CN112414544A - 一种室内照明眩光测量仪校准方法 - Google Patents

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CN112414544A CN202011037264.6A CN202011037264A CN112414544A CN 112414544 A CN112414544 A CN 112414544A CN 202011037264 A CN202011037264 A CN 202011037264A CN 112414544 A CN112414544 A CN 112414544A
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李凤娇
谈冬兴
唐小聪
陈啟尧
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Abstract

本发明公开了一种室内照明眩光测量仪校准方法,将均匀光源作为眩光测量仪的唯一光源，均匀光源的发光面与眩光测量仪镜头平面平行；利用均匀光源对眩光测量仪的亮度值进行校准；若干次改变均匀光源的亮度L a 或调整眩光测量仪镜头中心点与均匀光源发光面中心点之间的位置d，计算得到若干个室内眩光指数的标准值；将眩光测量系统的测量值与标准值进行比较，即可得到眩光测量系统的示值误差。本发明提出的方法简单易实现，仅需暗室环境和一个均匀光源即可。本发明设定了光源发光面亮度均匀且光源数量唯一，设定了眩光测量系统镜头平面与光源发光面平行，且二者中心连线垂直于两平面的特殊位置关系。由此，统一眩光值UGR的计算公式得到了极大的简化。

Description

一种室内照明眩光测量仪校准方法
技术领域
本发明涉及一种室内照明眩光测量仪校准方法，属于眩光测量仪校准技术领域。
背景技术
室内照明中常用统一眩光指数(UGR)来评价不舒适眩光，UGR计算公式如下：
Figure BDA0002705466730000011
式中：Lb表示背景亮度，单位为cd/m2；La表示观察者方向每个灯具发光部分的亮度，单位为cd/m2；ω表示每个灯具发光部分对观察者眼睛所形成的立体角，单位为sr；p表示每个单独灯具的位置指数。
目前大部分室内眩光测量仪是使用成像亮度计测量得到的亮度分布对眩光指数进行评价。由于UGR指数和其他眩光指数公式相对复杂，要得到复杂室内光环境下眩光值的标准值，需要光环境具有一定的稳定性，且需要通过大量的数据测算，过程繁琐，效率较低。故对于眩光测量仪的校准，通常溯源到亮度值即止。但对于眩光测量仪而言，亮度值只是测算UGR指数的中间过程参数之一，无法体现最终测算的UGR的准确程度。现有的检测方法要么无法直接溯源UGR值，要么过程繁琐，需要通过大量的数据测算，效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种室内照明眩光测量仪校准方法，可以直接定量计算出UGR值，大大简化了计算过程，为眩光测量仪在实验室内的校准提供了简便有效的技术路线。
为达到上述目的，本发明提供一种室内照明眩光测量仪校准方法，包括以下步骤：
步骤一，将均匀光源作为眩光测量仪的唯一光源，均匀光源的发光面与眩光测量仪镜头平面平行，且二者中心连线垂直于二者的平面；
步骤二，利用均匀光源对眩光测量仪的亮度值进行校准；
步骤三，若干次改变均匀光源的亮度La，或调整眩光测量仪镜头中心点与均匀光源发光面中心点之间的位置d，计算得到若干个室内眩光指数的标准值；
步骤四，将眩光测量系统的测量值与标准值进行比较，即可得到眩光测量系统的示值误差。
进一步地，将均匀光源的发光面色温调至2856K，调节均匀光源的可调光阑改变均匀光源的发光面亮度值，实现眩光测量仪亮度值校准。
进一步地，步骤三中，基于公式
Figure BDA0002705466730000021
计算得到若干室内眩光指数的标准值；
其中，UGR是统一眩光指数，La是均匀光源的亮度，Lb是背景亮度，p为均匀光源的位置指数，ω为均匀光源的发光面对眩光测量仪镜头中心所形成的立体角；
