников и определение потребляемой системой освещения мощности. Величина, характеризующая эффективность использования источников света, называется коэффициентом использования светового потока или коэффициентом использования осветительной установки и определяется как отношение фактического светового потока к суммарному световому потоку используемых источников света, определенному по их номинальной мощности в соответствии с нормативной документацией:

Значение фактического светового потока Fф можно определить по результатам измерений в помещении средней освещенности Еср по формуле:

где S – площадь помещения, м2,

При проектировании освещения для оценки светового потока Fфакт, используется формула:

где Е – нормируемая освещенность, лм; Kз – коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников, (обычно Kз = 1,3 для ламп накаливания и 1,5 для люминесцентных ламп), Z – коэффициент неравномерности освещения.

Отражающие свойства поверхностей помещения можно учесть с помощью коэффициента отражения светового потока ρ. В случае равномерно диффузного отражения, когда отраженный световой поток рассеивается с одинаковой яркостью во всех направлениях, яркость участка равномерно диффузно отражающей поверхности равна:

где E – освещенность поверхности.

Порядок Выполнения Работы

1. Нормирование освещенности

1. Включается одна любая люминесцентная лампа (Л1, Л2 или Л3). Для точного измерения освещенности лампа должна прогреваться не менее 2 мин. Затем измеряется освещенность в трех произвольных точках на уровне пола модели помещения и определяется среднее значение фактической освещенности.

2. Далее включается одна любая лампа накаливания (Л5 или Л6). Затем измеряется освещенность в трех произвольных точках на уровне пола модели помещения и определяется среднее значение фактической освещенности.

3. Включается одна лампа накаливания и одна люминесцентная лампа. Измеряется освещенность в трех произвольных точках на уровне пола модели помещения и определяется среднее значение фактической освещенности.

Далее определяем(по таблице):

а) Характеристику зрительной работы;

б) Наименьший размер объекта различения;

в) Подразряд зрительной работы;

г) Контраст объекта различения с фоном;

д) Характеристику фона;

е) Нормы освещенности для данного вида работ.

Таблица измерений:

Таблица 1

Сравнив измеренные значение освещенности с нормируемыми, можем сделать вывод (по нормам) что,

Kп ламп накаливания меньше, чем у люминесцентных ламп потому что

2. Нормирование коэффициента пульсаций

Люксметром-пульсаметром измеряется коэффициент пульсаций для всех типов ламп, затем – для одновременно включенных ламп Л1 и Л2, затем – для одновременно включенных ламп Л1, Л2 и Л3. Люминесцентные лампы Л1, Л2 и Л3 питаются от трехфазной сети. По таблице для найденного в первом задании разряда зрительной работы (при работе с документами) определяется допустимый коэффициент пульсаций Kп. Полученные значения записываются в табл. 2.

Таблица 2

При сравнении измеренных значений коэффициента пульсаций с нормируемыми делаем вывод о соответствии нормам

3. Стробоскопический эффект

Включается вентилятор и люминесцентная лампа Л1. Вращением регулятора скорости крыльчатки добиваются возникновения иллюзии вращения периферийной части вентилятора в одну сторону, а центральной части в другую.

Далее добавочно включается люминесцентная лампа Л2, а затем иЛ3. При одновременном включении трех ламп можно визуально убедиться в исчезновении стробоскопического эффекта.

Вывод: Kп люминесцентных ламп при их одновременном включении уменьшается т.к.

4. Оценка энергетической эффективности источников света.

Отдельно для каждой лампы (Л1, Л4, Л6, Л7) измеряется создаваемая на уровне пола освещенность Ефакт. Светочувствительный элемент люксметра каждый раз необходимо располагать под лампой. Условия работы различных ламп в модели помещения можно считать одинаковыми.

Для каждой лампы определяется величина удельной освещенности Eуд, т.е. количество люкс в условиях эксперимента, приходящееся на 1 Вт электрической мощности:

где Eуд – удельная освещенность, лк/Вт, Eфакт – фактическая освещенность для каждой лампы, W – номинальная мощность используемого типа лампы.

Результаты заносим в таблицу 3:

Таблица 3

Сравнивая оценку эффективности различных типов ламп, можем сделать вывод, что

5. Оценка коэффициента использования осветительной установки

1. Стенки макета производственного помещения устанавливаются темными сторонами внутрь модели помещения. Включается лампа накаливания Л5. Измеряется освещенность не менее чем в пяти точках макета производственного помещения (в центре и углах пола), затем определяется среднее значение освещенности Eср. Аналогично производится измерение освещенности с люминесцентной лампой Л1 и галогенной Л7.

2. Стенки макета производственного помещения устанавливаются светлыми сторонами внутрь помещения. Включается лампа накаливания Л5. Затем измеряется освещенность не менее чем в пяти точках макета производственного помещения (в центре и углах пола), затем определяется среднее значение освещенности Eср. Аналогично производится измерение освещенности с люминесцентной лампой Л1 и галогенной Л7.

Данные заносим в таблицу 4:

Таблица 4

По результатам измерений освещенности для варианта с темной и светлой окраской стен вычисляем значение фактического светового потока Fфакт по формуле:

где Eср. – среднее значение освещенности; S – площадь макета помещения, м2 (площадь пола модели помещения S =0,42 м2).

Вычисляем коэффициент использования осветительной установки η для варианта с темной и светлой окраской стен по формуле:

Суммарный световой поток Fл выбираем по номинальной мощности для каждого типа ламп по таблице 5:

Таблица 5

Коэффициент использования светового потока зависит от типа ламп, а также от цветовой отделки интерьера данным образом

studfiles.net

• 
  Показания счетчика на газ ростов на дону
• 
  Стоимость электроэнергии для юридических лиц в санкт петербурге
• 
  Шинный разъединитель
• 
  На дуги
• 
  Определить эквивалентную емкость батареи конденсаторов
• 
  Какое действие необходимо выполнить непосредственно перед отключением гва
• 
  Характеристики углекислотный огнетушитель
• 
  Галогеновые лампы это
• 
  Бп из лампы энергосберегающей лампы
• 
  Какая у меди электрическая проводимость
• 
  Вольтметр что это