Лабораторная работа № 2. Цель работы: освоить методику измерения освещенности рабочих мест естественным светом, ознакомиться с принципами расчета основных характеристик естественного

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Цель работы: освоить методику измерения освещенности рабочих мест естественным светом, ознакомиться с принципами расчета основных характеристик естественного освещения.

Приборы и инструменты: люксметр Ю 116 с насадками типов К, М, П и Т, рулетка.

Теоретическая часть

Освещение– получение, распределение и использование световой энергии для обеспечения нормальных условий труда. Освещение рабочих помещений должно соответствовать требованиям санитарных норм, быть равномерным и не вызывать ослепления работников. Оптимальным является такое освещение, при котором усталость зрения наименьшая.
Качественное освещение рабочих мест обеспечивает высокую производительность труда, создает хороший психологический тонус, хорошее самочувствие и позитивный настрой, предотвращает общую усталость организма, хорошо влияет на обмен веществ и сердечно-сосудистую систему, уменьшает вероятность получения производственной травмы.

В данной лабораторной работе естественная освещенность измеряется люксметром Ю 116, который состоит из селенового фотоэлемента 1 с насадками 2 и электрического измерительного прибора 3 (рис. 2.3)

Рис. 2.3. Конструкция люксметра Ю 116.

Принцип действия люксметра основан на преобразовании светового потока в электрический ток. При падении светового потока на селеновый фотоэлемент в нем происходит преобразование световой энергии в электрическую. Образовавшийся ток регистрируется гальванометром 3, проградуированным в единицах освещенности. Данный прибор имеет корректор для установки стрелки на нулевую отметку перед началом измерения.

Фотоэлемент – прибор, в котором электродвижущая сила (ЭДС) возникает под действием света. При освещении полупроводника (если энергия фотонов больше ширины запрещенной зоны) в нем образуются пары электрон-дырка, которые под действием электрического поля р-п перехода разделяются, создавая при этом ток в цепи фотоэлемента.

Рис. 2.4. Структура фотоэлемента.

При изготовлении фотоэлемента сначала из металлической пластины толщины 1...2 мм штампуют круглую подложку 6 (рис. 2.4). На нее методами вакуумного напыления наносят слой полупроводника 5 толщиной не более 0,1 мм, после чего его передают термообработке с целью образования р-п перехода. Верхний металлический электрод 2 делают полупрозрачным, чтобы сквозь него в полупроводник проходил свет. Между верхним электродом и слоем полупроводника образуется запорный слой 4. Селеновый фотоэлемент люксметра Ю 116 смонтирован в пластмассовом корпусе. Для подключения фотоэлемента к измерительному прибору используются выводные зажимы 1 и 7. Для уменьшения погрешности измерений освещенности люксметром используется насадка К на фотоэлемент, выполненная в виде полусферы из белой пластмассы, которая рассеивает свет. Эта насадка используется только вместе с насадками М, П и Т, образуя при этом поглотители света с общим номинальным коэффициентом ослабления 10 (КМ), 100 (КП) или 1000 (КТ). Тем самым на три порядка расширяется диапазон измерений люксметра. Фотоэлементы являются новым перспективным классом электронных полупроводниковых приборов. Кроме селеновых достаточное распространение получили сернистосеребряные, силициевые и германиевые фотоэлементы. Главным их преимуществом является возможность непосредственного преобразования световой энергии в электрическую. Такие фотоэлементы на данный момент имеют КПД в пределах 11...15%, по теоретическим расчетам реальным является его увеличение до 22...25%. Уже сейчас батареи из таких фотоэлементов используются на искусственных спутниках и космических кораблях в качестве источника питания, в радиотехнике и радиоэлектронике они почти полностью вытеснили вакуумные лампы.

Начало формы

Конец формы

Порядок выполнения работы

1. Детально ознакомиться с конструкцией и принципом действия люксметра.

2. Установить на фотоэлемент насадки К и Т, после чего определить естественную освещенность под открытым небом в месте, указанном преподавателем. Поскольку прибор настроен на свет ламп накаливания, полученные результаты освещенности следует умножить на исправительный коэффициент k = 0,8

3. Снять с фотоэлемента насадку и измерить освещенность внутри исследуемого помещения непосредственно у окна Е1, через каждый метр от него до внешней стены Е_и и в наиболее удаленном месте Е_n. В случае, если освещенность помещения превышает 100 лк, установить на фотоэлемент насадки К и М.

4. По данным измерений построить график зависимости естественной освещенности аудитории как функция расстояния до окон

Начало формы

Конец формы

Е_і = Е (х).

5. Определить коэффициент естественной освещенности (КЕО) по формуле (2.6) для каждого из мест измерения.

6. По данным расчетов построить график зависимости КЕО как функцию расстояния до окон

е_і = е (х).

7. Определить среднее значение коэффициента естественной освещенности в исследуемом помещении по формуле 2.10.

8. Вычислить значение светового коэффициента по формуле (2.7).

9. По формуле (2.8) определить угол освещенности.

10. Результаты измерений и расчетов заносим в табл. 2.1.

5. Таблица 2.1. Результаты измерений и расчетов

11. Сделать выводы относительно соответствия данного помещения нормам освещенности по значению КЕО, угла освещенности и светового коэффициента.

Вопросы для самоконтроля

1. Какая величина называется освещенностью?

2. Что является источником естественного освещения?

3. Раскройте физическую природу света?

4. Какие физические характеристики света существуют?

5. В чем заключается физический смысл функции видимости? 6. Какие существуют типы естественного освещения?

7. Какие особенности освещения рабочих помещений естественным светом?

8. Сколько типов расчета естественного освещения существует и в чем заключается их суть?

9. Какая величина является нормативной для освещения рабочих мест?

10. Опишите конструкцию и принцип действия люксметра.