Đo cường độ ánh sáng đèn hiệu điều hướng / đèn hiệu điều hướng và tính toán phạm vi ánh sáng
1 Nội dung chủ đề và phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định nguyên tắc và phương pháp đo cường độ ánh sáng cho báo hiệu hàng hải và phương pháp tính toán dải ánh sáng. Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại đèn định vị hình tròn và đèn định hướng. Các loại đèn tương tự khác có thể được sử dụng để tham khảo.
2 Tiêu chuẩn tham chiếu
Màu tín hiệu đèn tín hiệu điều hướng GB12708
Quy định xác minh đồng hồ đo độ sáng JJG245
3 Đo cường độ ánh sáng đèn hiệu điều hướng
3.1 Nguyên tắc đo lường
Bên ngoài một phạm vi đo khoảng cách nhất định, đèn hiệu được coi là nguồn sáng điểm, và theo định luật bình phương nghịch đảo của khoảng cách:
E=I × cosθ / l2 ……………… (1)
trong đó: E - giới hạn trên bề mặt tiếp nhận của đồng hồ đo độ rọi (Lx);
I —— Cường độ ánh sáng của đèn hiệu được thử nghiệm (cd);
L —— Khoảng cách từ tâm nguồn sáng của đèn hiệu được thử nghiệm đến bề mặt tiếp nhận của đồng hồ đo độ rọi (m);
Θ —— Góc giữa chùm vạch định hướng và pháp tuyến của bề mặt tiếp nhận của đồng hồ đo độ rọi. Khi góc θ bằng 0, công thức (l) trở thành:
I=El2 …………………………………… (2)
Cường độ sáng I của đèn hiệu được tính bằng giá trị độ rọi E đo được sau đó tính theo công thức (2).
3.2 Thiết bị đo và vị trí lắp đặt
3.2.1 Thiết bị đo lường
A. Đường ray quang học (hoặc thiết bị đo tương ứng khác)
bao gồm một xe đẩy được trang bị bộ thu đồng hồ đo độ rọi. Sau khi vệt sáng được điều chỉnh, sai số độ thẳng không quá lmm trên mét dài.
B. Máy đo độ rọi
Đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của đồng hồ đo độ rọi thứ cấp được quy định trong Quy định xác minh JJG245 do Cục Giám sát kỹ thuật nhà nước ban hành và số đọc tối thiểu không lớn hơn 0,1lx.
C. Bàn xoay
có thể được trang bị với bóng đèn được thử nghiệm, đồng thời nó có chức năng xoay 360o theo chiều ngang và 30o theo chiều dọc xung quanh tâm phát sáng của đèn được thử nghiệm. Khoảng chia độ tối thiểu của mặt số ngang là 1o và độ chia độ tối thiểu của mặt số dọc là 0,5o, và nó có thể được điều chỉnh lên và xuống theo kích thước của đèn được thử nghiệm.
D. Quyền lực
Nguồn điện ổn định DC, điện áp đầu ra không ổn định trong vòng 10 phút không quá 0,5%; Nguồn điện xoay chiều, điện áp đầu ra thay đổi trong vòng 10 phút không quá 1%.
E. Bộ chuẩn trực laser He-Ne hoặc mức.
3.2.2 Vị trí lắp đặt thiết bị đo có thể tham khảo sơ đồ 1 sau đây.
3.3 Môi trường đo lường
Phép đo có thể được thực hiện trong phòng tối hoặc môi trường ngoài trời. Vạch ánh sáng đo trong phòng tối phải hoạt động ở 20 ± 5 ℃ và một số màn hình phải được đặt giữa đèn được thử nghiệm và bộ thu của đồng hồ đo độ rọi để đảm bảo rằng ánh sáng laze đi lạc không chiếu vào bộ thu của đồng hồ đo độ rọi. Tường phòng tối, thiết bị thử nghiệm, màn hình và các phụ kiện thử nghiệm khác phải được sơn màu đen mờ.
