溫度照度記錄儀中是如何進(jìn)行照度計(jì)算
溫度照度記錄儀在對(duì)溫度和照度進(jìn)行記錄監(jiān)測(cè)方面，特別的便捷，不過(guò)對(duì)一些溫度和照度了解不多的人，可能會(huì)感到很神秘，溫度和照度都是一些抽象的東西，如何進(jìn)行記錄呢？這就涉及到如何計(jì)算照度的問(wèn)題，下面就為大家介紹一下溫度照度記錄儀中是如何進(jìn)行照度計(jì)算。
首先要了解一下光能傳播的基本概念：光通量光通量Φ是指光源表面的客觀輻射通量對(duì)人眼所引起的視覺強(qiáng)度，它等于輻射通量與視見函數(shù)的乘積。發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光體在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度I是指該發(fā)光體在該方向的立體角元dΩ內(nèi)傳輸?shù)墓馔縟Φ除以該立體角元所得的商。照 度，照度E是指單位被照面面積上的光通量，它是表征受照面被照明程度的物理量，即：
E=dΦdσ(1)對(duì)于點(diǎn)光源，dΦ=IdΩ，受照面上某點(diǎn)的照度E與該點(diǎn)至點(diǎn)光源距離l的平方成反比，與光強(qiáng)I及入射角的余弦均成正比，即：
E=dΦdσ=IdΩdΦ=Il2cosθ(2)
亮度L是指光源在給定方向的單位投影面上的發(fā)光強(qiáng)度，它是表征發(fā)光面發(fā)光強(qiáng)弱并與發(fā)光表面特性有關(guān)的物理量，即：
L=Iqscosα=Icosαscosα=Is(3)
由于大多數(shù)情況下物體不是自己發(fā)光的，因此在照明設(shè)計(jì)中，照度的計(jì)算具有重要意義，必須滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低照度值。
照明設(shè)計(jì)中照度的計(jì)算根據(jù)照明設(shè)計(jì)中對(duì)照度的要求，在確定了照明光源的種類、功率及燈具布置方案以后，就需要計(jì)算工作面上不同表面的照度，以檢驗(yàn)其是否合乎規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)。有時(shí)根據(jù)生產(chǎn)場(chǎng)所需要的照度、已定的布燈方案，以及所掌握的環(huán)境特征，來(lái)確定燈泡的功率。無(wú)論是由已知燈泡功率求照度，還是由已定照度求燈泡功率，都需要進(jìn)行照度計(jì)算。照度計(jì)算主要有兩方面的要求，一是簡(jiǎn)單迅速，經(jīng)常需要將計(jì)算好的各種結(jié)果編制成圖表或曲線供設(shè)計(jì)人員查用；二是準(zhǔn)確，允許的誤差范圍為-10%~+20%。照度的計(jì)算點(diǎn)可以選擇在水平面、垂直面或傾斜面上。無(wú)論是何種表面，照度總是由其直射分量和反射分量疊成，直射分量取決于燈具的光強(qiáng)分布及其對(duì)所需計(jì)算表面的相對(duì)位置，反射分量取決于燈具投射于反射表面的光通比例、反射表面的反射性能和被照空間的幾何尺寸等。
常用的照度計(jì)算方法主要有利用系數(shù)法、逐點(diǎn)計(jì)算法和單位容量法3種。利用系數(shù)法利用系數(shù)法考慮了直射光和反射光兩部分所產(chǎn)生的照度，主要用于計(jì)算均勻布置照明器的室內(nèi)一般照明，其計(jì)算結(jié)果為水平面上的平均照度，是受照表面上的光通量與房間內(nèi)光源總光通量之比，也是光通量的直射分量和反射分量在水平面上產(chǎn)生的總照度。根據(jù)利用系數(shù)和照度的定義，并考慮燈具使用期間光通量因光源及環(huán)境而衰減的因素，可得出工作面上的實(shí)際平均照度為：
Eav=nΦUMA(4)式中：n安裝燈泡的數(shù)量；Φ每個(gè)燈泡的光通量，lm；U利用系數(shù)；M減光損失系數(shù)，受光源本身使用期間光通量衰減程度、燈具及環(huán)境污染程度的影響，一般取值為0.7；A房間受照面面積，m2。
式(4)還可用來(lái)確定某平均照度下的燈泡數(shù)量n。
燈具的利用系數(shù)與其型式、光視效能和配光曲線有關(guān)，燈具的光視效能越高，光通越集中，利用系數(shù)就越高。燈具懸掛越高，反射光通量越多，利用系數(shù)也越高。此外，燈具的利用系數(shù)還與房間的面積和形狀有關(guān)。房間面積越大，越近似正方形，直射光通量越多，利用系數(shù)就越高。
逐點(diǎn)計(jì)算法逐點(diǎn)計(jì)算法包括平方反比法、等照度曲線法、方位系數(shù)法等，這類方法只考慮直射光產(chǎn)生的照度，可以用來(lái)計(jì)算任意面上某一點(diǎn)的直射照度。燈具的尺寸一般遠(yuǎn)小于它與被照表面間的距離，故可將其看作點(diǎn)狀發(fā)光元件，用點(diǎn)光源照度計(jì)算公式，就可以較準(zhǔn)確地計(jì)算各種表面上的照度，計(jì)算過(guò)程中的數(shù)量變化關(guān)系如圖1所示。
