Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект icon

Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект




НазваЮ. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект
Сторінка4/13
Ю.О. Васильєва <><><><>Світлотехнічні установки <> <> <> <>та с
Дата22.06.2012
Розмір1.24 Mb.
ТипКонспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
^

Лекція 2. МЕТОДИ І КРИТЕРІЇ НОРМУВАННЯ

ОСВІТЛЮВАЛЬНИХ УСТАНОВОК



Через зоровий аналізатор людини надходить із зовнішнього світу найбільша кількість інформації.

Чутливість зорового аналізатора, як і чутливість будь-якого іншого приймача випромінювання, прийнято визначати характеристикою, зворотною граничному значенню випромінювання. У зв'язку з великою розмаїтістю зорових задач чутливість зорового аналізатора можна оцінювати відповідно до функцій зору:

а) контрастної чутливості;

б) гостроти розрізнення;

в) гостроти глибинного зору;

г) швидкості розрізнення;

д) колірної чутливості.

Усі перелічені функції зору являють собою характеристики змін величин, зворотних зоровим порогам, залежно від яскравості поля зору, на яку адаптований зоровий аналізатор.

Існують графіки функцій зору – це залежність зорових порогів від яскравості поля зору L (кд/м2). Аналіз графіків функцій зору, виконаний доц. Матвєєвим А.Б., дозволяє зробити наступні висновки:

а) усі без винятку функції зору підвищуються зі збільшенням яскравості в зв'язку зі зменшенням відносної величини зорових порогів;

б) зростання усіх функцій зору при збільшенні яскравості адаптації характеризує підвищення відносної чутливості зорового аналізатора, а отже, збільшення продуктивності освітлювальної установки;

в) функції зору нелінійні як у результаті загальних властивостей реакцій зорового аналізатора (реакція зіниці, зміна концентрації фотореагента при зміні адаптації, зміна чутливості центральної ланки зорового аналізатора та ін.), так і специфічних властивостей окремих функцій зору;

г) у першому наближенні ріст основних функцій зору пропорційний lg Lф, отже оцінку ефективності і техніко-економічних зіставлень освітлювальних установок слід робити приблизно за логарифмічною шкалою;

д) наявність специфічних властивостей зорового аналізатора приводить до різного відносного росту функцій зору при збільшенні яскравості адаптації.

Критеріями вибору нормованого значення функції зору і визначальної її яскравості робочої поверхні можуть бути:

а) гігієнічний мінімум, при якому параметри деталей зорового процесу близькі до граничних значень при максимальній вірогідності вирішення зорової задачі;

б) гігієнічний максимум, при якому практично припиняється подальший ріст ведучої функції зору;

в) заданий рівень видимості або розрізнення, обумовлений деяким запасом у порівнянні з граничними значеннями контрасту об'єкта спостереження, часу розрізнення об'єкта або його кутового розміру;

г) техніко-економічний оптимум, обумовлений мінімумом приведених витрат;

д) заданий рівень світлоти (застосовується для громадських будинків).

Вибір нормованого значення яскравості робочої поверхні необхідно робити з урахуванням їх параметрів. Основними параметрами об'єктів зорової роботи є кутовий розмір, що виявляється, або об'єкта, що розрізняється, його контраст з фоном (яркісний або колірний) і час його виявлення або розрізнення. Для зорових робіт з обмеженим часом виявлення або розрізнення вибір яскравості за контрастною чутливістю вимагає додаткового врахування розрахункового поправочного коефіцієнта, що враховує час інерції зорового аналізатора.

Об'єктом розрізнення є окрема частина розглянутого предмета (наприклад, нитка тканини, точка, лінія, подряпина, пляма і т.п.), яку потрібно знайти або розрізнити в процесі зорової роботи.

У результаті напруженої зорової роботи виникає стомлення. Для врахування цих особливостей зорової роботи X. Вестон [5] запропонував нормувати яскравість робочої поверхні за зоровою працездатністю. Зорову працездатність він визначив добутком швидкості правильного впізнання кілець Ландольта [1] із заданим напрямком розриву на імовірність правильного їхнього розрізнення.

Для приміщень громадського призначення вибір яскравості адаптації варто орієнтувати на забезпечення необхідного рівня світлоти, обумовленого в першу чергу ступенем парадності приміщення. До цих особливостей зорового аналізатора відносяться:

а) інерційність відповіді зорового аналізатора, обумовлена тимчасовими характеристиками зорового процесу;

б) залежність чутливості від рівня порушення;

в) багатокомпонентність світлосприймаючої системи ока;

г) наявність несталих (адаптаційних) процесів протягом деякого проміжку часу після зміни навантаження зорового аналізатора;

д) індуктивні зв'язки між суміжними самостійними ділянками зорового аналізатора (рецепторними полями);

е) виникнення зорового стомлення у процесі тривалої напруженої зорової роботи, що позначається на зниженні вірогідності вирішення зорових задач.

