Метрологическое обеспечение измерений в оптико-электронных приборах и системах (стр. 3 )

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии имеет в своем составе технический комитет по стандартизации ТК 206 (подкомитет ПК 206.10) «Эталоны и поверочные схемы в области оптических и оптико-физических измерений», который разработал ряд стандартов:

- стандарт ГОСТ 8.023-2014  «ГСОЕИ. Государственная поверочная схема для средств измерений световых величин непрерывного и импульсного излучений» распространяется на государственную поверочную схему для средств измерений световых величин непрерывного и импульсного излучений и устанавливает порядок передачи единиц силы света (кд), пространственного распределения силы света (кд), освещенности (лк), светового потока (лм) и яркости (кд/м2) от государственного первичного эталона единиц силы света и светового потока при помощи вторичных эталонов и рабочих эталонов рабочим средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов поверки [2];

- стандарт ГОСТ 8.106-2001  «ГСОЕИ.  Государственная поверочная схема для средств измерений энергетической яркости и силы излучения тепловых источников с температурой от 220 до 1360 К» распространяется на государственную поверочную схему для средств измерений энергетической яркости и силы излучения тепловых источников с температурой от 220 до 1360 К и устанавливает порядок передачи размеров единиц энергетической яркости в диапазоне от 40 до 61 · 103 Вт/ (ср · м2) и силы излучения в диапазоне от 1 · 10-4 до 15 Вт/ср от государственного первичного эталона при помощи вторичных и рабочих эталонов рабочим средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов поверки [3];

- стандарт ГОСТ 8.195-2013 «ГСОЕИ. Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности силы излучения, спектральной плотности энергетической освещенности, силы излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн от 0,2 до 25,0 мкм» распространяется на государственную поверочную схему для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности силы излучения, спектральной плотности энергетической освещенности, силы излучения и энергетической освещенности непрерывного оптического излучения в диапазоне длин волн от 0,2 до 25,0 мкм [4].

- стандарт ГОСТ 8.197-2013 «ГСОЕИ. Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности потока излучения, спектральной плотности энергетической освещенности, спектральной плотности силы излучения, потока и силы излучения в диапазоне длин волн 0,001-1,600 мкм»  распространяется на государственную поверочную схему для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности потока излучения, спектральной плотности энергетической освещенности, спектральной плотности силы излучения, потока и силы излучения в диапазоне длин волн 0,001-1,600 мкм и устанавливает порядок передачи единиц спектральной плотности энергетической яркости - ватт на кубический метр на стерадиан [Вт/(м3•ср)], спектральной плотности потока излучения - ватта на метр [Вт/м], спектральной плотности энергетической освещенности - ватт на кубический метр [Вт/м3], спектральной плотности силы излучения - ватт на метр и на стерадиан [Вт/(м•ср)], потока излучения - ватт [Вт], силы излучения - ватт на стерадиан [Вт/ср] от государственного первичного эталона при помощи вторичных и рабочих эталонов рабочим средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов поверки [5];

- стандарт ГОСТ 8.205-2014 «ГСОЕИ. Государственная поверочная схема для средств измерений координат цвета, координат цветности, показателей белизны и блеска»  распространяется на государственную поверочную схему для средств измерений координат цвета и координат цветности (колориметрическая система МКО 1931г. и МКО 1964 г.), показателей белизны, блеска и устанавливает порядок передачи единиц координат цвета и координат цветности, светового коэффициента пропускания, белизны, интегральной (зональной) оптической плотности для полиграфии, блеска методом прямых и косвенных измерений от государственного первичного эталона единиц координат цвета (Х, Y, Z) и координат цветности (x, у), индекса белизны (W), коэффициента светопропускания (Тсв=Y), интегральной оптической плотности (D), блеска (G) – безразмерных величин, с помощью вторичных эталонов и рабочих эталонов рабочим средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов поверки [6].

-  стандарт  ГОСТ  8.798-2012 «ГСОЕИ. Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости и относительного спектрального распределения мощности излучения в диапазоне длин волн от 0,3 до 25,0 мкм» распространяется на государственную поверочную схему для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости (СПЭЯ) и относительного спектрального распределения мощности излучения в диапазоне длин волн от 0,3 до 25,0 мкм и устанавливает порядок передачи единицы СПЭЯ  [23].

