Измерение освещенности: теория и практика. Измерение освещенности фотоаппаратом Измерение освещения

14.11.2023 | Для начинающих

Проблема измерения освещенности от искусственных источников

Одна из главных проблем при измерении освещенности - это невозможность измерить люксметром освещенность и пульсации от искусственных источников света в светлое время суток. Естественная освещенность, создаваемая окнами, прозрачным световыми проемами и т.п. серьезно искажает результаты измерений. Усугубляет ситуацию тот факт, что днем световые проемы являются источником света, а в темное время суток - как правило, поглощают его, в отличие от прочих поверхности (особенно, если они светлых тонов). Таким образом, большое значение коэффициента естественной освещенности (КЕО) в помещении делает его более комфортным…. Но! Только в светлое время суток. В темное время суток такое помещение требует дополнительного искусственного освещения.
Поэтому, методики измерения освещенности и пульсаций требуют производить измерения при отсутствии естественного освещения. То есть, перед измерением освещенности помещений необходимо провести в нем плотное затемнение всех световых проемов. Если такой возможности нет, (например, здания с большой площадью остекления), то измерять освещенность разрешается проводить только в темное время суток. Отсюда возникают сразу несколько проблем:

невозможность проводить измерения искусственной освещенности в северных регионах с большой продолжительностью светового дня летом;
ограничения доступа на предприятия и организации в вечернее и ночное время;
необходимость работы персонала измерительной лаборатории в ночное время

Как измерить освещенность и пульсации в светлое время суток.

Измерить освещенность люксметром в светлое время суток, все-таки можно, если учитывать тот факт, что значение освещенности величина аддитивная. То есть, значения освещенности от всех источников света в точке измерения складываются:

$$E = \sum\limits_{i = 1}^N {{E_i}}$$

Тогда, зная естественную (Е amb) и общую освещенность (Е sum) в точке измерения, можно вычислить искусственную освещенность (Е art) по формуле:

$${E_{art}} = {E_{sum}} - {E_{amb}}$$

Пример расчета искусственной освещенности с учетом наличия естественного освещения.

Однако, измерить пульсацию освещения в светлое время суток такой способ измерения не поможет. Коэффициент пульсации освещенности рассчитывается по формуле:

$${K_p} = \frac{{{E_{\max }} - {E_{\min }}}}{{2{E_{med}}}} = \frac{{{E_{\max }} - {E_{\min }}}}{{2\frac{1}{T}\mathop \smallint \nolimits_0^1 E\left(t \right)dt}}$$

Рассмотрим следующий пример. Пусть у нас имеется рабочее место (РМ), освещаемое искусственным и естественным источниками света. При этом:

средняя общая освещенность составляет Е sum =750лк с максимальным значением
Е sum.max =900лк и минимальным - Е sum.min =600лк;
постоянная фоновая естественная освещенность через световые проемы составляет Е amb =400лк;
при отсутствии естественного освещения средняя искусственная освещенности от ламп составляет Е art =350лк с максимальным и минимальным значениями соответственно Е art.max =500лк и Е art.min =200лк.

Очевидно, что в светлое время суток, используя обычный люксметр , мы сможем измерить только общую освещенность Е sum (с включенными лампами) и естественную освещенность Е amb (с выключенными лампами). Зная значения Е sum и Е amb , мы можем вычислить значение искусственной освещенности Е art:

$${E_{art}} = {E_{sum}} - {E_{amb}} = 750 - 400 = 350\;lx$$

что соответствует значению освещенности от искусственных источников в отсутствии естественного освещения.
При этом, на обычном люксметре-пульсметре мы сможем получить коэффициент пульсации только для суммарной освещенности, рассчитанный по формуле:

$${K_{p.sum}} = \frac{{{E_{sum.\max }} - {E_{sum.\min }}}}{{2{E_{sum.med}}}} = \frac{{900 - 600}}{{2 \times 750}} = \frac{{300}}{{1500}} = 0.2\;\left({20\% } \right)$$

Однако, нам нужно измерить коэффициент пульсации искусственного освещения, который составляет:

$${K_{p.art}} = \frac{{{E_{art.\max }} - {E_{art.\min }}}}{{2{E_{art.med}}}} = \frac{{500 - 200}}{{2 \times 350}} = \frac{{300}}{{700}} = 0.43\;\left({43\% } \right)$$