За А. В. Луїзовим [6] час зорової інерції визначається інтегралом функції загасання зорового відчуття з часом:

, (2.1)

де v — час зорової інерції;

A (t) — відносна функція загасання зорового відчуття, що має максимум А0 = 1 при t = 0.

Продуктивність освітлювальної установки прийнято характеризувати яскравістю робочої поверхні.^ Ефективний яркісний контрас об'єкта з фоном

kэ=kt/(t+v) , (2.2)

де t — час спостереження об'єкта, с;

& — час інерції, с;

k — яркісний контраст об'єкта з фоном.

Залежність між яскравістю і світлотою S – є нелінійною.

Якість освітлення визначається: розподілом випромінювання у просторі, в часі і за спектром, а також контрастністю системи освітлення, що визначає розподіл яскравості на поверхнях рельєфних предметів.

Наявність трьох різновидів колбочок з функціями спектральної чутливості k (ДО), з (ДО) і з (ДО), що визначають кольоровий зір, не накладає особливих умов на вибір нормованої яскравості (освітленості), за винятком вимог забезпечення достатньої кольорової чутливості зорового аналізатора у всіх випадках, коли елементом зорової задачі є визначення кольору.

Аналіз основних закономірностей роботи зорового аналізатора як приймача світлових випромінювань дозволяє сформулювати вимоги до освітлювальних установок:

  1. достатня яскравість освітлюваних об'єктів, що забезпечує необхідну вірогідність їхнього виявлення;

  2. відсутність різкого розходження яскравостей робочої поверхні навколишнього простору;

  3. сталість освітленості робочої поверхні в часі;

  4. відсутність різких і глибоких падаючих тіней на робочих поверхнях і досить контрастне освітлення рельєфних об'єктів, що забезпечують зорове сприйняття їхнього обсягу і форми;

5) відсутність у полі зору яскравих поверхонь, що світять, які володіють великою блискістю.


^ Врахування спектрального складу випромінювання

при нормуванні

Функції спектрального розподілу щільності випромінювання () визначають не тільки світловий потік, але і значення абсолютної А і відносної а актинічностей стосовно спектральної чутливості приймача і функції спектрального розподілу еталонного випромінювання.

Функції спектрального розподілу випромінювання необхідні для обґрунтованого вибору норми освітленості в установках з приймачами. Вони мають спектральну чутливість, що відрізняється від стандартизованої функції відносної видимості однорідних випромінювань.

Урахування спектрального складу випромінювання при нормуванні особливо важливе в тих випадках, коли спектральна чутливість приймача змінюється у функції рівня його порушення (освітлювальні установки з низькими рівнями нормованої яскравості (L< 10 кд/м2), освітлювальні установки відкритих просторів, сквери і т.д.).

Відносна спектральна чутливість зорового аналізатора в умовах сутінкового зору 10 кд/м2 > L> 0,01 кд/м2 змінюється в короткохвильову частину спектра. У сутінковому діапазоні яскравостей зсув кривої спектральної чутливості зорового аналізатора призводить до потемніння червоних кольорів з одночасним просвітленням синіх (ефект Пуркіне).

Для кількісного врахування цього ефекту необхідно користуватися зіставленням еквівалентних яскравостей. Рівність яскравостей будь-якого спектрального складу забезпечує однакову світлоту порівнюваних випромінювань при однаковому значенні яскравості поля оточення.

Цю умову можна записати для будь-яких різноспектральних випромінювань bi () і bj ():

, (2.3)

де - коефіцієнт відображення;

() – спектральні характеристики відбитого випромінювання.

Рішення проводимо методом послідовних наближень, тому що функція спектральної чутливості ока ДО (Э) залежить від величини еквівалентної яскравості Lэ. На підставі вирішення цього рівняння будуємо графіки залежності відношення LЭ/L у функції стандартної яскравості L для випромінювань з різними співвідношеннями часток променистого потоку (променистої яскравості) у червоній, зеленій і синій зонах спектра:

mк=Fк/F; mз=Fз/F; mс=Fс/F , (2.4)

де FK, F3 і FC — променисті потоки в червоній, зеленій і синій частинах спектра заданого випромінювання;

mк, mз, mс – часткові коефіцієнти;

F= Fк + F3+ FC — повний потік випромінювання.

Границя синьої і зеленої зон прийнята рівною 1 = 0,48 мкм., а зеленої і червоної 2 = 0,56 мкм.

