Meracie metรณdy (1. ฤasลฅ: Meranie svetla aย osvetlenia โ€“ zรกkladnรฉ pojmy)
Galรฉria(6)

Meracie metรณdy (1. ฤasลฅ: Meranie svetla aย osvetlenia โ€“ zรกkladnรฉ pojmy)

Partneri sekcie:

Spoloฤnou poลพiadavkou noriem zย oblasti svetla aย osvetlenia je meranie svetelnotechnickรฝch vlastnostรญ svetelnรฝch zdrojov, svietidiel, osvetlenรฝch predmetov aย osvetฤพovacรญch zariadenรญ. Prvรก ฤasลฅ ฤlรกnku prinรกลกa bliลพลกรญ pohฤพad na niektorรฉ pojmy, ktorรฉ sa vyuลพรญvajรบ pri meranรญ svetla aย osvetlenia. ฤŽalลกia ฤasลฅ sa bude venovaลฅ pravidlรกm hodnotenia aย vyjadrovania neistรดt pri svetelnotechnickรฝch meraniach.

Veliฤiny vzลฅahujรบce sa na ลพiarenie, vyhodnocovanรฉ vย zรกvislosti od jeho รบฤinku na ลกtandardnรฉho fotometrickรฉho pozorovateฤพa (CIE), moลพno meraลฅ โ€“ tieto veliฤiny sa nazรฝvajรบ fotometrickรฉ.

Snรญmaฤmi ลพiarenia sรบ vลกetky lรกtkovรฉ telesรก ลพivej aj neลพivej prรญrody โ€“ ako prรญklad moลพno uviesลฅ ฤพudskรฉ oko alebo fotoelektrickรฉ snรญmaฤe. Vย prรญpade fotoelektrickej premeny sa rozliลกuje vonkajลกรญ fotoelektrickรฝ jav (emisnรก fotรณnka), fotoelektrickรก vodivosลฅ (odporovรก fotรณnka) alebo fotovoltickรฝ jav (hradlovรก fotรณnka). Moลพnosลฅ pouลพiลฅ fotoelektrickรบ premenu predstavuje zรกklad viacerรฝch operรกciรญ pri uskutoฤลˆovanรญ meranรญ vo vลกetkรฝch svetelnotechnickรฝch aplikรกciรกch. Navyลกe, treba si uvedomiลฅ, ลพe na jedinom fotovoltickom jave sa zakladรก viac metรณd stanovenia hodnoty meranej veliฤiny. Naprรญklad, svetelnรฝ tok svetelnรฝch zdrojov aย svietidiel moลพno urฤiลฅ pomocou guฤพovรฉho integrรกtora alebo ลกpirรกlovรฉho goniofotometra.

Pri meranรญ treba uvaลพovaลฅ aj oย meracom postupe, pod ktorรฝm sa rozumie sled รบkonov, ktorรฉ sรบ potrebnรฉ na uskutoฤnenie merania podฤพa urฤitej meracej metรณdy. Naprรญklad: Norma predpisuje postup merania svetelnรฉho toku zdrojov pomocou guฤพovรฉho integrรกtora. Na zabezpeฤenie jednotnosti meranรญ musia byลฅ teda predpรญsanรฉ nielen meracie metรณdy, ale aj meracie postupy. My sa sรบstredรญme predovลกetkรฝm na metรณdy merania fotometrickรฝch veliฤรญn.

Meracie metรณdy sledujรบ rozliฤnรฉ hฤพadiskรก, ktorรฉ sa mรดลพu pri meranรญ konkrรฉtnej fotometrickej veliฤiny aj dopฤบลˆaลฅ alebo prekrรฝvaลฅ. Medzinรกrodnรก sรบstava jednotiek SI rozoznรกva definiฤnรฉ (absolรบtne) meracie metรณdy aย odvodenรฉ (relatรญvne) meracie metรณdy. Zย hฤพadiska indikรกcie meranej veliฤiny moลพno metรณdy merania rozdeliลฅ na priame aย nepriame. ฤŽalej moลพno hovoriลฅ oย porovnรกvacรญch metรณdach, jednolรบฤovรฝch aย dvojlรบฤovรฝch metรณdach ฤi automatickรฝch alebo komplexnรฝch meracรญch metรณdach.