Мы видим, что обычном люксметре-пульсметре в светлое время суток мы получим заниженный коэффициент пульсации (в нашем примере получим 20% вместо реальных 43%).
Для того, чтобы получить истинное значение К п, в формуле расчета коэффициента пульсации нужно учесть наличие естественного фона. Тогда расчет К п будет выглядеть так:

$${K_{p.art}} = \frac{{({E_{sum.\max }} - {E_{amb}}) - \left({{E_{sum.\min }} - {E_{amb}}} \right)}}{{2\left({{E_{sum.med}} - {E_{amb}}} \right)}} =\\= \frac{{\left({900 - 400} \right) - \left({600 - 400} \right)}}{{2\left({750 - 400} \right)}} = \frac{{500 - 200}}{{2 \times 350}} = \frac{{300}}{{700}} = 0.43\;\left({43\% } \right)$$

НО! Фактически ни один люксметр-пульсметр не умеет учитывать значение естественной освещенности при измерении пульсаций и поэтому не могут применяться для их измерения в светлое время суток.

Профессиональный измеритель освещенности еЛайт01 - это единственный прибор, учитывающий при расчете коэффициента пульсации значение естественного фона освещенности. Этот режим реализован в стандартной поставке прибора и для него не нужна отдельная методика измерений освещенности.

Методика измерения освещенности и пульсаций при наличии естественного освещения.

Для люксметра-пульсметра-яркомера еЛайт01 разработана специальная методика измерения освещенности и пульсации в светлое время суток, которая также дополнительно включает в себя методику измерения коэффициента естественной освещенности (КЕО) и расчет неопределенности результатов измерений освещенности. Эта методика включена в стандартное руководство по эксплуатации прибора еЛайт01.
При выполнении измерений освещённости и пульсаций в соответствии с руководством по эксплуатации прибора комбинированного еЛайт01 (по СВМТ.424179.001 РЭ) выполняют следующие операции:

включают осветительные установки не менее чем за 20 мин. до начала измерений;
производят контроль напряжения в электрической сети питания осветительных установок;
размещают датчик измерителя освещенности еЛайт01 в точке измерения;
производят измерения уровня суммарной освещенности Ео в точке измерения;
выключают осветительные установки и производят измерение уровня фоновой освещенности с целью контроля ее уровня и стабильности в течение 15 сек. Следует убедиться, что максимальный результат измерения новой освещенности отличается от его минимального значения не более чем на 10%;
если уровень и стабильность фоновой освещенности удовлетворяют требованиям методики измерений, то на приборе включают режим измерения освещенности с учетом естественного фона;
выжидают время, необходимое прибору для измерения фонового уровня освещенности, до появления показаний на дисплее прибора;
включают осветительные установки, считывают результаты измерения освещенности и коэффициента пульсации с учетом фоновой освещенности;

В процессе измерений, выполняемых в нескольких точках, необходимо периодически - не реже чем через каждые 15 мин. контролировать стабильность уровня фонового освещения.

Режим измерения освещенности люксметром еЛайт01 с учетом естественного освещения.

В люксметре-пульсметре-яркомере еЛайт01 реализован уникальный режим измерения освещенности и пульсаций от искусственных источников света в светлое время суток. Методика измерений (СВМТ.424179.001 МИ) с учетом естественного фона содержится в Приложении Г руководства по эксплуатации. Приведем краткое описание этого режима:
1) Запуск измерения освещенности и пульсаций с учетом естественного фона осуществляется путем остановки текущего измерения нажатием на кнопку «КВАДРАТ» пульта БОИ-01.

2) Из появившегося меню управления измерением выбираем пункт «Учёт фона» и нажимаем кнопку «Ок». Перед запуском режима измерений с учётом фона необходимо оставить только источник фоновой освещённости (то есть, выключить все искусственные источники света). После запуска режима измерений с учётом фона, прибор на первом этапе, в течение 10 секунд, переходит в режим измерения и усреднения фонового значения освещённости.

После запуска режима измерения с учётом фона, в статус-баре появляется мигающий значок «ФОН», информирующий пользователя, включении данного режима.
ВНИМАНИЕ!!! При измерении усреднённого фонового значения освещённости категорически запрещается совершать действия, которые могут привести к искажению результата его измерения. Например:

менять положение ИГ,
включать/выключать источники света,
открывать/закрывать оконные и дверные проёмы,
перемещение предметов и людей в окрестностях точки измерения,
и т.п.