Для випромінювань з різними значеннями mк, m3 і mс, що задовольняють обов'язковій умові mк + m3 + mс = 1, були розраховані Lэ/L для різних значень L. За результатами цього розрахунку були побудовані криві Lэ/L = f(L). Стандартна яскравість різних спектрів випромінювання, що характеризуються трьома частковими коефіцієнтами: тк, т3 і m.

Після орієнтованого визначення значення Lэ за графіком необхідно зробити розрахунок Lэ, користуючись загальним рівнянням, що визначає еквівалентну яскравість, знайдену за графіком (рис.2.1):

Lэ = 683 , (2.5)

де K (, Lэ) — функція відносної видимості в умовах адаптації на яскравість Lэ.




Рис.2.1

Якщо значення Lэ, отримане з (2.5), не збігається з раніше прийнятим орієнтованим значенням Lэ, знайденим за графіком, операцію розрахунку треба повторити, вибравши нові значення Lэ, і K (, Lэ).




Рис.2.2

Виникнення відчуття дискомфорту при недостатніх значеннях освітленості пояснюється перерозподілом світлоти по окремих ділянках спектра. (Може бути усунуто збільшенням яскравості тим більшим, чим нижче колірна температура випромінювання). Як показав Матвєєв А.Б. [7], для усунення ефекту Пуркіне необхідно забезпечити сталість відношення еквівалентних яскравостей різнобарвних об'єктів в умовах освітлення їхнім еталонним випромінюванням. Рівень яскравості випромінювання джерел світла при застосовувані в установці:


. (2.6)


Тут b1() і LЭ1 — спектральна інтенсивність випромінювання й еквівалентна яркість застосовуваного випромінювання;

b2() і LЭ2 — те ж для еталонного випромінювання;

I() і j() — спектральні характеристики відображення i-ro і j-го кольорових зразків;

K(, LЭ1) і K(, LЭ2) — функції спектральної чутливості зорового аналізатора при адаптації на еквівалентні яскравості LЭ1 і LЭ2 зображені на рис 2.3. Оскільки спектральні характеристики відображення зразків можуть бути різними навіть для одноколірних об’єктів, зберігається умова постійності відношення яскравостей.





Рис. 2.3

^
Лекція 3. ВИБІР НОРМОВАНОЇ ФОТОМЕТРИЧНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ


Продуктивність світлотехнічних установок визначається щільністю ефективного потоку по освітлюваній (що опромінюється) поверхні. У загальному випадку освітлюваний об'єкт, що опромінюється, може мати довільну поверхню рельєфу. У цьому випадку розподіл освітленості (щільності опромінення) по окремих ділянках робочої поверхні, а також по поверхнях об'єктів спостереження, по-різному орієнтованих у просторі, визначиться розподілом і величиною яскравості в усіх напрямках простору щодо досліджуваної точки поля.

Напрямок випромінювання щодо досліджуваної точки простору визначається двома кутовими координатами: кутом у меридіональній площині щодо вертикалі АТ і кутом в екваторіальній площині щодо площини меридіана, що проходить через точку простору, в якій розташоване око спостерігача (рис. 3.1, 3.2).




Рис. 3.1- Кутові координати Рис 3.2- Елементарний телесний кут

У прийнятій системі координат будь-яке випромінювання, що надходить з простору в точку А за напрямом ?,?, можна характеризувати яскравістю L ?,? . Кожній точці простору At відповідає нескінченно велика сукупність напрямків ? i ,? I, отже кожній точціпростору відповідає нескінченно велика кількість елементарних пучків променів яскравістю L ?, i ?i в напрямку до досліджуваної точки Ai.

Функція розподілу яскравості в просторі L (?,? ) змінюється при переході від однієї точки простору Ai до іншої Aj і відбувається тим значніше, чим нерівномірніше розподіл яскравості в навколишньому просторі.

Оскільки нормована фотометрична характеристика повинна володіти не тільки універсальністю визначення умов освітлення, але і практичною прийнятністю, слід відмовитися від нормування L і прийняти для цілей нормування одну з інтегральних характеристик цієї функції.

Як показали А. А. Гершун, М. М. Гуревич [4,13], загальний вираз для інтегральної характеристики в досліджуваній точці світлового поля має такий вигляд:

, (3.1)

де — функція напрямку, що визначає цінність випромінювання в напрямку v;

— тілесний кут, утворений двома конічними поверхнями з кутами розкриття v і v+dv (рис.3.2) і поздовжніми площинами ? і ?+d?.

Отже, загальний вираз інтегральної характеристики світлового поля матиме вигляд

З= . (3.2)

Сферична освітленість, обумовлена середньою щільністю світлового потоку на поверхні сфери, що має зникаючий малий радіус, характеризується постійним значенням f, чисельно рівним 0,25:


, (3.3)


де L(v) — середнє значення яскравості в межах елементарного тілесного кута 2?sinvdv

. (3.4)

Величина середньої сферичної освітленості визначає об'ємну щільність світлової енергії в будь-якій точці Ac.