Definiฤnรฉ meracie metรณdy

Definiฤnรฉ meracie metรณdy sรบ metรณdy pre zรกkladnรฉ fotometrickรฉ veliฤiny, ktorรฉ sรบ zaloลพenรฉ na ich definรญcii. Keฤลพe definiฤnรฉ metรณdy vedรบ bezprostredne alebo cez ฤalลกie vรคzby kย meraniu zรกkladnรฝch veliฤรญn, moลพno ich nazvaลฅ zรกkladnรฝmi metรณdami. Prรญkladom absolรบtnej metรณdy je meranie nรกrodnรฉho etalรณnu svietivosti.

Odvodenรฉ meracie metรณdy
Odvodenรฉ meracie metรณdy vyลพadujรบ okrem meranรฉho objektu eลกte ฤalลกรญ objekt, pri ktorom sรบ znรกme ฤรญselnรฉ hodnoty veliฤiny toho istรฉho druhu, ako je meranรก veliฤina. Tieto meracie metรณdy sa nazรฝvajรบ relatรญvne (pomernรฉ), pretoลพe sย ich pomocou sa zรญskava pomer meranej veliฤiny aย znรกmej veliฤiny toho istรฉho druhu.

Keฤลพe pri relatรญvnych metรณdach ide oย porovnanie meranej veliฤiny so stanovenou mierou, patria kย ลกirลกej skupine porovnรกvacรญch metรณd. Prakticky je vลกak kaลพdรฉ meranie do urฤitej miery porovnรกvacie, lebo meraลฅ znamenรก urฤiลฅ hodnotu meranej veliฤiny ako nรกsobok meracej jednotky. Relatรญvne metรณdy vลกak zisลฅujรบ nielen vzลฅah meranej veliฤiny kย prรญsluลกnej meracej jednotke, ale aj vzลฅah kย nejakej inej veliฤine toho istรฉho druhu, ktorej hodnota je znรกma. Prรญkladom relatรญvnej metรณdy je meranie rozloลพenia svietivosti svetelnรฝch zdrojov aย svietidiel pomocou goniofotometrov.

Priame meracie metรณdy
Priame merania sรบ tie, pri ktorรฝch je vรฝsledkom merania priamo hodnota meranej veliฤiny โ€“ย  naprรญklad ak ide oย meranie osvetlenosti alebo jasu na ลกpecifikovanej ploche. Za priame metรณdy moลพno pokladaลฅ aj metรณdy vyuลพรญvajรบce automatizovanรฉ meracie zariadenia. Tieto zariadenia uskutoฤลˆujรบ sย nainลกtalovanรฝm programom meranie hodnรดt rรดznych veliฤรญn, ktorรฉ sรบ viazanรฉ znรกmymi funkฤnรฝmi vzลฅahmi priamo na meranรบ veliฤinu. Ako prรญklad moลพno uviesลฅ automatickรฉ goniofotometre. Priame metรณdy charakterizuje najmรค to, ลพe nevyลพadujรบ ฤalลกie vรฝpoฤty sย vรฝnimkou tรฝch, ktorรฉ slรบลพia na urฤenie korekcie (opravu) merania.

Nepriame meracie metรณdy
Nepriamou metรณdou sa nazรฝva takรก metรณda, pri ktorej sa hodnota urฤitej veliฤiny urฤuje na zรกklade vรฝsledku priameho merania pomocnรฝch veliฤรญn, ktorรฉ sรบ sย vlastnou meranou veliฤinou (nepriamo) viazanรฉ znรกmym vzลฅahom. Medzi nepriame metรณdy moลพno rรกtaลฅ meranie svietivosti zdroja Lummerovou-Brodhunovou hlavicou na fotometrickej lavici.

Porovnรกvacie metรณdy
Na podstate merania, ktorรฉ moลพno podฤพa definรญcie chรกpaลฅ ako ฤรญselnรฉ porovnanie meranej veliฤiny so stanovenou mierou (jednotkou), je zaloลพenรก porovnรกvacia (komparaฤnรก) metรณda. Metrologickรก kontrola meradiel fotometrickรฝch veliฤรญn pomocou etalรณnov prรญsluลกnรฝch jednotiek predstavuje vลพdy porovnรกvanie. Porovnรกvacia metรณda mรก niekoฤพko variantov, zย ktorรฝch sa pouลพรญvajรบ nahradzovacie (substituฤnรฉ) metรณdy aย vyrovnรกvacie (kompenzaฤnรฉ) metรณdy.