После окончания измерения фоновых значений освещённости, пульт БОИ-01 переходит в режим отображения уровня общей освещённости за вычетом только что измеренного значения фоновой освещённости.
Т.к. на данном этапе выключенные источники света ещё не включены, то показания освещённости равны нулю (или близки к нему).

3) Наконец необходимо включить искусственное освещение. После включения источников света, на экран БОИ-01 первой строке будет выводиться значение освещённости, полученной в результате вычитания из общего уровня освещённости уровня фоновой освещённости. Во второй строке представлено значение пульсаций включённых источников света, которое рассчитывается ПОСЛЕ(!) вычитания фоновых значений, что позволяет избежать искажения коэффициента пульсаций при использовании метода вычитания фона «вручную».

4) Выход из режима «Учёт фона» осуществляется через останов измерения нажатием клавиши «Квадрат» и выбором пункта меню «Нормальный режим».

Также, выход из режима «Учёт фона» возможен выбором другого режима работы.

ВНИМАНИЕ!!! Функция «Учёт фона» обеспечивает достоверность проведённых измерений ТОЛЬКО при соблюдении следующих условий:

измерения фона и последующей общей освещённости производятся в одной точке пространства;
при измерениях исключены перемещения и смена ориентации ИГ;
при измерении исключены колебания значений фона;
измерение фона и последующее измерение общей освещённости должны быть проведены в максимально возможное короткое время, чтобы минимизировать неизбежные изменения фона во времени.

Данная статья является переводом статьи Luxmeter App versus measuring device:
Are smartphones suitable for measuring illuminance?

Для смартфонов существует множество приложений, облегчающих нашу жизнь. Есть множество приложений для светотехников. Но значит ли это что можно использовать смартфон для измерения освещенности?

Мы задаемся этим вопросом все чаще и чаще, потому что выгода очевидна. Ведь такие приложения бесплатны или стоят не очень дорого. Было бы замечательно заменить люксметр, который, в зависимости от производителя и точности, стоит от 100 до 2000 евро (алиэкспресс не согласен и показывает суммы даже меньше 10 евро) , на приложение для смартфона, который и так есть почти у каждого.

Как аккредитованная светотехническая лаборатория мы можем только улыбаться идеи измерения освещенности с помощью смартфона. Тем не менее, нам показалась эта идея весьма любопытной, что и побудило нас провести эксперимент. Таким образом, мы начали искать различные приложения для различных операционных систем. Нам хотелось выяснить, насколько точно они измеряют по сравнению с люксметром из нашей лаборатории.

Аппаратное обеспечение

Для этого теста мы использовали различные модели iPhone, а также: Sony, Samsung и Nokia.

производитель	Операционная система
iPhone 5
iPhone 5с
iPhone 6
Sony Xperia Z 1	Android
Sony Xperia Z 2	Android
Samsung Galaxy S 5	Android
Nokia Lumia 925	Windows Phone

Программное обеспечение
Мы установили следующие приложения, большинство из которых бесплатны:

Программа	Разработчик	Операционная система	Возможность калибровки	Цена
Galactica Luxmeter	Flint Soft Ltd.		нет	бесплатно
LightMeter by whitegoods	Whitegoods		да	бесплатно
LuxMeterPro Advanced	AM PowerSoftware		да	7,99 €
Luxmeter	KHTSXR	Android	да	бесплатно
Light Meter Pro	Mannoun.Net	Android	да	бесплатно
Lux Light Meter	Geogreenapps	Android	да	бесплатно
Sensor List	Ryder Donahue	Windows Phone	да	бесплатно

Эталонный прибор

Мы провели контрольные измерения с помощью люксметра PRC Krochmann (Model 106e, special model, class A) И, конечно же, прибор был откалиброван.

Используемые источники света

Для этого теста мы выбрали три различных источника света:

· низковольтная галогеновая лампа

· компактная люминесцентная лампа (цветовая температура: 2700 K)

· LED (цветовая температура: 3000 K)

Что бы не усложнять статью мы оставили только LED источник.