Khi đo ngoài trời, ánh sáng đi lạc vào bộ thu của máy đo độ rọi phải được hạn chế trong phạm vi sai số cho phép.
3.4 Phương pháp đo
3.4.1 Điều chỉnh thiết bị trước khi đo
A. Vận hành đồng hồ đo độ rọi theo yêu cầu sử dụng, kiểm tra sai số về 0 và độ trôi bằng 0. Sai số về 0 không được vượt quá 0,5% của thang đo đầy đủ và sai số về 0 trong vòng 30 phút không được vượt quá 2% của thang đo đầy đủ. Máy đo độ rọi sử dụng nguồn điện xoay chiều nên được làm ấm trong 15 phút.
B. Đèn hiệu cần thử nghiệm phải được làm nóng trước ở điện áp danh định. Đèn dây tóc bằng vonfram nóng sáng nên được làm nóng trước trong 5 phút, và đèn phóng điện khí nên được làm nóng trước trong 15 phút.
NS. Đặt đèn đang thử nghiệm vào tâm của bàn xoay và cố định nó, điều chỉnh tâm của dây tóc bóng đèn theo tiêu điểm của thấu kính, sau đó sử dụng ống chuẩn trực laze để điều chỉnh mặt phẳng của bộ thu đồng hồ đo độ rọi và mặt phẳng của Đèn được thử nghiệm (thấu kính trống tham chiếu đến trục của nó), Đặt điểm chính giữa của chúng trên trục đo và vuông góc với trục đo.
D. Thang của bàn quay nằm ngang và trục tung của bàn quay được đặt bằng không.
E. Xác định khoảng cách đo tối thiểu theo kết quả thử nghiệm, nghĩa là tăng dần khoảng cách giữa máy thu đồng hồ đo độ rọi và bóng đèn cần thử nghiệm cho đến khi giá trị cường độ sáng đo được I=El2 không đổi.
F. Đặt máy thu đồng hồ đo độ rọi ở vị trí thích hợp và chọn một dải thích hợp.
3.4.2 Đèn điều hướng thấu kính hình trống
3.4.2.1 Đo cường độ ánh sáng
Xoay bàn xoay ngang, đo một điểm sau mỗi 90o, đọc thang đo độ rọi, E1, E2, E3, E4 và lấy giá trị trung bình, cụ thể là:
Ē=ē1+ē2+ē3+ē4/4…………………………(3)
Khi đó theo công thức (2) lấy giá trị của cường độ sáng I0.
3.4.2.2 Phép đo giá trị phân bố cường độ ánh sáng theo góc phát xạ dọc
Xoay bàn xoay ngang và đo một điểm sau mỗi 90o. Mỗi điểm cần quay trục thẳng đứng, đo từ +5o đến -5o và đọc giá trị độ rọi sau mỗi 1o. Ví dụ: 11 giá trị độ rọicủa điểm đầu tiên là E15, E14, E13, E12, E11, E10, E-11, E-12, E-13, E-14, E-15. Chữ số đầu tiên của mã chân đại diện cho vị trí của điểm nằm ngang, chữ số thứ hai đại diện cho một góc thẳng đứng khác và dấu trừ phía trước mã chân đại diện cho góc thẳng đứng bên dưới vị trí số 0 nằm ngang. Tính giá trị độ rọi trung bìnhē5, ē4, ē3, ē2, ē1, ē0, ē-1, ē-2, ē-3, ē-4, ē-5 tương ứng với các góc thẳng đứng của bốn điểm trong một tuần, rồi nhấn công thức (2 ) Tính giá trị phân bố cường độ ánh sáng của góc phân kỳ thẳng đứngI5, I4, I3, I2, I1, I0, I-1, I-2, I-3, I-4, I-5 và vẽ giản đồ phân bố cường độ sáng. Nếu bạn cần đo các giá trị phân bố cường độ ánh sáng theo góc phát xạ thẳng đứngcủa đất 10o, đất 15o và đất 20o, bạn cũng có thể thực hiện theo phương pháp trên và khoảng cách đo có thể nằm trong khoảng từ 1 o đến 4 o.
