光照度计检定中存在问题及其解决方法

[摘 要]本文通过研究照度计检定规程，并且结合作者在照度计检定工作中的一些经验，详细分析了影响照度计检定精度的各个因素，其中包括温度、湿度、外来光造成的随机误差；采用平方反比法计算，测试距离，光阑选取造成的理论误差；以及仪器设计本身所具有的误差等。并根据这些问题，作者提出了相应解决方法。

[关键词]照度计检定 平方反比法 理论误差 光阑

中图分类号：TH741 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0259-01

1、前言

照度计（或称勒克斯计）是一种专门测量光度、亮度的仪器仪表。随着国民经济的发展，照度计发挥着举足轻重的作用。目前，无论是房地产业的建筑室内照明、电梯照明，还是汽车的内外照明、工厂、公司的工作环境照明都必须使用照度计[1]。2004年12月1日，我国颁布实施的建筑照明设计标准（GB 50034-2004）【2】规定了建筑的照明标准。在过去的几年中，照度计的使用数量急剧猛增，我院照度计的检定数量也由过去每天几件，发展到现在每天几十件，因此照度计的检定更加重要。

2、照度计的测量原理

光照度计是用来测量照度的仪器，它主要由光度头和显示器两部分组成，而光度头又由C余弦修正器、F干涉滤光片、D光探测器组成。工作时，当光辐射通过余弦修正器、干涉滤光片后投射到光头探测器上的时候时，就会产生一个电信号。经过I/V变换，然后通过信号放大器，最后在显示器上显示出相应的信号，即照度值。

3、误差分析

在光照度计检定过程中，影响照度计检定的因素有很多。除了外界光线、温湿度、稳压直流电源的电压波动、标准灯移动过程中所造成的振动、人员读数等造成随机测量误差；还有采用平方反比定律所带来的理论计算误差，以及标准灯的定位精度、光度头与灯丝平面调节情况、摆放孔径光阑的位置等所带来的固有误差；照度计本身的示值误差。

3.1随机测量误差

检定过程中的随机测量误差主要包括外界光线、温湿度的影响、稳压直流电源的电压波动、标准灯移动过程中的振动、以及人员读数等。在这些随机测量误差中，有些是不可避免，这就需要我们采取措施尽可能的减小误差影响，比如外界光线、温湿度等。我们可以将其放在黑暗的恒温室中，以减小外界光线、温湿度的影响。为了减小标准灯移动过程中所造成的振动的影响，我们选用光轨以及滑车，并且在测量过程中缓慢滑动来减小振动的影响。而人员读数问题，就需要我们检定人员具备相当专业的检定知识，并且在检定过程中认真负责。

3.2固有误差

3.2.1 平方反比法误差

在照度计的检定过程中，照度值是根据平方反比法计算的。虽然这种方法计算简单，但在检定时，要求标准灯的灯丝平面至少大于发光面或光度头的测试面的最大线（灯丝平面、光度头测试面的对角线长度或直径）的15倍以上[3]。并且要将光源看成一个点光源，看似很简单，实际上在实验中是很难满足要求的。

在实验中我们固定光度头位置，并遮光调节零点，然后揭开遮盖光度头的盖子，改变标准灯到光度头的距离，让其在光度头测试面上产生不同的照度值，其计算公式如下：

通过曲线拟合可以看出照度标准值倒数与距离的二次拟合性很好，而且通过照度值和测量值的比较图可以发现他们之间的差别不大，所以采用平方反比定律是可行的，虽然存在误差但误差不大。

3.2.2 检定误差

检定过程中测量距离l的值是从光轨上的刻度尺读取的，它的不准确性所带来的误差为系统的固有误差，这是不可避免的。但是可以通过一些技术手段减小误差。而且在检定过程中需调整标准灯的灯丝平面和光度头的测试面，使它们垂直于光轨的水平测量轴线，且中心点位于该轴线上，但在实际中，光度头与灯丝平面调节不确定性将造成最终检定结果的误差[4]。

3.2.3 光阑的选取及其设置

在照度测量中还有很多因素的影响，比如距离的测量误差，探头的非线性，灯电流的调整误差等等，但最主要的还是杂散光的影响，测量中大约有一半的固有误差是由杂散光造成的，因此光阑的选择与布置在测量中就显得尤为重要。在图4中的光路布置中如光阑Al放在距离探测器H的距离为l1处，H和L之间的距离为l，那么

同理也可以根据A1的开孔尺寸r1求出光阑探测器的最佳距离

我们也可以通过目视的方法来检查光阑是否布置合理，当我们从光度头方向向光源看去的时候我们只看到一个接一个的光阑及光源的，反之当我们从光源位置向光度头看去的时候只看到光阑和光度头，而且旁边不应该有比光度头更亮的东西，这样就说明光阑摆放合理了。

3.3仪器示值误差

作者在检定工作中发现，有些仪器在设计方面存在很多问题。根据现有的检定规程中，二级照度计的相对示值误差应该在±8%，但是由于一些仪器具有几个量程，特别是在测量大量程的时候，有些仪器的分辨率不够，比如在检定×100量程的时候，我们选用的标准值是2000时，这个照度计测出的数值是1899lx，但是由于设置的问题它将后面的数值舍去，显示的只是18×100lx，算出的相对示值误差大于±8%，但事实上它符合二级的，这就导致了检定过程中的不准确。