Наша тестовая установка

Тест проходил в темном помещении без источников искусственного и естественно света. Для применяемых источников света мы устанавливали освещенность поочередно на 100 лк, 500 лк и 1000 лк (наверно всё же 2000) на горизонтальной поверхности. Для этого фотометрическая головка люксметра была расположена перпендикулярно оси светильника.

Затем, так же помешались смартфоны с различными приложениями так что бы фронтальная камера и датчик яркости находились под светильником. Датчик или фронтальная камера была расположены точно в той точки где ранее была расположена фотометрическая головка люксметра.

Так были расположены все устройства, за исключением iPhone с платным приложением «Luxmeter Pro Advanced» так как это приложение для измерения освещённости предполагает замер света, отраженного от поверхности. В этом приложении достаточно много настроек включая типы источников света, расстояние до источника света и т.д.

Так же при использовании некоторых приложений возможна калибровка. Калибровка была проведена в соответствии с инструкциями, а именно 100ЛК.

Оценка

Во время нашего теста мы выяснили, что, хотя калибровка в некоторых приложений и была возможна до определенного значения, не удалось установить значение достаточно точно. Это произошло из-за того что шаг с которым устанавливалось значение был большим, либо значение в 100лк вообще не устанавливалось, так например в приложении LightMeter by whitegoods для iPhone 5 значение для калибровки удалось установить максимум на 34лк.

Отклонения от эталонных значений порой были весьма высоки (доходило до 113% у Samsung Galaxy S5 с приложением «Lux Light Meter» от Geogreenapps). При установки эталонного значения в 500 лк на дисплее смартфона отображалось значение в 1,063 лк. Самое низкое отклонение в процентах (3%) было зафиксировано при использовании iPhone 5 и приложения « LightMeter by whitegoods» . При установки эталонного значения в 500 лк, этот смартфон показал 484 лк. Однако мы не можем сделать из этого вывод что именно данный смартфон с конкретной программой всегда будет показывать верное значение. При установки освещенности на 100лк и при использовали это же приложения на том же смартфоне отклонение достигало 89% и устройство показывало 11 лк.

Нам удалось выявить тенденцию, что отображаемые значения на устройствах от Sony, Samsung и Nokia были значительно выше эталонных значений, в то время, как правило, на iP hone отображаемые значения значительно ниже эталонных значений. Среднее отклонение от эталонного значения, измеренного во всех приложений на Android-смартфонах и на телефонах с Windows Phone , были в среднем на 60% выше эталонных значений.

Среднее отклонение всех значений, измеренных различными iPhone было на 60% ниже эталонных значений. Мы также заметили, что различные приложения, установленные на смартфонах от Samsung и Sony, показывали близкие значения. По всей видимости, что в этих моделях для измерения используется датчик яркости, а не камера.

В некоторых моделях Samsung можно переключиться в режим инженерного меню - с помощью набора с клавиатуры комбинации *#0*#. Выбрав пункт меню «Датчик света», вы можете узнать предполагаемую освещенностью без установки приложения. Так что установка приложений в данном случае будет лишним. Тем не менее, все отображаемые этими устройствами значения также отклонилась от 37% до 113% от эталонного значения. Galactica Luxmeter» и « LightMeter by whitegoods ». К сожалению, и здесь нас ждало разочарование. Диаграмма показывает, что четыре смартфона которые мы тестировали, показали в некоторых случаях совершенно разные результаты измерений.

Мы подозреваем, что причиной этих колебаний является использование отличных друг от друга компонентов, что пользователь не замечает при повседневном использовании, но что становится заметным при непосредственном сравнении.

Сохраняется ли динамика процентного отклонений от эталонного значения?

Если вы всегда используете смартфон с одним и тем же приложением, вы можете предположить, что можно достаточно точно производить замеры, если вы уже знаете, процентное отклонение от эталонного значения.

Но всегда ли одинаковый процент на которое отклоняется значение? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, мы провели измерения освещённости на 10 лк, 100 лк, 1000 лк и 10000 лк с помощью iPhone 5 расположенным на оптической скамье в нашей черной комнате. Приращение яркости можно очень точно задавать путем регулировки расстояния между источником света и приемником. В качестве источника излучения снова использовался светодиодный источник света с цветовой температурой 3000 K.

В этом тесте мы рассмотрели показания двух различных приложений. Как показывает опыт, значения приложений отклоняются друг от друга - в некоторых случаях до 358% (значения составляют от 12 лк до 55 лк при эталоном значении 100 лк), если мы посмотрим на процентное значение отклонений от эталонных значений, то никакой закономерности мы не увидим.

При использовании приложения « Galactica Luxmeter» значения были выше 180% эталонных при 10 лк и на 50% ниже эталонных значений при 10 000 лк.

При использовании приложения « LightMeter by whitegoods » откалиброванным на 10 лк. При эталонном значении 100 отклонение составила 88% в меньшую сторону, а при 10 000 лк 59%. Значения всех остальных приложенный были так же значительно ниже. При всех остальных значениях показания были так же ниже.

Совершенно случайно мы обнаружили, что измерения проведенные с помощью передний и задней камеры показывают различные значения. В дополнение к этому, некоторые приложения никогда не показывают 0 лк, даже если на камеру не попадает никакой свет, и она закрыта «заглушкой».

Заключение

Результаты доказывают, что серьезные измерения освещенности возможны только с помощью профессионального оборудования. Оно оснащено откалиброванным датчиком, который гарантирует, что оценка освещенности будет проведена в соответствии с чувствительность человеческого глаза.

Кроме того, приборы позволяют провести оценку освещенности в зависимости от угла падения луча. Смартфоны не могут сделать ни того, ни другого, так как в противном случае они не смогут выполнять свои функции.

Несмотря на то что разработчики утверждают, что они могут заменить профессиональные приборы, поскольку в их приложениях есть различные умные функции типа калибровки, но колибровка не позволяет установить точные значения. А если это и возможно, то все равно возникают отклонения при измерениях. Даже при использовании одного и того же приложения и идентичных смартфонов получаются разные результаты измерений.

Поэтому, к сожалению, приложения на самом деле бесполезны – даже просто для того что бы получить общее представление о освещенности.

from Thomas Pittner and Jaqueline Goldschmidtabout

На передней панели измерителя имеются кнопки переключателя и табличка со схемой, связывающей действие кнопок и используемых насадок с диапазонами измерений.

Прибор магнитоэлектрической системы имеет две шкалы: верхняя 0-100 и нижняя 0-30. На каждой шкале точками отмечено начало диапазона измерений: на шкале 0-100 точка находится над отметкой 20, на шкале 0-30 точка находится над отметкой 5. Прибор имеет корректор для установки стрелки в нулевое положение. На боковой стенке корпуса измерителя расположена вилка для присоединения селенового фотоэлемента.

Селеновый фотоэлемент находится в пластмассовом корпусе и присоединяется к измерителю шнуром с розеткой, обеспечивающей правильную полярность соединения. Для уменьшения косинусной погрешности применяется насадка на фотоэлемент, состоящая из полусферы, выполненной из белой светорассеивающей пластмассы, и непрозрачного пластмассового кольца, имеющего сложный профиль. Насадка обозначена буквой К, нанесенной на ее внутреннюю сторону. Эта насадка применяется не самостоятельно, а совместно с одной из трех: других насадок, имеющих обозначение М, Р, Т. Каждая из этих трех насадок совместно с насадкой К образует три поглотителя с общим номинальным коэффициентом ослабления 10, 100, 1000 и применяется для расширения диапазонов измерения.

Люксметр градуируется без насадок в основном диапазоне измерений (5-30 ЛК; 20-100 ЛК) и имеет наименьшую, допускаемую погрешность измерения, равную ± 10%.

Порядок отсчета значения измеряемой освещенности

Против нажатой кнопки определяют выбранное с помощью насадки (или без насадок) наибольшее значение диапазонов измерений. При нажатой правой кнопке, против которой нанесены наибольшие значения диапазонов измерений кратные 10, следует пользоваться для отсчета показаний шкалой 0-100. При нажатой левой кнопке, против которой нанесены наибольшие значения диапазонов измерений кратные 30, следует пользоваться шкалой 0-30. Показания прибора в делениях по соответствующей шкале умножают на коэффициент ослабления, зависящий от применяемых насадок и указанный на насадках М, Р, Т.

Например, на фотоэлементе установлены насадки К и Р, нажата левая кнопка, стрелка показывает 10 делений по шкале 0-30. Измеряемая освещенность равна 10 * 100 = 1000 ЛК.