3 Измерение освещенности и яркости

Необходимость оперативного и достоверного измерения основных световых и энергетических параметров и характеристик источников излучения в видимой области спектра, таких как яркость, освещенность, облученность, коэффициент пульсации, координаты цветности и  коррелированная цветовая температура  очевидна [ ].

Измерение освещенности и яркости является простой фотометрической процедурой, которая реализуется с использованием средств измерения, приведенных в табл.3.1.

Таблица 3.1 – Перечень средств измерения для оценки параметров освещения

Наименование (тип) прибора	Техническая характеристика
Пределы и единицы измерений	Питание	Масса, кг
Люксметр Ю116	1-100000 лк	Автономное	0,85
Люксметр АТТ-1508	1-20000 лк	Автономное	0,22
Люксметр "Аргус-01" (спектральный диапазон 0,38 - 0,8 мкм)	1-200000 лк	Автономное	0,25
Фотометр-яркомер "Аргус-02"	1-200000 кд/м2	Автономное	0,35
Люксметр-пульсметр "Аргус-07" - освещенность - коэффициент пульсации	1-20000 лк 0-100%	Автономное	0,25
Люксметр "ТКА-Люкс"	1-200000 лк	Автономное	0,35
Люксметр "ТКА-Пульс" - освещенность - коэффициент пульсации	1-20000 лк 0-100%	Автономное	0,35
Люксметр - яркомер - пульсметр "Эколайт-01"	1-200000 лк 1-200000 кд/м2 0-100%	Автономное	0,29

Применение указанных средств измерения для оценки параметров освещения регламентируется стандартами:

- ГОСТ 24940-96 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности» устанавливает методы определения минимальной, средней и цилиндрической освещенностей, коэффициента естественной освещенности в помещениях зданий и сооружений и на рабочих местах, минимальной освещенности в местах производства работ вне зданий, средней освещенности улиц, дорог, площадей и тоннелей [32];

- ГОСТ Р 54944-2012 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности», который разработан с учетом основных нормативных положений европейских региональных стандартов и устанавливает методы определения минимальной, средней и цилиндрической освещенностей, коэффициента естественной освещенности в помещениях зданий и сооружений и на рабочих местах, минимальной освещенности мест производства работ вне зданий, средней освещенности улиц, дорог, площадей, полуцилиндрической освещенности пешеходных зон [33];

- ГОСТ 26824-2010 «Здания и сооружения. Методы измерения яркости»,  устанавливает методы измерения яркости рабочих поверхностей в зданиях и сооружениях, дорожных покрытий улиц, дорог и площадей, фасадов зданий и сооружений, рекламных установок [34].

При проектировании и производстве люксметров и яркомеров решаются достаточно серьезные проблемы по обеспечению соответствия выпускаемых приборов требованиям нормативных документов, среди которых стандарт ГОСТ Р 8.850-2013 «ГСОЕИ. Характеристики люксметров и яркомеров. Общие положения» устанавливает основные показатели качества и методы их количественной оценки при проведении световых измерений [25].

Фотоприемные устройства (ФПУ), являясь основной частью прибора для измерения оптического излучения, должны отвечать ряду электрических и фотометрических требований, зависящих от области применения и назначения. При разработке и производстве приборов для измерения параметров излучения необходимо знание этих требований, их особенностей, трудностей создания и путей их преодоления.

Устройство для формирования пространственной характеристики (входное устройство) формирует угол зрения, величина которого определена назначением разрабатываемого прибора. Так, например, входное устройство люксметра или пульсметра рассчитывается исходя из целого ряда  соображений, которые приведены в работе [57].

Освещенность поверхности, создаваемая точечным источником излучения, произвольно расположенным под углом в к ее нормали (рис. 3.1), определяется выражением:

Е = Е0Чсosв,

где  Е0 — освещенность, создаваемая точечным источником, расположенным нормально относительно поверхности; в — угол между нормалью и направлением на источник.

Рисунок 3.1 – Произвольно расположенный источник

Очевидно, измерения прибора (измеряющего освещенность), должен подчиняться такому же закону. Практически реализовать это условие без принятия определенных мер невозможно из-за зависимости коэффициента отражения поверхности оптических элементов приемной системы от угла падения излучения, описываемой формулой Френеля [21, 52, 57]: