CN112762862A - 一种校准眩光测量装置的标准眩光场及校准方法 - Google Patents

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张晓颖
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Abstract

一种用于校准眩光测量装置的标准眩光场及校准方法，标准眩光场包括标准眩光板及补光装置；标准眩光板上涂覆有漫反射材料，标准眩光板上设置有眩光光源，眩光光源亮度、色度可调，补光装置位于标准眩光板发光面之前，用以给标准眩光板均匀补光，在进行眩光测量装置校准时，打开标准眩光板上眩光光源；调整补光装置的位置，给标准眩光板上涂覆的漫反射材料均匀补光；确定一测量点，通过测量眩光光源亮度、背景亮度、背景相对空间角度和空间位置，计算在该测量点的标准眩光值；在该测量点，使用眩光测量装置测量标准眩光场的眩光值；改变亮度、色度、或者测量位置重复测量。本方法在眩光测量装置的校准方面精度高、准确性好。

Description

一种校准眩光测量装置的标准眩光场及校准方法
技术领域
本发明属于仪器校准领域，尤其涉及一种校准眩光测量装置的标准眩光场及校准方法。
背景技术
眩光是指当视野中的亮度分布不均匀或亮度范围不适宜，或视野中的亮度对比非常大，以致引起视觉不舒适感觉或降低观察细部或目标的能力的视觉现象。眩光通常可分为两种类型，即不舒适眩光和失能眩光。不舒适眩光主要是因为视野中存在极端的亮度反差光源，造成人眼感觉的不舒适性，这种眩光不会降低人眼对视野范围内物体细节的分辨能力；而失能眩光主要是造成人眼无法分辨物体细节，但这种眩光不一定会对人眼造成不适。因此，优质的照明工程不仅仅注意在亮度的提高上，还要用科学的方法对眩光加以分析和控制，尽可能的降低其不利影响。
传统的眩光测试方法存在操作复杂、响应速度慢、成本高等问题。随着数码相机的普及和数码成像技术的提高，基于数字图像的眩光测量技术使实现方便、快捷、成本低的大范围眩光测试分析成为可能。随着科技的进步，基于数字图像的眩光测量装置虽然已经逐步应用到道路、隧道、体育场馆和室内照明等不同现场环境的眩光检测中，但眩光测量装置的眩光测试结果是否和实际眩光程度相吻合还缺乏相应的依据。眩光测量的验证和比对，眩光测量装置是否需要校准，还需要大量的工作去实验和评估。
发明内容
有鉴于此，本发明设计完成了一种用于校准眩光测量装置的标准眩光场及校准方法，标准眩光场包括标准眩光板及补光装置；标准眩光板上涂覆有漫反射材料，标准眩光板上设置有眩光光源，眩光光源亮度、色度可调，补光装置位于标准眩光板发光面之前，用以给标准眩光板均匀补光，在进行眩光测量装置校准时，打开标准眩光板上眩光光源；调整补光装置的位置，给标准眩光板上涂覆的漫反射材料均匀补光；确定一测量点，通过测量眩光光源亮度、背景亮度、背景相对空间角度和空间位置，计算在该测量点的标准眩光值；在该测量点，使用眩光测量装置测量标准眩光场的眩光值；改变亮度、色度、或者测量位置重复测量。本方法在眩光测量装置的校准方面精度高、准确性好。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种校准眩光测量装置的标准眩光场，包括标准眩光板及补光装置；所述标准眩光板上涂覆有漫反射材料，所述标准眩光板上设置有眩光光源，所述眩光光源亮度、色度可调，所述补光装置位于所述标准眩光板发光面之前，用以给标准眩光板均匀补光，所述补光装置照度、色温可调，所述漫反射材料为硫酸钡涂层、聚四氟乙烯涂层或氧化镁涂层中的一种；所述眩光测量装置为眩光测量仪或成像亮度计。
一种利用所述标准眩光场校准眩光测量装置的校准方法，包括以下步骤：
步骤1：打开标准眩光板上眩光光源；调整补光装置的位置，打开补光装置给标准眩光板上涂覆的漫反射材料均匀补光；
步骤2：确定一测量点，通过测量眩光光源亮度、背景亮度、背景相对空间角度和空间位置，计算在该测量点的标准眩光值；
步骤4：在该测量点，使用眩光测量装置测量标准眩光场的眩光值；
步骤5：改变亮度、色度或者测量位置重复测量。