Для получения правильных показаний люксметра оберегайте селеновый фотоэлемент от излишней освещенности, не соответствующей выбранным насадкам. Поэтому, если величина измеряемой освещенности неизвестна, начинайте измерения с установки на фотоэлемент насадок К, Т.

С целью ускорения поиска диапазона измерений, который соответствует показаниям прибора в пределах 20-100 делений по шкале 0-100 и 5-300 поступайте следующим образом: последовательно установите насадки К Т; К Р; К М и при каждой насадке сначала нажимайте правую кнопку, а затем левую.

Если при насадках К М и нажатой левой кнопке стрелка не доходит до 5 делений по шкале 0-30, измерения производите без насадок, т.е. открытым фотоэлементом.

При определении освещенности фотоэлемент установите горизонтально на рабочем месте, а отсчет по измерителю, также расположенному горизонтально, производите на некотором расстоянии от фотоэлемента, чтобы тень от проводящего измерения не попадала на фотоэлемент.

При окончании измерения:

отсоедините фотоэлемент от измерителя люксметра;

наденьте на фотоэлемент насадку Т;

уложите фотоэлемент в крышку футляра.

Свет – важная характеристика благоустроенности, от нее зависит комфорт на рабочем месте и в жилом помещении. Медики давно отмечают, что основными причинами снижения зрения у многих являются условия работы, на рабочих местах зачастую бывают не продуманы параметры освещения.

Кроме того, доказано, что плохой свет отрицательно воздействует и на работу мозга, вызывает сонливость, приводит к снижению работоспособности. Избыточное освещение тоже не полезно, активируя работу вспомогательных ресурсов организма, оно приводит к ускоренному износу всех систем.

Наша лаборатория производит измерение освещенности на рабочих местах, а так же в жилых и не жилых помещениях, с соблюдением всем норм и правил. Мы работаем как с физическими, так и с юридическими лицами.

Специалисты «Московской Службы Дезинфекции» предлагают вам свою профессиональную помощь в оценке качества освещенности интересующего вас помещения.

Мы предлагаем:

Измерение освещенности рабочих мест;
Замер освещенности помещений;
Измерение искусственной освещенности.

Все работы выполняют опытные специалисты, хорошо знакомые с технологиями выполнения микроклиматических исследований. Измерения выполняются с помощью высокотехнологичного оборудования, позволяющего получить результаты с минимальными параметрами погрешности.

Измерение уровня освещенности выполняют в соответствии с межгосударственным стандартом освещенности, закрепленном в ГОСТ 24940-96.
Какие параметры освещенности должны замерить специалисты:
Минимальную, среднюю и максимальную освещенность;
Цилиндрическую освещенность;
Рассчитать КЕО (коэффициент естественной освещенности) и КЗ (коэффициент запаса);
Определить относительную спектральную световую эффективность монохроматического излучения.

Для того, чтобы исследование было достоверным и точным, перед выполнением измерения необходимо заменить все перегоревшие лампочки, тщательно очистить светильники.

Наиболее точные результаты дают люксметры, спектральная погрешность которых не больше 10 %.

Однако возможно измерение освещенности и в неподготовленном объекте, но при этом в результатах исследование обязательно отражают, что помещение не было подготовлено.

В Европе также есть свои стандарты, предъявляемые к качеству освещенности помещения, вот некоторые из них:

300 люкс – норма освещения для помещений, в которых сотрудникам не приходится рассматривать мелкие детали;
500 люкс – норма для офисов, в которых основное рабочее время сотрудники проводят за компьютером;
750 люкс – для помещений, в которых составляются или проверяются технические чертежи.

Аварийное освещение

Охранное освещение

Резервное освещение

Эвакуационное освещение и т.д

Получить скидку

Повлиять на результаты измерений может незначительная тень, присутствие поблизости электромагнитного излучения. После того, как замеры освещения будут выполнены, по специальным формулам рассчитываются показатели освещенности и сопоставляются с нормативными. По итогам составляется оценочный протокол на объект.

«Московская Служба Дезинфекции»: измерение освещенности

Сотрудники «Московской Службы Дезинфекции» предлагают юридическим лицам и индивидуальным предпринимателям выполнить измерение освещенности. Предлагаем мы провести и ряд других исследований, направленных на создание комфортных и безопасных условий труда на объекте.