Pri substituฤnej metรณde sa postupne porovnรกva vplyv dvoch veliฤรญn jednรฉho druhu na รบdaj meracieho prรญstroja, prรญpadne sa jedna veliฤina reguluje tak, aby vย oboch prรญpadoch bola vรฝchylka meracieho zariadenia rovnakรก. Pri vizuรกlnej fotometrii sa svietivosลฅ zdroja mรดลพe meraลฅ na fotometrickej lavici substituฤnou metรณdou sย pouลพitรญm porovnรกvacieho svetelnรฉho zdroja. Pri fyzikรกlnej fotometrii sa svietivosลฅ zdroja meria prevaลพne substituฤnou metรณdou. Substituฤnรบ metรณdu moลพno pouลพiลฅ sย uspokojivรฝm vรฝsledkom, ak je postupnosลฅ znรกmych hodnรดt porovnรกvacej veliฤiny dostatoฤne hustรก.

Vyrovnรกvacia (kompenzaฤnรก) metรณda sa pouลพรญva ako ฤasลฅ postupu meranej veliฤiny. Meranรบ veliฤinu vyrovnรกvame (kompenzujeme) inou veliฤinou toho istรฉho druhu, ktorej hodnota mรดลพe byลฅ znรกma, vย niektorรฝch prรญpadoch vลกak ani nemusรญ. Pri vyrovnรกvacรญch metรณdach sa spravidla predpokladรก sรบฤasnรฉ pรดsobenie meranej aย vyrovnรกvacej veliฤiny. Ak je vyrovnanie dokonalรฉ, vรฝchylka indikaฤnรฉho orgรกnu meradla pri pripojenรญ meranej aย vyrovnรกvacej veliฤiny prรญde do nulovej polohy. Tรกto vyrovnรกvacia (kompenzaฤnรก) metรณda sa oznaฤuje ako nulovรก metรณda. Kompenzaฤnรฉ metรณdy mรดลพu byลฅ optickรฉ (kompenzรกcia pred snรญmaฤom) alebo elektrickรฉ (kompenzรกcia za snรญmaฤom). Optickรก kompenzรกcia prebieha sย vyuลพitรญm niektorej metรณdy zoslabovania svetla. Elektrickรก kompenzรกcia sa uskutoฤลˆuje sย kompenzรกtormi (naprรญklad mostรญkovรฉ metรณdy).

Jednolรบฤovรฉ aย dvojlรบฤovรฉ metรณdy
ล peciรกlne zameranie majรบ jednolรบฤovรฉ aย dvojlรบฤovรฉ metรณdy. Pri jednolรบฤovej metรณde dopadรก na snรญmaฤ svetlo len zย jednรฉho smeru. Pri tejto metรณde sa postupneย  porovnรกva vplyv etalรณnu aย meranรฉho zdroja na รบdaj meradla. Na dosiahnutie presnรฝch vรฝsledkov merania pri jednolรบฤovej metรณde treba vย priebehu merania dbaลฅ na dodrลพanie stability vลกetkรฝch prvkov meradla.

Vplyv nestabilnosti svetelnรฉho toku vyluฤuje dvojlรบฤovรก metรณda. Pri tejto metรณde sa sรบฤasne porovnรกva etalรณn aย meranรฝ zdroj. Na porovnรกvanie zdrojov moลพno pouลพiลฅ jeden alebo dva snรญmaฤe. Zรกkladnรฝm predpokladom na pouลพitie dvoch snรญmaฤov je zhodnosลฅ ich vlastnostรญ, aj keฤ vย obvyklรฝch prรญpadoch sa tรกto poลพiadavka dรก len ลฅaลพko dosiahnuลฅ. Preto sa uprednostลˆuje porovnรกvanie zdrojov pomocou jednรฉho snรญmaฤa. Pri vizuรกlnej fotometrii moลพno porovnaลฅ dva zdroje vรฝluฤne pomocou jednรฉho snรญmaฤa โ€“ oka. Pri fyzikรกlnej fotometrii sa jeden snรญmaฤ pouลพรญva len pri metรณde premennรฉho svetla. Rozdiel medzi nameranou aย konvenฤne pravou hodnotou meranej veliฤiny pri dvojlรบฤovej metรณde je spรดsobenรฝ asymetriou meradla (naprรญklad asymetriou fotometrickej doลกtiฤky vizuรกlneho fotometra). Tento vplyv moลพno korigovaลฅ vhodnรฝm porovnรกvacรญm zdrojom.

