Патент на изобретение №2349884

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ ЛИПОВКО П.О. И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано при санитарно-гигиенических исследованиях уровня естественной освещенности в жилых, общественных и производственных помещениях. При измерении естественной горизонтальной освещенности снаружи помещения калиброванно ограничивают падающий на фотоприемник световой поток, экранируя падающие на него под небольшим углом к горизонту лучи, что позволяет исключить из непосредственного измерения часть естественных световых лучей как экранируемых преградами, так и смежных с ними, а также естественные лучи, переотраженные от преград. Полученную освещенность умножают на известный коэффициент ограничения. Для осуществления способа люксметр снабжают ограничителем определенной формы и размеров с известным коэффициентом ограничения, размещенным на фотоприемнике вблизи фотоэлемента. Изобретение позволяет повысить точность определения величины естественной освещенности на открытом пространстве в условиях городской застройки. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области фотометрии и может быть использовано в практической гигиене, например, при санитарно-гигиенических исследованиях уровня естественной освещенности в жилых, общественных и производственных помещениях.

Известен способ определения коэффициента естественной освещености (КЕО) в жилых, общественных и производственных помещениях расчетным путем (см. Пособие по расчету и проектированию естественного, искусственного и совмещенного освещения. Под редакцией В.А.Дроздова / НИИСФ – М.: Стройиздат, 1985). В этом способе не используется никаких вещественных конструктивных устройств, а все определение КЕО производят путем расчета с помощью таблиц и графиков, которые применяют к конкретным условиям градостроительства и чертежам проектируемых помещений.

Способ является трудоемким, приближенным, применяется только на стадии проектирования строительства и не позволяет учесть всех особенностей освещения в натурных условиях эксплуатируемых помещений.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ экспериментальных измерений освещенности реальных помещений с помощью люксметра (см. Минх А.А. Справочник по санитарно-гигиеническим исследованиям. – М.: «Медицина», 1973). Способ заключается в том, что с помощью люксметра измеряют горизонтальную освещенность в одной или нескольких нормируемых точках внутри исследуемого помещения, а также – горизонтальную освещенность под открытым небом снаружи помещения. Затем делят первое значение освещенности на второе, а опытное значение КЕО в процентах получают умножением полученного отношения на 100%. Для корректной соотнесенности двух указанных измерений освещенности их рекомендуется выполнять одномоментно с помощью двух люксметров, а для исключения влияния на результат неравномерности свечения дневного неба описанные измерения предписывается проводить при сплошной, 10-балльной облачности неба.

Недостатком указанного способа является невозможность получить точные значения горизонтальной естественной освещенности на отрытом пространстве в условиях городской застройки. В таких случаях часть светового потока от участков дневного неба, находящихся над горизонтом и выше, экранируется расположенными вокруг исследуемого помещения строениями, и измеряемые снаружи помещения значения горизонтальной освещенности являются заниженными. Это не позволяет получать точных значений КЕО даже при правильном измерении горизонтальной освещенности внутри исследуемого помещения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для измерения освещенности – люксметр, который выпускается промышленным способом (см., например, Пульсметр-Люксметр «ТКА-Пульс». Руководство по эксплуатации ЮСУК 2.859.007.РЭ. С.-Петербург: Изд-во Научно-технического предприятия «ТКА», 2003). Этот измерительный прибор состоит из двух функциональных блоков: электронно-оптического блока (т.е. фото-приемника) и блока обработки сигналов (т.е. индикатора), связанных между собой многожильным гибким кабелем. На внешней поверхности фотоприемника зафиксирован фотоэлемент, защищенный сверху рабочей поверхности однослойным протектором с нормированным ослаблением падающего светового потока. Фотоприемник может вручную ориентироваться в любом направлении, в том числе – горизонтально, кверху фотоэлементом. При процедуре измерения на дисплее индикатора высвечиваются показания освещенности (в люксах или килолюксах), создаваемой в месте фотоприемника, при компенсации ослабления светового потока в протекторе.

Известное устройство – люксметр не позволяет измерять истинное значение естественной горизонтальной освещенности на открытом пространстве в условиях городской застройки, поскольку часть светового потока от участков дневного неба, находящихся над горизонтом и выше, экранируется расположенными вокруг исследуемого помещения строениями и не достигает фотоприемника. С другой стороны, фотоприемника достигают переотраженные от близстоящих строений световые лучи, интенсивность которых существенно ниже, чем интенсивность экранированных лучей от участков открытого неба. В итоге измеренные значения горизонтальной естественной освещенности на открытом пространстве в условиях городской застройки оказываются заниженными, а полученные значения КЕО – завышенными.

Задача изобретения: повысить точность известного способа экспериментальных измерений освещенности с помощью люксметра путем исключения влияния на результат измерения горизонтальной освещенности на открытом пространстве эффекта экранирования части естественного светового потока близстоящими к исследуемому помещению строениями.

Поставленная цель достигается за счет того, что перед процедурой непосредственного измерения горизонтальной естественной освещенности на открытом пространстве калиброванно ограничивают падающий на фотоприемник люксметра световой поток, заведомо исключая влияния на результат измерения указанной освещенности как эффекта экранирования близстоящими к исследуемому помещению строениями светового потока от участков неба, близких к горизонту, так и эффекта переотражения стенами указанных строений части лучей естественного светового потока.