本发明的一种校准眩光测量装置的标准眩光场及校准方法，具有以下有益效果：1、标准眩光场包括标准眩光板及补光装置；所述标准眩光板上涂覆有漫反射材料，漫反射材料为硫酸钡涂层、聚四氟乙烯涂层或氧化镁涂层中的一种，相比于透射，背景亮度均匀性好；2、补光装置位于标准眩光板发光面之前，用以给标准眩光板均匀补光，补光装置照度、色温可调，采用外部补光装置，补光方式灵活，参数调整方便，测量范围广；3、本装置在眩光测量装置的校准方面精度高、准确性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明一种校准眩光测量装置的标准眩光场结构示意图；
图2本发明标准眩光板实施例2示意图；
图3本发明的灯具控制器程序整体控制图；
图4本发明的瞬变标准光源光学自动控制装置构成；
图5本发明驱动电路是采用反馈电压进行LED亮度控制；
图6本发明的采用PWM信号控制白光LED的亮度；
图7本发明的整体结构图；
图8本发明的控制详图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1
一种校准眩光测量装置的标准眩光场，包括标准眩光板及补光装置；所述标准眩光板上涂覆有漫反射材料，所述漫反射材料为硫酸钡涂层、聚四氟乙烯涂层或氧化镁涂层中的一种；所述标准眩光板上设置有眩光光源，所述眩光光源亮度、色度可调，所述补光装置位于所述标准眩光板发光面之前，用以给标准眩光板均匀补光，所述补光装置照度、色温可调，所述眩光测量装置为眩光测量仪或成像亮度计。
一种利用所述标准眩光场校准眩光测量装置的校准方法，包括以下步骤：
步骤1：打开标准眩光板上眩光光源；调整补光装置的位置，打开补光装置，给标准眩光板上涂覆的漫反射材料均匀补光；
步骤2：确定一测量点，通过测量眩光光源亮度、背景亮度、眩光光源和背景相对测量点的空间角度和空间位置，计算在该测量点的标准眩光值；
步骤3：在该测量点，使用眩光测量装置测量标准眩光场的眩光值；
步骤4：改变亮度、色度、或者测量位置重复测量。
实施例2
一种校准眩光测量装置的标准眩光场，包括标准眩光板及补光装置；标准眩光板上涂覆有硫酸钡漫反射材料，其朗伯特性非常好；标准眩光板上设置有8个眩光光源，如图2所示，分别为3对矩形灯具(1号灯和8号灯；2号灯和7号灯；3号灯和6号灯)和1对圆形灯具(4号灯和5号灯)。其中，每个灯具的亮度分别为600cd/m2、 750cd/m2、1000cd/m2、2000cd/m2、5000cd/m2、10000cd/m2共6个档位，灯具出光面均匀性保证不低于80％。8个灯具的亮度组合信息提前写入灯具控制器程序，通过标准眩光板上控制器调节灯具的亮度，使其按照设定程序进行亮度调节，产生某一静态眩光或者某一帧频范围内的动态眩光，灯具色度不调；补光装置位于标准眩光板发光面之前，用以给标准眩光板均匀补光，补光装置选用亮度可调节的投光灯照射标准眩光板，采用外部补光装置，补光方式灵活，参数调整方便，测量范围广，标准眩光板反射投光灯的光照，从而提供眩光测量时的背景亮度，为了提高眩光测量的准确性，背景亮度的均匀性须满足在90％以上，采用给标准眩光板板喷涂高均匀性的漫反射材料和高均匀性补光装置来实现。眩光测量装置为眩光测量仪或成像亮度计。
其中，所述的灯具控制器程序包括电脑控制软件、瞬变标准光源光学自动控制装置、LED调光电源和LED标准光源，电脑控制软件采用Python编程，实现与多路眩光光源控制器进行通讯，采用RS232协议通讯，实现眩光光源亮度值设定值的上传和下载，亮度的设定值，可随意编辑，一秒可设定30个亮度值，并可以通过电脑来控制眩光光源的开关和亮度调节，以及播放时序和循环。瞬变标准光源光学自动控制装置采用单片机结构，将电脑上设定值，存到内存中，实现快速的数据读取，将读取的亮度信号，转换成PWM信号，同时输出PWM信号，并实行一秒每个通道改变30 次。LED调光电源读取PWM信号，实现电源额定的电流的10％-100％的标准输出，响应速度每秒30次。LED标准眩光光源采用LED，进行精确调节，达到标准光源的均匀度，确保每秒30帧的响应速度。其中，图3为灯具控制器程序整体控制图，图4 为瞬变标准光源光学自动控制装置构成，图5为驱动电路是采用反馈电压进行LED亮度控制，图6为采用PWM信号控制白光LED的亮度。
一种利用所述标准眩光场校准眩光测量装置的校准方法，包括以下步骤：
步骤1：打开标准眩光板上8个眩光光源；使用手持式亮度计测得标准眩光板上 8个眩光光源的亮度分别为：1号灯的亮度L1为750cd/m2，2号灯的亮度L2为2000 cd/m2，3号灯的亮度L3为2000cd/m2，4号灯的亮度L4为600cd/m2，5号灯的亮度L5为2000cd/m2，6号灯的亮度L6为2000cd/m2，7号灯的亮度L7为2000cd/m2，8号灯的亮度L8为750cd/m2，8个眩光光源的发光面积分别为：1号灯的发光面积S1为0.0300 m2，2号灯的发光面积S2为0.0160m2，3号灯的发光面积S3为0.0075m2，4号灯的发光面积S4为0.0079m2，5号灯的发光面积S5为0.0079m2，6号灯的发光面积 S6为0.0075m2，7号灯的发光面积S7为0.0160m2，8号灯的发光面积S8为0.0300m2，调整补光装置的位置，打开补光装置给标准眩光板上涂覆的漫反射材料均匀补光；
步骤2：确定一测量点，使用激光测距仪测得测量点与每个眩光光源之间的空间距离(R、T、H)为1,8号灯的R、T、H分别为3m、1m、0.3m；2,7号灯的R、T、 H分别为3m、0.925m、0.55m；3,6号灯的R、T、H分别为3m、0.75m、0.75m； 4号灯的R、T、H分别为3m、0m、0.3m；5号灯的R、T、H分别为3m、0m、0.7 m；测量点与每个眩光光源之间的相对空间角度ω由每个眩光光源的R、T、H计算得到，使用亮度计测得标准眩光板上的背景亮度LaV为5.00cd/m2；采用TI计算公式计算该测量点的标准眩光值TI＝15.0；
TI主要用于评价隧道照明情况下在视野范围内造成的眩光感。计算公式如下：
Figure 1
其中：
Figure BDA0002837464070000072
Eeyei＝L·ω·cosθ,
Figure 3
Eeyei——观察着接受到的i灯具在观察者视线方向发出的照度，单位lx；
LV——灯具i的光幕亮度，单位cd/m2；
θ——灯具与观察者视线方向的夹角，单位：度；
LaV——被灯照亮的路面的亮度(背景亮度)，单位cd/m2；
ω——立体角，单位立体弧度sr；
S——灯具发光面积，单位m2。
步骤3：在该测量点，使用眩光测量装置，如深圳华萤光电技术有限公司研发的眩光测量系统(型号GM-1200)测量标准眩光场的眩光值为；
步骤4：不改变测量点位置，在眩光源产生的眩光值TI值不变的情况下，各个灯具的亮度不断变化，设计灯具亮度每秒变化30帧，达到动态眩光的效果。以产生的眩光值TI为15为例，给出了30个标准值，30个测量值，测量值的误差的绝对值不超过4.0％。
灯1 灯2 灯3 灯4 灯5 灯6 灯7 灯8 眩光标准值 眩光测量值 误差
750 2000 2000 600 2000 2000 2000 750 15.0 14.9 -0.7％
600 2000 2000 750 2000 2000 2000 750 15.0 15.1 0.3％
2000 2000 2000 750 2000 2000 1000 1000 15.1 14.6 -3.5％
750 2000 2000 2000 2000 2000 1000 1000 15.1 15.5 3.1％
2000 2000 2000 750 2000 1000 2000 1000 15.1 15.6 3.4％
750 2000 2000 2000 2000 1000 2000 1000 15.1 15.1 0.3％
2000 1000 2000 2000 1000 2000 2000 1000 15.0 14.8 -1.3％
2000 2000 1000 750 2000 2000 2000 1000 15.1 15.2 0.9％
750 2000 1000 2000 2000 2000 2000 1000 15.1 15.4 2.3％
750 2000 2000 600 2000 2000 750 2000 15.0 15.4 2.3％
600 2000 2000 750 2000 2000 750 2000 15.0 14.7 -2.1％