Работая со светом невозможно развиваться без ежедневного изучения тенденций и новинок рынка. Одним из последних наших открытий стало приложение, благодаря которому с помощь обычного смартфона можно замерять количество света в помещении. Безусловно, с профессиональной точки зрения мы не могли остаться равнодушными к такому вызову. Немецкий Институт Прикладной Светотехники (DIAL GmbH) , в которой рассматривался именно интересовавший нас вопрос: может ли смартфон стать достойной заменой люксметру?

Люксметр против смартфона: может ли специальное приложение стать альтернативой измерительному прибору?

Если такая замена действительно себя оправдывает, то это стало бы не то чтоб революцией, но, как минимум, очень выгодным предложением. Посудите сами, люксметр - удовольствие недешевое. А вот смартфон есть практически у каждого. И специальные приложения либо бесплатные, или стоят дешево. Поскольку наша компания профессионально работает со светом, идея замера фотометрических параметров с помощью телефона нас умиляет. Но, справедливости и любопытства ради, мы решили провести эксперимент. Цель исследования: сравнение результатов работы соответствующих приложений с показателями нашего штатного люксметра.

Тестируемое оборудование

В нашем эксперименте принимали участие iphone разных серий, а также телефоны Sony, Samsung и Nokiа:

Программное обеспечение

Мы выбрали следующие приложения (большинство из них бесплатны), и установили их на каждой из систем:

Название	Производитель	Операционная система	Возможность калибровки	Цена
Galactica Luxmeter	Flint Soft Ltd.	iOS	нет	-
LightMeter by whitegoods	Whitegoods	iOS	есть	-
LuxMeterPro Advanced	AM PowerSoftware	iOS	есть	7,99€
Luxmeter	KHTSXR	Android	есть	-
Light Meter Pro	Mannoun.Net	Android	есть	-
Lux Light Meter	Geogreenapps	Android	есть	-
Sensor List	Ryder Donahue	Windows Phone	есть	-

Для справки

Контрольное измерение произведено с помощью откалиброванного люксметра PRC Krochmann (Model 106e, специальная модель, класс А).

Используемые источники света

Для теста мы выбрали три различных источника света:

галогенная лампа низкого напряжения;
компактная люминесцентная лампа (цветовая температура 2700 K);
LED (цветовая температура 3000 K).

Чтоб упростить наши исследования, мы решили оставить один источник света - LED.

Условия тестирования

Испытание проходило в помещении без источников дневного или искусственного освещения. На горизонтальной поверхности мы разместили источники света. На них поочередно устанавливалась освещенность 100 лк, 500 лк и 1000 лк. Фотометрическая головка нашего люксметра была расположена перпендикулярно оси светильника. Затем, точно так же, мы размещали смартфоны с установленными приложениями. Фронтальная камера и датчик яркости находились там же, где до этого располагался фотометр.

Такое расположение подходило всем приложениям кроме платного «Luxmeter Pro Advanced», так как оно для измерения освещённости использует свет, отраженный от поверхности. В этом приложении также доступны настройки типов источника света, расстояния до него и т.д.

Некоторые приложения позволяли произвести калибровку, и, если была такая возможность, мы проводили ее в соответствии с инструкциями производителя, а именно на 100 лк.

Результаты

Во время нашего теста мы выяснили, что хотя в некоторых приложениях можно было произвести калибровку до определенного значения, определить его точно было достаточно сложно. Таким образом, или шаг был большим, либо значение в 100 лк вообще не устанавливалось (например, максимальное значение, которое удалось установить на iPhone 5 с LightMeter by whitegoods - 34 лк). Часто отклонения от контрольных значений оказывались весьма высокими (до 113% у Samsung Galaxy S5 с приложением «Lux Light Meter» от Geogreenapps). При использовании эталонна 500 лк дисплей смартфона показывал 1,063 лк. Самое низкое отклонение в 3% было на iPhone 5 с «LightMeter by whitegoods». При 500 лк этот смартфон показывал 484 лк. В то же время, мы не можем утверждать, что именно эта комбинация всегда будет приводить к наименьшим возможным отклонениям. В случае использования значения 100 лк и этого же приложения, отклонение достигало 89%, а устройство показывало 11 лк.