Поскольку известное устройство для измерения освещенности – люксметр не позволяет осуществить предлагаемый способ измерения естественной освещенности, т.к. в нем не предусмотрена возможность ограничения падающего светового потока и отсутствуют необходимые для этой цели конструктивные элементы, известное устройство должно быть дополнено новым конструктивным элементом – ограничителем падающего на фотоприемник светового потока. Такой ограничитель экранирует падающие на фотоприемник под небольшим углом к горизонту лучи естественного светового потока.

В итоге цель, поставленная в изобретении, полностью достигается, ибо истинное значение естественной горизонтальной освещенности на открытом пространстве получают после непосредственного измерения с помощью предлагаемого устройства горизонтальной освещенности в условиях ограничения естественного светового потока путем умножения измеренного значения освещенности на известный коэффициент ограничения светового потока, заранее определяемый расчетно-теоретическим способом или экспериментально, т.е. калибровкой.

На прилагаемых чертежах показан схематически пример осуществления предлагаемого способа измерения освещенности (Фиг.1) и возможные формы ограничителей (в разрезе) (Фиг.2, 3, 4).

Люксметр, используемый для измерения горизонтальной освещенности, состоит из фотоприемника 1, индикатора 2, соединенных кабелем 3. При измерении фотоприемник 1 располагают горизонтально рабочей стороной вверх (как на чертеже), а индикатор ориентируют в любом удобном направлении. На рабочей стороне фотоприемника 1 внутри корпуса зафиксирован фотоэлемент 4, закрытый снаружи протектором 5, непосредственно воспринимающим падающие световые лучи 6. Ограничитель 7 размещен на фотоприемнике 1 таким образом, что он, не уменьшая рабочей площади фотоэлемента 4, ограничивает падающие на него световые лучи, причем верхние лучи 6 полностью достигают фотоэлемента 4, а боковые лучи 8 на него не попадают. На чертеже показаны далеко не все лучи, идущие от неба, причем при максимальной равномерной облачности в отсутствии ограничителя и эффекта экранирования, рассеянные солнечные лучи падают на фотоприемник под любыми направлениями с углами падения от 0° до 90°.

Способ измерения освещенности на открытом пространстве осуществляется следующим образом. В горизонтальном положении фотоприемника 1 с размещенным на нем ограничителем 7 на фотоэлемент 4 с протектором 5 попадают лучи 6, пропускаемые ограничителем, и не попадают экранируемые лучи 8. Лучи 6 испускаются открытыми участками неба, где отсутствует эффект экранирования от преград (строений), а среди лучей 8 отсутствуют лучи неба, экранируемые строениями, вдобавок могут присутствовать лучи, переотраженные и ослабленные преградами, что вносит еще большую погрешность в измерение горизонтальной освещенности, создаваемой открытым небом. Однако ввиду наличия ограничителя 7 лучи 8 не могут попасть на фотоэлемент 4 и участвовать в создании на нем освещенности.

Освещенность, создаваемую прямыми лучами 6 от открытого неба, измеряют с помощью люксметра, который показывает соответствующие ее значения на экране индикатора 2. Эти значения являются промежуточными для предлагаемого способа. Окончательный результат измерения естественной горизонтальной освещенности на открытом пространстве получают путем умножения промежуточных значений освещенности на коэффициент ограничения конкретного ограничителя 7, который известен заранее из физических и конструкционных соображений.

Ограничители могут иметь различную форму и размеры: быть усеченно-коническими (7), усеченно-шаровидными (Фиг.2), цилиндрическими (Фиг.3) и т.д. Кроме того, они могут быть перестраиваемыми (Фиг.4). Коэффициент ограничения для каждого ограничителя является строго определенной, заранее известной величиной (для перестраиваемого ограничителя – переменной). Значения этой величины в каждом конкретном случае получают расчетно-теоретическим способом или путем специальных оптических экспериментов в отсутствии эффекта экранирования.

Наиболее удобно жестко фиксировать ограничитель на фотоприемнике, вводя его в состав конструкции последнего. Однако возможно его делать разъемным, как отдельную деталь предлагаемого устройства, или даже обеспечивать ему возможность свободного перемещения относительно фотоэлемента. При этом в момент измерения освещенности конкретный коэффициент ограничения светового потока должен быть известен.

Формула изобретения

1. Способ измерения естественной освещенности на открытом пространстве, например, при санитарно-гигиенических исследованиях жилых, общественных и производственных помещений, путем использования люксметра, отличающийся тем, что перед измерением производят калиброванное ограничение естественного светового потока, падающего на фотоприемник люксметра, путем экранирования лучей, падающих на него под небольшим углом к горизонту, измеряют полученную в условиях указанного ограничения освещенность, а величину естественной освещенности на открытом пространстве получают путем пересчета полученной освещенности с учетом известной степени ограничения светового потока.

2. Устройство для измерения естественной освещенности на открытом пространстве, содержащее фотоприемник и индикаторный блок, входящие в состав люксметра, отличающееся тем, что оно дополнено калиброванным ограничителем светового потока, экранирующим лучи, падающие на фотоприемник под небольшим углом к горизонту.

РИСУНКИ