2000 2000 2000 750 2000 1000 1000 2000 15.1 15.5 3.1％
750 2000 2000 2000 2000 1000 1000 2000 15.1 15.1 0.3％
2000 1000 2000 2000 1000 2000 1000 2000 15.0 15.0 -0.5％
2000 2000 1000 750 2000 2000 1000 2000 15.1 15.1 0.4％
750 2000 1000 2000 2000 2000 1000 2000 15.1 15.5 2.5％
1000 2000 2000 600 2000 600 2000 2000 15.0 14.4 -3.9％
600 2000 2000 1000 2000 600 2000 2000 15.0 15.0 0.0％
750 2000 2000 600 2000 750 2000 2000 15.0 15.2 0.9％
600 2000 2000 750 2000 750 2000 2000 15.0 15.4 2.5％
2000 1000 2000 2000 1000 1000 2000 2000 15.0 15.0 -0.2％
2000 2000 1000 750 2000 1000 2000 2000 15.1 14.9 -1.1％
750 2000 1000 2000 2000 1000 2000 2000 15.1 14.9 -1.4％
750 2000 2000 600 600 2000 2000 2000 15.1 14.9 -1.2％
600 2000 2000 750 600 2000 2000 2000 15.1 14.5 -3.6％
2000 1000 2000 600 750 2000 2000 2000 15.0 15.1 0.5％
2000 750 2000 1000 750 2000 2000 2000 15.0 15.6 3.6％
1000 750 2000 2000 750 2000 2000 2000 15.0 15.2 1.2％
600 1000 2000 2000 750 2000 2000 2000 15.0 14.9 -0.6％
2000 750 2000 600 1000 2000 2000 2000 15.0 14.6 -3.1％
具体的，所述激光测距仪型号为徕卡公司的型号为Disto D510激光测距仪；所述亮度计为柯尼卡美能达公司的型号为CS-2000A分光辐射亮度计；所述眩光测量装置为深圳华萤光电技术有限公司GM-1200眩光测量系统。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种校准眩光测量装置的标准眩光场，其特征在于：包括标准眩光板及补光装置；所述标准眩光板上涂覆有漫反射材料，所述标准眩光板上设置有眩光光源，所述眩光光源亮度、色度可调，所述补光装置位于所述标准眩光板发光面之前，用以给标准眩光板均匀补光。
2.根据权利要求1所述的一种校准眩光测量装置的标准眩光场，其特征在于：所述补光装置照度、色温可调。
3.根据权利要求1所述的一种校准眩光测量装置的标准眩光场，其特征在于：所述眩光测量装置为眩光测量仪或成像亮度计。
4.根据权利要求1所述的一种校准眩光测量装置的标准眩光场，其特征在于：所述漫反射材料为硫酸钡涂层、聚四氟乙烯涂层或氧化镁涂层中的一种。
5.一种校准眩光测量装置的校准方法，其利用权利要求1所述的一种用于校准眩光测量装置的标准眩光场，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：打开标准眩光板上眩光光源；调整补光装置的位置，打开补光装置，给标准眩光板上涂覆的漫反射材料均匀补光；
步骤2：确定一测量点，通过测量眩光光源亮度、背景亮度、背景相对空间角度和空间位置，计算在该测量点的标准眩光值；
步骤4：在该测量点，使用眩光测量装置测量标准眩光场的眩光值；
步骤5：改变亮度、色度、或者测量位置重复测量。
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