以观测者位置为原点建立三维坐标轴，定义光源中心坐标(R，T，H)，计算(T/R，H/R)，通过查询古斯位置指数表确定位置指数p；在步骤一所示的位置关系中，均匀光源的坐标为(R，T，H)＝(d，0，0)，故(T/R，H/R)＝(0，0)，通过查古斯位置指数表可知，(T/R，H/R)＝(0，0)关系对应的位置指数p＝1.00；
圆锥顶角θ为均匀光源发光部分对眩光测量仪镜头中心所形成的圆锥的顶角，立体角ω与圆锥顶角θ关系为
ω＝2π[1-cos(θ/2)] (2)，
故
Figure BDA0002705466730000022
r为均匀光源发光面的半径，d为眩光测量仪镜头中心与均匀光源发光面中心之间的距离，基于上述公式(1)和公式(3)变换得到：
Figure BDA0002705466730000023
若干次改变均匀光源的亮度La或调整眩光测量仪镜头中心点与均匀光源发光面中心点之间的位置d，通过公式(4)计算得到若干个室内眩光指数的标准值，
进一步地，均匀光源为积分球光源，发光面为圆形。
进一步地，改变均匀光源的亮度La或调整眩光测量仪镜头中心点与均匀光源发光面中心点之间的位置d时，始终保持均匀光源的发光面与眩光测量仪镜头平面平行，且二者中心连线垂直于二者的平面。
进一步地，根据公式(4)计算统一眩光指数的标准值时，均匀光源的亮度La和背景亮度Lb均通过亮度值经过校准的亮度计测量得到；长度参数r和d通过钢卷尺或激光测距仪等测量得到。
本发明所达到的有益效果：
本发明提出的方法简单易实现，仅需暗室环境和一个均匀光源即可实现。本发明设定了发光光源发光面发光均匀且数量唯一，设定了眩光测量仪镜头平面与均匀光源发光面平行，且眩光测量仪镜头平面中心点与均匀光源发光面中心点连线垂直于眩光测量仪镜头平面和均匀光源发光面的特殊位置关系，统一眩光值UGR的计算公式得到了极大的简化，简化后的公式通过手动计算即可完成。本发明提出的方法简单易实现，仅需暗室环境和一均匀光源即可。
附图说明
图1是本发明中眩光测量仪与均匀光源位置关系的示意图；
图2是本发明中以观测者为原点建立坐标系，光源中心坐标的示意图；
图3是本发明中均匀光源发光面对眩光测量仪镜头中心所形成的立体角示意图。
具体实施方式
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种室内照明眩光测量仪校准方法，包括以下步骤：
步骤一，将均匀光源作为眩光测量仪的唯一光源，均匀光源的发光面与眩光测量仪镜头平面平行，且二者中心连线垂直于二者的平面；
步骤二，利用均匀光源对眩光测量仪的亮度值进行校准；
步骤三，若干次改变均匀光源的亮度La，或调整眩光测量仪镜头中心点与均匀光源发光面中心点之间的位置d，计算得到若干个室内眩光指数的标准值；
步骤四，将眩光测量系统的测量值与标准值进行比较，即可得到眩光测量系统的示值误差。
优先地，将均匀光源的发光面色温调至2856K，调节均匀光源的可调光阑改变均匀光源的发光面亮度值，实现眩光测量仪亮度值校准。
优先地，步骤三中，基于公式
Figure BDA0002705466730000031
计算得到若干室内眩光指数的标准值，
其中，UGR是统一眩光指数，La是均匀光源的亮度，Lb是背景亮度，p为均匀光源的位置指数，ω为均匀光源的发光面对眩光测量仪镜头中心所形成的立体角；
以观测者位置为原点建立三维坐标轴，定义光源中心坐标(R，T，H)，计算(T/R，H/R)，通过查询古斯位置指数表确定位置指数p；在步骤一所示的位置关系中，均匀光源的坐标为(R，T，H)＝(d，0，0)，故(T/R，H/R)＝(0，0)，通过查古斯位置指数表可知，(T/R，H/R)＝(0，0)关系对应的位置指数p＝1.00；
圆锥顶角θ为均匀光源发光部分对眩光测量仪镜头中心所形成的圆锥的顶角，立体角ω与圆锥顶角θ关系为
ω＝2π[1-cos(θ/2)] (2)，
故
Figure BDA0002705466730000041
r为均匀光源发光面的半径，d为眩光测量仪镜头中心与均匀光源发光面中心之间的距离，基于上述公式(1)和公式(3)变换得到：
Figure BDA0002705466730000042
若干次改变均匀光源的亮度La或调整眩光测量仪镜头中心点与均匀光源发光面中心点之间的位置d，通过公式(4)计算得到若干个室内眩光指数的标准值，