光源在法向平面上產(chǎn)生的法向照度為：
En=1l2(5)根據(jù)法向平面與水平平面上光通量相等的原理，可以得出：
EhH=EnN(6)式中：Eh水平面上的照度。
NH=cosθ則有：
Eh=Encosθ=1l2cosθ=1h2cos3θ(7)同理可得，垂直平面上的照度為：
Ev=1l2cosφ=Encosφ=Ensinθ(8)推廣到任意平面，假設(shè)該平面與法向平面的夾角為Ψ，則有：
EΨ=EncosΨ(9)在實(shí)際應(yīng)用中，一般首先規(guī)定一系列照度Ei和角度θ值，并從工廠提供的燈具配光曲線中查出與θ值對(duì)應(yīng)的I值；然后求出對(duì)應(yīng)于不同Ei和θ值的高度h，并繪出各類燈具空間的等照度曲線；最后按燈具計(jì)算高度h和計(jì)算點(diǎn)到燈具軸線的水平距離d，在等照度曲線上直接查出每個(gè)燈具產(chǎn)生的照度Ei和所有燈具產(chǎn)生的總照度，并求出實(shí)際照度為：
E=M∑Ei1000(10)式中：M減光損失系數(shù)：/1000光源實(shí)際光通量在計(jì)算點(diǎn)產(chǎn)生的照度。
單位容量法單位容量法可以看成是利用系數(shù)法的簡(jiǎn)化，適用于均勻的一般照明計(jì)算，它主要計(jì)算每單位被照面積所需的燈具安裝功率：
W=PS(11)式中：P全部燈具安裝功率，W；S被照面積，m2。
此方法還可以直接計(jì)算出燈具數(shù)量為：
N=EA0C1C2(12)
式中：E需求照度；A房間面積；0單位面積的光通量；C1，C2修正系數(shù)；照明燈具光通量。
我們給出一套速查表格以便使用，表1為室形指數(shù)與燈具配光類型；表2為各類照型對(duì)應(yīng)的距高比；表3為室內(nèi)頂棚、墻面及地面的反射系數(shù)；表4為不同燈具效率對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)。
表格的相關(guān)說(shuō)明如下：
(1)室形指數(shù) 其公式為：
RI=WLH(W+L)(13)
式中：W房間寬度；L房間長(zhǎng)度；H燈具至工作面高度。
(2)反射系數(shù) 室內(nèi)頂棚、墻面及地面的反射系數(shù)分別為ρC，ρW，ρf，根據(jù)實(shí)際環(huán)境不同可加系數(shù)C1修正。
(3)修正系數(shù) 各燈具效率不同，可加系數(shù)C2修正。
由以上表格數(shù)據(jù)查出0，C1，C2，然后代入所需照度E及房間面積A，并選擇合適的光源及其光通量，從而得出布燈數(shù)量或求得某燈具布置方案下的照度。
單位容量計(jì)算法設(shè)計(jì)實(shí)例運(yùn)用單位容量計(jì)算法計(jì)算DL/T5390—2007火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定附錄B中的例子，以驗(yàn)證該算法的可行性和準(zhǔn)確度。
第一步：由式(13)求室形指數(shù)RI，代入W=20m，L=50m，H=16.7m，得出RI=1.43。由距高比D/h<0。9，查表2可得出單位容量光通量最接近數(shù)值0=3.11。
由于ρC，ρW，ρf分別為0.5，0.5，0.2，查表3可知C1=1.08。
根據(jù)火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定的說(shuō)明，按照燈具效率大于70%來(lái)選參數(shù)C2為1是合適的。
第二步：將式(12)變換為E=N/A0C1C2，代入數(shù)據(jù)后可得E=200。原算例的結(jié)果為259，誤差為23%，在可接受的范圍內(nèi)。與原算例的計(jì)算過(guò)程相比，本算法僅需查表格來(lái)確定相應(yīng)的參數(shù)，然后代入公式即可，更為簡(jiǎn)便易行。
利用系數(shù)法是在溫度照度記錄儀中總結(jié)出來(lái)的計(jì)算方法，具有計(jì)算簡(jiǎn)單、理解容易的優(yōu)點(diǎn)，適用于計(jì)算精度要求不高的場(chǎng)合；逐點(diǎn)計(jì)算法可用來(lái)計(jì)算各個(gè)溫度照度記錄儀的燈具在計(jì)算點(diǎn)所產(chǎn)生的照度，計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是計(jì)算量大；單位容量法的優(yōu)點(diǎn)在于只需簡(jiǎn)單查表計(jì)算，便于工程設(shè)計(jì)人員掌握，而且花費(fèi)時(shí)間較短，準(zhǔn)確度較高，在溫度照度記錄儀工程實(shí)踐中有較廣泛的應(yīng)用前景。