Automatickรฉ meracie metรณdy
Meracie metรณdy, pri ktorรฝch sa meranie uskutoฤลˆuje samoฤinne, sa nazรฝvajรบ automatickรฉ meracie metรณdy. Prรญkladom mรดลพe byลฅ รบplnรฉ nahradenie pozorovateฤพa pri meranรญ kriviek svietivosti.
Automatizรกciou meracรญch procesov moลพno vo vลกeobecnosti znรญลพiลฅ poฤet meraฤov, nemoลพno sa vลกak bez nich obรญsลฅ, pretoลพe aj goniofotometre treba nastavovaลฅ aย kontrolovaลฅ, ฤo vyลพaduje spravidla vyลกลกiu kvalifikรกciu aย skรบsenosti pozorovateฤพov.ย 

Komplexnรฉ meracie metรณdy
Pod komplexnรฝmi meracรญmi metรณdami sa rozumejรบ metรณdy, ktorรฝmi moลพno zistiลฅ niekoฤพko hodnรดt tej istej veliฤiny na jednom alebo na viacerรฝch miestach meranรฉho objektu. Technika kalibrovanรฝch digitรกlnych kamier sย vysokรฝm rozlรญลกenรญm aย presne ลกpecifikovanej skupiny programov prelomila vลกetky bariรฉry nielen vย oblasti merania svetelnotechnickรฝch vlastnostรญ svetelnรฝch zdrojov aย svietidiel, ale aj pri meranรญ osvetlenรฝch predmetov aย osvetฤพovacรญch zariadenรญ. Tรบto skutoฤnosลฅ odrรกลพa aj novรก eurรณpska norma STN EN 13032-1 Svetlo aย osvetlenie. Meranie aย uvรกdzanie fotometrickรฝch รบdajov svetelnรฝch zdrojov aย svietidiel. ฤŒasลฅ 1: Meranie aย formรกt sรบborov. Vย tejto sรบvislosti sa ฤalejย  pripravujรบ aj nรกvrhy eurรณpskych noriem Poลพiadavky, kalibrรกcia aย klasifikรกcia luxmetrov aย jasomerov aย Poลพiadavky na goniofotometre.

Prรญstroje aย fotometrickรฉ veliฤiny
Prevaลพnรก vรคฤลกina prรญstrojov na meranie fotometrickรฝch veliฤรญn mรก charakter indikaฤnรฝch (ukazovacรญch) zariadenรญ. Indikaฤnรฉ zariadenie mรดลพe pritom pracovaลฅ buฤ analรณgovo (รบdaj ukazuje ruฤiฤka ukazovateฤพa na stupnici) alebo digitรกlne (รบdaj tvorรญ postupnosลฅ ฤรญslic).

Merajรบ sa ฤasovo stรกle fotometrickรฉ veliฤiny (metรณdy konลกtantnรฉho svetla) alebo ฤasovo premennรฉ fotometrickรฉ veliฤiny (metรณdy premennรฉho svetla). Pri vizuรกlnej fotometrii je stabilita svetla predpokladom porovnรกvania dvoch zdrojov sย rovnakou farbou svetla. Vo fyzikรกlnej fotometrii sa metรณda konลกtantnรฉho svetla pouลพรญva pri dostatoฤnej intenzite osvetlenia aย pri zotrvaฤnosti snรญmaฤov. Oย metรณde premennรฉho svetla sa hovorรญ pri meranรญ preruลกovanรฉho svetla, priฤom na preruลกovanie svetla moลพno pouลพiลฅ naprรญklad rotaฤnรฉ clony sย nastaviteฤพnรฝmi segmentmi. Metรณda premennรฉho svetla sa pouลพรญva pri meranรญ malรฝch fotoelektrickรฝch prรบdov, na priame porovnรกvanie farebne rozliฤnรฝch zdrojov alebo na neselektรญvne zoslabovanie svetla.

prof.ย Ing.ย Pavol Horลˆรกk, DrSc.

Autor bol vย rokoch 1966 aลพ 2008 pracovnรญkom Katedry elektroenergetiky FEI STU Bratislava. Vย rรกmci ลพivnostenskรฉho podnikania sa naฤalej orientujeยญ na oblasลฅ osvetlenia, na projektovanie osvetlenia aย na proces merania svetla aย farieb.

Foto: archรญv LMT Lichtmesstechnik (Berlin), TechnoTeamยญ Bildverarbeitung (Ilmenau)

ฤŒlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise TZB HAUSTECHNIK.

Najฤรญtanejลกie