优先地，均匀光源为积分球光源，发光面为圆形。
优先地，改变均匀光源的亮度La或调整眩光测量仪镜头中心点与均匀光源发光面中心点之间的位置d时，始终保持均匀光源的发光面与眩光测量仪镜头平面平行，且二者中心连线垂直于二者的平面。
优先地，根据公式(4)计算统一眩光指数的标准值时，均匀光源的亮度La和背景亮度Lb均通过亮度值经过校准的亮度计测量得到；长度参数r和d通过钢卷尺或激光测距仪等测量得到。
积分球光源和眩光测量仪上述部件在现有技术中可采用的型号很多，本领域技术人员可根据实际需求选用合适的型号，本实施例不再一一举例。
术语名词含义如下：
古斯位置指数：它表示眩光源出现的位置对不舒适眩光的影响，取决于表示位置的三个坐标。古斯位置指数p＝f(x,y,z),x、y和z的值越小，说明眩光源离开视线的方向就越近，产生的不舒适眩光就越强；反之，说明眩光源离开视线的方向就越远，所引起的不舒适眩光就越弱。古斯位置指数是实验数据，可通过查古斯位置指数表得出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种室内照明眩光测量仪校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将均匀光源作为眩光测量仪的唯一光源，均匀光源的发光面与眩光测量仪镜头平面平行，且二者中心连线垂直于二者的平面；
步骤二，利用均匀光源对眩光测量仪的亮度值进行校准；
步骤三，若干次改变均匀光源的亮度La，或调整眩光测量仪镜头中心点与均匀光源发光面中心点之间的位置d，计算得到若干个室内眩光指数的标准值；
步骤四，将眩光测量系统的测量值与标准值进行比较，即可得到眩光测量系统的示值误差。
2.根据权利要求1所述的一种室内照明眩光测量仪校准方法，其特征在于，步骤二中，将均匀光源的发光面色温调至2856K，调节均匀光源的可调光阑改变均匀光源的发光面亮度值，实现眩光测量仪亮度值的校准。
3.根据权利要求1所述的一种室内照明眩光测量仪校准方法，其特征在于，步骤三中，基于公式
Figure FDA0002705466720000011
计算得到若干室内眩光指数的标准值；
其中，UGR是统一眩光指数，La是均匀光源的亮度，Lb是背景亮度，p为均匀光源的位置指数，ω为均匀光源的发光面对眩光测量仪镜头中心所形成的立体角；
以观测者位置即眩光测量仪镜头中心为原点建立三维坐标轴，定义光源中心坐标(R，T，H)，计算(T/R，H/R)，通过查询古斯位置指数表确定位置指数p；在步骤一所示的位置关系中，均匀光源的坐标为(R，T，H)＝(d，0，0)，故(T/R，H/R)＝(0，0)，通过查古斯位置指数表可知，(T/R，H/R)＝(0，0)关系对应的位置指数p＝1.00；
圆锥顶角θ为均匀光源发光面对眩光测量仪镜头中心所形成的圆锥的顶角，立体角ω与圆锥顶角θ关系为
ω＝2π[1-cos(θ/2)] (2)，
故
Figure FDA0002705466720000012
r为均匀光源发光面的半径，d为眩光测量仪镜头中心与均匀光源发光面中心之间的距离，基于上述公式(1)和公式(3)变换得到：
Figure FDA0002705466720000021
若干次改变均匀光源的亮度La或调整眩光测量仪镜头中心点与均匀光源发光面中心点之间的位置d，通过公式(4)计算得到若干个室内统一眩光指数的标准值。
4.根据权利要求1所述的一种室内照明眩光测量仪校准方法，其特征在于，均匀光源为积分球光源，发光面为圆形。
5.根据权力要求1所述的一种室内照明眩光测量仪校准方法，其特征在于，改变均匀光源的亮度La或调整眩光测量仪镜头中心点与均匀光源发光面中心点之间的位置d时，始终保持均匀光源的发光面与眩光测量仪镜头平面平行，且二者中心连线垂直于二者的平面。
6.根据权力要求3所述的一种室内照明眩光测量仪校准方法，其特征在于，根据公式(4)计算统一眩光指数的标准值时，均匀光源的亮度La和背景亮度Lb均通过亮度值经过校准的亮度计测量得到；长度参数r和d通过钢卷尺或激光测距仪等测量得到。
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