1. עקרון בדיקת הארה
עוצמת הארה היא צפיפות השטח של שטף האור המתקבל במישור המואר. מד תאורה הוא מכשיר המשמש למדידת עוצמת ההארה על פני השטח המואר, והוא אחד המכשירים הנפוצים ביותר במדידת עוצמת הארה.
2. עקרון מבני של מד אור
מד האור מורכב מראש פוטומטרי (המכונה גם בדיקה קולטת אור, כולל מקלט, מסנן זוג V(λ) ומתקן קוסינוס) ותצוגת קריאה. המבנה שלו מוצג באיור 1.
שלבי ושיטות מדידה
בחדר עבודה, יש למדוד את עוצמת ההארה בכל מקום עבודה (למשל שולחן עבודה, שולחן עבודה) ולאחר מכן לממוצע. עבור חדר ריק או חדר שאינו עובד ללא מיקום עבודה מוגדר, אם נעשה שימוש בתאורה כללית בלבד, בדרך כלל משתמשים במישור אופקי בגובה 0.8 מטר למדידת עוצמת ההארה. מחלקים את שטח המדידה לריבועים (או קרובים לריבועים) בגודל שווה, מדוד את עוצמת ההארה Ei במרכז כל ריבוע, ועוצמת ההארה הממוצעת שלו שווה לממוצע עוצמת ההארה של כל נקודה.
ואנרגיה. אם שגיאת המדידה המותרת של Eav היא ±10 אחוזים, ניתן להפחית את עומס העבודה על ידי בחירת נקודות המדידה המינימליות בהתאם לאינדקס צורת החדר. הקשר בין השניים מופיע בטבלה 1. אם מספר המנורות שווה בדיוק למספר נקודות המדידה המופיעות בטבלה, יש להוסיף את נקודות המדידה.
מד הארה (או מד לוקס) הוא מכשיר מיוחד למדידת בהירות ובהירות. כלומר למדוד את עוצמת האור (הארה) היא מידת ההארה של העצם, כלומר היחס בין שטף האור המתקבל על פני העצם לאזור המואר. מד האור מורכב בדרך כלל מתא פוטו-וולטאי סלניום או מתא פוטו-וולטאי סיליקון וממיקרו-אמפר, כפי שמוצג באיור.
עקרון מדידת מד הארה:
תאים פוטו-וולטאיים הם אלמנטים פוטו-אלקטריים הממירים ישירות אנרגיית אור לאנרגיה חשמלית. כאשר האור פוגע במשטח של תא הפוטו-סלניום, האור הנכנס עובר דרך הסרט הדק המתכתי 4 ומגיע לממשק בין שכבת הסלניום המוליך למחצה 2 לסרט הדק המתכתי 4, ונוצר אפקט פוטואלקטרי על הממשק. גודל הפרש הפוטנציאל הוא פרופורציונלי לעוצמת ההארה על פני השטח קולט האור של התא הפוטו-וולטאי. בשלב זה, אם מעגל חיצוני מחובר, זרם יזרום, וערך הזרם יצוין על מיקרו-אמפר עם לוקס (Lx) כקנה המידה. גודל הזרם הפוטו תלוי בעוצמת האור הנכנס ובהתנגדות בלולאה. למד עוצמת ההארה יש התקן הסטות, כך שהוא יכול למדוד עוצמת הארה גבוהה ועוצמת הארה נמוכה.
סוגי מדי אור:
1. מד תאורה חזותי: לא נוח לשימוש, לא מאוד מדויק, בשימוש נדיר
2. מד תאורה פוטו-אלקטרי: מד תאורה פוטו-וולטאי סלניום נפוץ ומד תאורה פוטו-וולטאי סיליקון
דרישות ההרכב והשימוש של מד הארה של תא פוטו:
1. הרכב: מיקרו-אמפר, כפתור העברה, התאמת נקודת אפס, עמוד מקשר, תא צילום, מסנן תיקון V(λ) וכו'.
2. דרישות לשימוש:
① תאי פוטו משתמשים בתאי פוטו של סלניום (Se) או בתאי פוטו של סיליקון (Si) בעלי ליניאריות טובה; הם יכולים לשמור על יציבות טובה לאחר פעולה ארוכת טווח, ויש להם רגישות גבוהה; כאשר E גבוה, בחר תאים פוטו התנגדות פנימית גבוהה, בעלי רגישות נמוכה וליניאריות טובה, שאינם ניזוקים בקלות מחשיפה לאור חזקה
②יש בפנים מסנן תיקון V (λ), המתאים להארה של מקורות אור בטמפרטורות צבע שונות, והשגיאה קטנה
③ מפצה זווית קוסינוס (זכוכית לבנה אופלית או פלסטיק לבן) מתווסף לפני תא הפוטו כיוון שכאשר זווית האירוע גדולה, תא הפוטו חורג מחוק הקוסינוס
④מד התאורה צריך לעבוד בטמפרטורת החדר או קרוב לטמפרטורת החדר (סחיפה של תא הפוטו משתנה עם הטמפרטורה)
עקרון כיול:
תן ל-Ls להקרין את תא הפוטו אנכית ← E=I/r2, שנה את r כדי לקבל את ערך הפוטו-זרם בהארה שונה, והמיר את קנה המידה הנוכחי לסולם ההארה על ידי היחס המתאים בין E ל-i.
שיטת כיול:
באמצעות המנורה הסטנדרטית עוצמת האור, במרחק עבודה דומה למקור אור נקודתי, שנה את המרחק l בין תא הפוטו למנורה הרגילה, רשום את קריאות הגלוונומטר בכל מרחק, וחשב את עוצמת ההארה E לפי הריבוע ההפוך חוק המרחק E=I/r2. ניתן לקבל סדרה של ערכי photocurrent i עם עוצמת הארה שונה, שיכולה לשמש כעקומת השינוי של photocurrent i ושל עוצמת הארה E, שהיא עקומת הכיול של מד illuminometer.
גורמים המשפיעים על עקומת הכיול:
יש לכייל מחדש את הפוטו-תא והגלוונומטר כאשר הם מוחלפים; יש לכייל מחדש את מד האור לאחר תקופת שימוש (בדרך כלל 1-2 פעמים בתוך שנה); ניתן לכייל מדי תאורה בעלי דיוק גבוה עם מנורות סטנדרטיות בעוצמת אור; טווח הכיול של מד עוצמת ההארה יכול לשנות את המרחק r, וניתן להשתמש גם במנורות סטנדרטיות שונות, וניתן לבחור מד זרם בטווח קטן.