Тепер знайдемо напівсферичну освітленість:

. (3.5)


Функція цінності випромінювання f (v,?) для середньої напівсферичної освітленості, обертаючись у функцію тільки кута v, визначається наступною рівністю:

f(v)=0.25(1+cosv) . (3.6)

Освітленість площини є також інтегральною характеристикою точки поля і напрямку, обумовленого нормаллю до площини:

Е= . (3.7)

Циліндричну освітленість відповідно до загального виразу інтегральної функції можна визначити як середню щільність світлового потоку на циліндричній поверхні зникаюче малих розмірів (D і h):

Ец=2, (3.8)

де v — кут між віссю циліндричного приймача і досліджуваним напрямком.

Інтегральною характеристикою поля є також світловий вектор або вектор щільності опромінення

, (3.9)

де — одиничний вектор напрямку випромінювання в досліджувану точку поля з точки з координатами v і ?.

Для наближеної характеристики структури світлового поля прийнято користуватися відношенням різних інтегральних характеристик у досліджуваній точці поля, наприклад відношеннями й ін., або градієнтом якої-небудь з інтегральних характеристик grad Ј4?, gradЈN або grad Ј та ін.

Глибину тіні прийнято визначати відношенням величин освітленості в незатіненій і затемненій ділянках освітлюваної поверхні.

Різкість тіні характеризують градієнтом зміни яскравості ?L/l? (кд/м2)*см у зоні переходу від затемненої ділянки поверхні до незатіненої. З огляду на кореляцію між наведеними відношеннями інтегральних характеристик поля і його тінеутворюючими властивостями можна ці відношення і градієнти використовувати для оцінки контрастності освітлення.

Точність зорової роботи визначається мінімальними кутовими розмірами об'єктів розрізнення та їх яскравісними контрастами з фоном. Унаслідок залежності видимості й розрізнення об'єктів спостереження від яркості робочої поверхні при виборі нормованого значення освітленості необхідно враховувати коефіцієнт відображення або коефіцієнт яскравості робочої поверхні.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Схожі:

Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект iconКонспект лекцій з дисципліни «Світлотехнічні установки та системи»
«Світлотехнічні установки та системи» (для студентів 4 курсу денної І 5 курсу заочної форм навчання за напрямом підготовки 050701...
Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект iconДо курсового І дипломного проектування з курсів «Світлотехнічні установки та системи» І
Методичні вказівки до курсового І дипломного проектування з курсів «Світлотехнічні установки І системи» І «Проектування, монтаж та...
Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект iconМіністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства
Фотобіологічні й медичні опромінювальні установки (конспект лекцій з курсу “Спеціальні світлотехнічні установки” для студентів 5...
Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект iconНаціональний авіаційний університет
Робоча навчальна програма дисципліни "Світлотехнічні установки та системи" складена на основі робочого навчального плану спеціальності...
Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект icon«світлотехнічні установки та системи» для студентів 4 курсу всіх форм навчання спеціальності
Мета роботи: набуття практичних навичок застосування методів обстеження діючих оу приміщень шляхом вимірювання освітленості (горизонтальної,...
Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект iconО.І. Лісна Методичні вказівки до самостійної роботи студентів з дисципліни
«Світлотехнічні установки та системи» (для студентів 4 курсу денної І 5 курсу заочної форм навчання за напрямом підготовки 050701...
Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект iconПрограма навчальної дисципліни та робоча програма навчальної дисципліни
Світлотехнічні установки та системи ”(для студентів 4 курсу денної І 5 курсу заочної форм навчання форм навчання напряму підготовки...
Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект iconЮ. О. Васильєва, О. М. Ляшенко програма та робоча програма навчальної дисципліни освітлювальні електричні системи та мережі
«Електротехніка та електротехнології» спеціальності «Світлотехніка І джерела світла»./ Укл. Ю. О. Васильєва, О. М. Ляшенко – Харків:...
Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект iconА. Л., Шаповалов, О. Б. Костенко, К. В. Кузьмичова Конспект лекцій з дисциплін: «Інформаційні системи І технології в туризмі»
Конспект лекцій побудовано за вимогами кредитно-модульної системи організації навчального процесу (кмсонп)
Ю. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект iconМетодичні вказівки до виконання контрольних робіт і самостійної роботи студентів з дисципліни «Світлотехнічні матеріали»
«Світлотехнічні матеріали» (для студентів 2,3 курсів денної І заочної форм навчання за напрямом підготовки 050701 „Електротехніка...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи