Meracie metรณdy (1. ฤasลฅ: Meranie svetla aย osvetlenia โ zรกkladnรฉ pojmy)
Spoloฤnou poลพiadavkou noriem zย oblasti svetla aย osvetlenia je meranie svetelnotechnickรฝch vlastnostรญ svetelnรฝch zdrojov, svietidiel, osvetlenรฝch predmetov aย osvetฤพovacรญch zariadenรญ. Prvรก ฤasลฅ ฤlรกnku prinรกลกa bliลพลกรญ pohฤพad na niektorรฉ pojmy, ktorรฉ sa vyuลพรญvajรบ pri meranรญ svetla aย osvetlenia. ฤalลกia ฤasลฅ sa bude venovaลฅ pravidlรกm hodnotenia aย vyjadrovania neistรดt pri svetelnotechnickรฝch meraniach.
Veliฤiny vzลฅahujรบce sa na ลพiarenie, vyhodnocovanรฉ vย zรกvislosti od jeho รบฤinku na ลกtandardnรฉho fotometrickรฉho pozorovateฤพa (CIE), moลพno meraลฅ โ tieto veliฤiny sa nazรฝvajรบ fotometrickรฉ.Snรญmaฤmi ลพiarenia sรบ vลกetky lรกtkovรฉ telesรก ลพivej aj neลพivej prรญrody โ ako prรญklad moลพno uviesลฅ ฤพudskรฉ oko alebo fotoelektrickรฉ snรญmaฤe. 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 uskutoฤลovanรญ meranรญ vo vลกetkรฝch svetelnotechnickรฝch aplikรกciรกch. Navyลกe, treba si uvedomiลฅ, ลพe na jedinom fotovoltickom jave sa zakladรก viac metรณd stanovenia hodnoty meranej veliฤiny. Naprรญklad, svetelnรฝ tok svetelnรฝch zdrojov aย svietidiel moลพno urฤiลฅ pomocou guฤพovรฉho integrรกtora alebo ลกpirรกlovรฉho goniofotometra.
Pri meranรญ treba uvaลพovaลฅ aj oย meracom postupe, pod ktorรฝm sa rozumie sled รบkonov, ktorรฉ sรบ potrebnรฉ na uskutoฤnenie merania podฤพa urฤitej meracej metรณdy. Naprรญklad: Norma predpisuje postup merania svetelnรฉho toku zdrojov pomocou guฤพovรฉho integrรกtora. Na zabezpeฤenie jednotnosti meranรญ musia byลฅ teda predpรญsanรฉ nielen meracie metรณdy, ale aj meracie postupy. My sa sรบstredรญme predovลกetkรฝm na metรณdy merania fotometrickรฝch veliฤรญn.
Meracie metรณdy sledujรบ rozliฤnรฉ hฤพadiskรก, ktorรฉ sa mรดลพu pri meranรญ konkrรฉtnej fotometrickej veliฤiny aj dopฤบลaลฅ alebo prekrรฝvaลฅ. Medzinรกrodnรก sรบstava jednotiek SI rozoznรกva definiฤnรฉ (absolรบtne) meracie metรณdy aย odvodenรฉ (relatรญvne) meracie metรณdy. Zย hฤพadiska indikรกcie meranej veliฤiny moลพno metรณdy merania rozdeliลฅ na priame aย nepriame. ฤalej moลพno hovoriลฅ oย porovnรกvacรญch metรณdach, jednolรบฤovรฝch aย dvojlรบฤovรฝch metรณdach ฤi automatickรฝch alebo komplexnรฝch meracรญch metรณdach.
Definiฤnรฉ meracie metรณdy
Definiฤnรฉ meracie metรณdy sรบ metรณdy pre zรกkladnรฉ fotometrickรฉ veliฤiny, ktorรฉ sรบ zaloลพenรฉ na ich definรญcii. Keฤลพe definiฤnรฉ metรณdy vedรบ bezprostredne alebo cez ฤalลกie vรคzby kย meraniu zรกkladnรฝch veliฤรญn, moลพno ich nazvaลฅ zรกkladnรฝmi metรณdami. Prรญkladom absolรบtnej metรณdy je meranie nรกrodnรฉho etalรณnu svietivosti.
Odvodenรฉ meracie metรณdy
Odvodenรฉ meracie metรณdy vyลพadujรบ okrem meranรฉho objektu eลกte ฤalลกรญ objekt, pri ktorom sรบ znรกme ฤรญselnรฉ hodnoty veliฤiny toho istรฉho druhu, ako je meranรก veliฤina. Tieto meracie metรณdy sa nazรฝvajรบ relatรญvne (pomernรฉ), pretoลพe sย ich pomocou sa zรญskava pomer meranej veliฤiny aย znรกmej veliฤiny toho istรฉho druhu.
Keฤลพe pri relatรญvnych metรณdach ide oย porovnanie meranej veliฤiny so stanovenou mierou, patria kย ลกirลกej skupine porovnรกvacรญch metรณd. Prakticky je vลกak kaลพdรฉ meranie do urฤitej miery porovnรกvacie, lebo meraลฅ znamenรก urฤiลฅ hodnotu meranej veliฤiny ako nรกsobok meracej jednotky. Relatรญvne metรณdy vลกak zisลฅujรบ nielen vzลฅah meranej veliฤiny kย prรญsluลกnej meracej jednotke, ale aj vzลฅah kย nejakej inej veliฤine 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 veliฤiny โย naprรญklad ak ide oย meranie osvetlenosti alebo jasu na ลกpecifikovanej ploche. Za priame metรณdy moลพno pokladaลฅ aj metรณdy vyuลพรญvajรบce automatizovanรฉ meracie zariadenia. Tieto zariadenia uskutoฤลujรบ sย nainลกtalovanรฝm programom meranie hodnรดt rรดznych veliฤรญn, ktorรฉ sรบ viazanรฉ znรกmymi funkฤnรฝmi vzลฅahmi priamo na meranรบ veliฤinu. Ako prรญklad moลพno uviesลฅ automatickรฉ goniofotometre. Priame metรณdy charakterizuje najmรค to, ลพe nevyลพadujรบ ฤalลกie vรฝpoฤty sย vรฝnimkou tรฝch, ktorรฉ slรบลพia na urฤenie korekcie (opravu) merania.
Nepriame meracie metรณdy
Nepriamou metรณdou sa nazรฝva takรก metรณda, pri ktorej sa hodnota urฤitej veliฤiny urฤuje na zรกklade vรฝsledku priameho merania pomocnรฝch veliฤรญn, ktorรฉ sรบ sย vlastnou meranou veliฤinou (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 ฤรญselnรฉ porovnanie meranej veliฤiny so stanovenou mierou (jednotkou), je zaloลพenรก porovnรกvacia (komparaฤnรก) metรณda. Metrologickรก kontrola meradiel fotometrickรฝch veliฤรญn pomocou etalรณnov prรญsluลกnรฝch jednotiek predstavuje vลพdy porovnรกvanie. Porovnรกvacia metรณda mรก niekoฤพko variantov, zย ktorรฝch sa pouลพรญvajรบ nahradzovacie (substituฤnรฉ) metรณdy aย vyrovnรกvacie (kompenzaฤnรฉ) metรณdy.
Pri substituฤnej metรณde sa postupne porovnรกva vplyv dvoch veliฤรญn jednรฉho druhu na รบdaj meracieho prรญstroja, prรญpadne sa jedna veliฤina reguluje tak, aby vย oboch prรญpadoch bola vรฝchylka meracieho zariadenia rovnakรก. Pri vizuรกlnej fotometrii sa svietivosลฅ zdroja mรดลพe meraลฅ na fotometrickej lavici substituฤnou metรณdou sย pouลพitรญm porovnรกvacieho svetelnรฉho zdroja. Pri fyzikรกlnej fotometrii sa svietivosลฅ zdroja meria prevaลพne substituฤnou metรณdou. Substituฤnรบ metรณdu moลพno pouลพiลฅ sย uspokojivรฝm vรฝsledkom, ak je postupnosลฅ znรกmych hodnรดt porovnรกvacej veliฤiny dostatoฤne hustรก.
Vyrovnรกvacia (kompenzaฤnรก) metรณda sa pouลพรญva ako ฤasลฅ postupu meranej veliฤiny. Meranรบ veliฤinu vyrovnรกvame (kompenzujeme) inou veliฤinou toho istรฉho druhu, ktorej hodnota mรดลพe byลฅ znรกma, vย niektorรฝch prรญpadoch vลกak ani nemusรญ. Pri vyrovnรกvacรญch metรณdach sa spravidla predpokladรก sรบฤasnรฉ pรดsobenie meranej aย vyrovnรกvacej veliฤiny. Ak je vyrovnanie dokonalรฉ, vรฝchylka indikaฤnรฉho orgรกnu meradla pri pripojenรญ meranej aย vyrovnรกvacej veliฤiny prรญde do nulovej polohy. Tรกto vyrovnรกvacia (kompenzaฤnรก) metรณda sa oznaฤuje ako nulovรก metรณda. Kompenzaฤnรฉ metรณdy mรดลพu byลฅ optickรฉ (kompenzรกcia pred snรญmaฤom) alebo elektrickรฉ (kompenzรกcia za snรญmaฤom). Optickรก kompenzรกcia prebieha sย vyuลพitรญm niektorej metรณdy zoslabovania svetla. Elektrickรก kompenzรกcia sa uskutoฤลuje sย kompenzรกtormi (naprรญklad mostรญkovรฉ metรณdy).
Jednolรบฤovรฉ aย dvojlรบฤovรฉ metรณdy
ล peciรกlne zameranie majรบ jednolรบฤovรฉ aย dvojlรบฤovรฉ metรณdy. Pri jednolรบฤovej 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 jednolรบฤovej metรณde treba vย priebehu merania dbaลฅ na dodrลพanie stability vลกetkรฝch prvkov meradla.
Vplyv nestabilnosti svetelnรฉho toku vyluฤuje dvojlรบฤovรก metรณda. Pri tejto metรณde sa sรบฤasne porovnรกva etalรณn aย meranรฝ zdroj. Na porovnรกvanie zdrojov moลพno pouลพiลฅ jeden alebo dva snรญmaฤe. Zรกkladnรฝm predpokladom na pouลพitie dvoch snรญmaฤov je zhodnosลฅ ich vlastnostรญ, aj keฤ vย obvyklรฝch prรญpadoch sa tรกto poลพiadavka dรก len ลฅaลพko dosiahnuลฅ. Preto sa uprednostลuje porovnรกvanie zdrojov pomocou jednรฉho snรญmaฤa. Pri vizuรกlnej fotometrii moลพno porovnaลฅ dva zdroje vรฝluฤne pomocou jednรฉho snรญmaฤa โ oka. Pri fyzikรกlnej fotometrii sa jeden snรญmaฤ pouลพรญva len pri metรณde premennรฉho svetla. Rozdiel medzi nameranou aย konvenฤne pravou hodnotou meranej veliฤiny pri dvojlรบฤovej metรณde je spรดsobenรฝ asymetriou meradla (naprรญklad asymetriou fotometrickej doลกtiฤky vizuรกlneho fotometra). Tento vplyv moลพno korigovaลฅ vhodnรฝm porovnรกvacรญm zdrojom.
Automatickรฉ meracie metรณdy
Meracie metรณdy, pri ktorรฝch sa meranie uskutoฤลuje samoฤinne, sa nazรฝvajรบ automatickรฉ meracie metรณdy. Prรญkladom mรดลพe byลฅ รบplnรฉ nahradenie pozorovateฤพa pri meranรญ kriviek svietivosti.
Automatizรกciou meracรญch procesov moลพno vo vลกeobecnosti znรญลพiลฅ poฤet meraฤov, nemoลพno sa vลกak bez nich obรญsลฅ, pretoลพe aj goniofotometre treba nastavovaลฅ aย kontrolovaลฅ, ฤo 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 veliฤiny 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 skutoฤnosลฅ odrรกลพa aj novรก eurรณpska norma STN EN 13032-1 Svetlo aย osvetlenie. Meranie aย uvรกdzanie fotometrickรฝch รบdajov svetelnรฝch zdrojov aย svietidiel. ฤasลฅ 1: Meranie aย formรกt sรบborov. Vย tejto sรบvislosti sa ฤalejย pripravujรบ aj nรกvrhy eurรณpskych noriem Poลพiadavky, kalibrรกcia aย klasifikรกcia luxmetrov aย jasomerov aย Poลพiadavky na goniofotometre.
Prรญstroje aย fotometrickรฉ veliฤiny
Prevaลพnรก vรคฤลกina prรญstrojov na meranie fotometrickรฝch veliฤรญn mรก charakter indikaฤnรฝch (ukazovacรญch) zariadenรญ. Indikaฤnรฉ zariadenie mรดลพe pritom pracovaลฅ buฤ analรณgovo (รบdaj ukazuje ruฤiฤka ukazovateฤพa na stupnici) alebo digitรกlne (รบdaj tvorรญ postupnosลฅ ฤรญslic).
Merajรบ sa ฤasovo stรกle fotometrickรฉ veliฤiny (metรณdy konลกtantnรฉho svetla) alebo ฤasovo premennรฉ fotometrickรฉ veliฤiny (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 dostatoฤnej intenzite osvetlenia aย pri zotrvaฤnosti snรญmaฤov. Oย metรณde premennรฉho svetla sa hovorรญ pri meranรญ preruลกovanรฉho svetla, priฤom na preruลกovanie svetla moลพno pouลพiลฅ naprรญklad rotaฤnรฉ clony sย nastaviteฤพnรฝmi segmentmi. Metรณda premennรฉho svetla sa pouลพรญva pri meranรญ malรฝch fotoelektrickรฝch prรบdov, na priame porovnรกvanie farebne rozliฤnรฝch zdrojov alebo na neselektรญvne zoslabovanie svetla.
prof.ย Ing.ย Pavol Horลรกk, DrSc.
Autor bol vย rokoch 1966 aลพ 2008 pracovnรญkom Katedry elektroenergetiky FEI STU Bratislava. Vย rรกmci ลพivnostenskรฉho podnikania sa naฤalej orientujeยญ na oblasลฅ osvetlenia, na projektovanie osvetlenia aย na proces merania svetla aย farieb.
Foto: archรญv LMT Lichtmesstechnik (Berlin), TechnoTeamยญ Bildverarbeitung (Ilmenau)
ฤlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise TZB HAUSTECHNIK.