Также мы заметили, что отображаемые значения на устройствах от Sony, Samsung и Nokia были значительно выше эталонных, в то время, как на iPhone существенно ниже. Среднее отклонение во всех приложениях на Android-смартфонах и на телефонах с Windows Phone были приблизительно на 60% выше контрольных. Расхождение значений измеренных различными iPhone было на 60% ниже опорных.

Мы также заметили, что различные приложения, установленные на смартфонах от Samsung и Sony, показывали близкие значения. Скорее всего, в этих устройствах для измерения освещенности используется датчик яркости, а не камера.

В некоторых моделях Samsung можно переключиться в режим инженерного меню с помощью комбинации *#0*#. Выбрав пункт «Датчик света», вы можете узнать предполагаемую освещенность без установки приложения. Так что в этом случае специальная программа может и не понадобиться. Тем не менее, показатели на этих устройствах также отклонились от эталонного значения в рамках 37%-113%.

Будут ли совпадать результаты на аналогичных смартфонах с одинаковыми приложениями?

Чтобы проверить это, мы использовали 4 идентичных iPhone 5 с установленными на них приложениями «Galactica Luxmeter» и «LightMeter by whitegoods». К сожалению, нас ждало разочарование. Все четыре смартфона показали совершенно разные показатели.

Мы считаем, что причиной таких колебаний является отличие комплектующих в телефонах. Такие отклонения пользователь не замечает при повседневном использовании, но при непосредственном тестировании они заметны.

Всегда ли есть процентное отклонение от эталонного значения?

Если вы всегда используете смартфон с одним и тем же приложением, вы можете предположить, что можно достаточно точно производить замеры, зная процентное отклонение от эталонного значения. Но всегда ли этот процент одинаковый?

Для того, чтобы проверить это, мы провели измерения освещённости на 10 лк, 100 лк, 1000 лк и 10000 лк с помощью iPhone 5 размещенным на оптической скамье в черной комнате. Увеличение яркости можно очень точно задавать путем регулировки расстояния между источником света и приемником.

В качестве источника излучения снова использовался светодиодный светильник с цветовой температурой 3000 K. В этом тесте мы рассмотрели показатели двух различных приложений. Оказалось, значения разных программ отклоняются друг от друга, в некоторых случаях до 358% (12 лк до 55 лк при эталоне 100 лк). Если рассмотреть процент отклонений от эталонных значений, то никакой закономерности мы не увидим.

При использовании приложения «Galactica Luxmeter» значения были выше контрольных на 180% при 10 лк и на 50% ниже эталонных значений при 10 000 лк. «LightMeter by whitegoods» было откалиброванным на 10 лк. При опорных 100 лк отклонение составило 88% в меньшую сторону, а при 10 000 лк - 59%. Значения всех остальных приложений были так же существенно ниже контрольных, а сам процент отклонений все время менялся.

К тому же, мы обнаружили, что измерения, проведенные с помощью передней и задней камеры показывают различные значения. К тому же, некоторые приложения никогда не показывают 0 лк, даже если на камеру свет не попадает и она закрыта «заглушкой».

Заключение

Результаты доказывают, что серьезные измерения освещенности возможны только с помощью профессионального оборудования. Оно оснащено откалиброванным датчиком, гарантирующим, что оценка освещенности будет проведена в соответствии с чувствительностью человеческого глаза при дневном свете. Кроме того, приборы позволяют измерить количество света в зависимости от угла падения луча. Смартфоны не могут сделать ни того, ни другого, в противном случае они не смогут выполнять свои функции как телефон.

Разработчики приложений не утверждают, что смартфоны могут заменить профессиональные приборы. Утверждение, что некоторые приборы позволяют провести калибровку звучит эффектно, но, к сожалению, технически почти невозможно установить нужное значение. Даже при использовании одного и того же приложения на идентичных смартфонах результаты оценки отличаются.

Поэтому, к сожалению, приложения на самом деле не слишком помогают, даже в том, чтобы получить общее представление об освещенности. Более того, результат может оказаться кардинально противоположным и ввести пользователя в заблуждение.

Поэтому, если вам действительно понадобится измерить освещенность, воспользуйтесь люксметром, а телефон оставьте для звонков любимым.