3.4.3 Đèn điều hướng thấu kính mắt Bull' s
3.4.3.1 Đo cường độ ánh sáng
Đặt đèn hiệu điều hướng thấu kính mắt bò' theo quy định 3.1.4.IC và đo độ rọi E. Nếu có n mặt, mỗi mặt cần được đo một lần và giá trị trung bình của n thời gian của giá trị độ rọi được lấy;
Ē=1 / n × ∑ni=1 Ei …………………………………… (4)
Sau đó tính cường độ ánh sáng thoát ra I0 theo công thức (2).
3.4.3.2 Giá trị phân bố cường độ ánh sáng theo phương ngang góc phân kỳ
Bàn xoay ngang và trục quay thẳng đứng dựa trên trục đo của mặt phẳng thấu kính mắt bò' của đèn đang được thử nghiệm vuông góc với rãnh quang học làm điểm chuẩn. Xoay bàn xoay ngang. Xoay sang trái và phải, đo giá trị độ rọi 3o một lần, 15o cho trái và phải, tổng cộng là 11 giá trị độ rọi. Theo công thức (2), thu được giá trị phân bố cường độ sáng của góc phân kì ngang, và vẽ giản đồ phân bố cường độ sáng. Nếu có một số bề mặt, thì giá trị độ rọi trung bình của góc nằm ngang tương ứng của mỗi bề mặt được sử dụng để thu được giá trị phân bố cường độ sáng của góc phân kì ngang theo công thức (2) và biểu đồ phân bố cường độ sáng được vẽ.
3.4.3.3 Đo giá trị phân bố cường độ ánh sáng theo góc phân kỳ dọc
Bàn xoay ngang và trục quay dọc dựa trên đường đo mà mặt phẳng thấu kính mắt bò' của đèn đang thử nghiệm vuông góc với rãnh quang học. Xoay trục thẳng đứng, xoay lên và quay xuống lần lượt đo giá trị độ rọi sau mỗi 3o, lên và xuống 15o tương ứng, tổng cộng có 11 giá trị. Theo công thức (2), ta có thể nhận được giá trị phân bố cường độ sáng góc phân kỳ thẳng đứng và vẽ được bản đồ phân bố cường độ sáng. Tương tự, nếu có n bề mặt, giá trị độ rọi trung bình của mỗi bề mặt tương ứng với góc thẳng đứng được sử dụng để thu được giá trị phân bố cường độ ánh sáng theo góc phát xạ thẳng đứng theo công thức (2) và bản đồ phân bố cường độ sáng được vẽ.
3.4.3.4 Phương pháp đo cường độ ánh sáng và phương pháp đo cường độ ánh sáng theo góc phân kỳ ngang và dọc của đèn hiệu dạng thấu kính hoặc đèn hiệu phản xạ về cơ bản giống như của đèn định hướng thấu kính mắt bò' s. Khi đo giá trị phân bố cường độ sáng có thể dựa vào khoảng đo mà người ta đo được Góc phân kỳ của đèn được chia thành 9 đến 11 phần bằng nhau.
4 Đèn hiệu có tính toán cường độ sáng
4.1 Khi không thể đo trực tiếp cường độ ánh sáng tức thời của đèn pin thay đổi theo thời gian, thì có thể tính cường độ sáng hiệu dụng của đèn flash bằng cách sử dụng" Blondel-Rey" công thức:
Tức là=i0t / a + t …………………………………… (5)
Trong công thức: Tức là —— cường độ ánh sáng hiệu dụng của đèn pin (cd);
IO —— giá trị lớn nhất của cường độ sáng tại thời điểm nhấp nháy, tức là cường độ sáng cố định (cd);
T —— Thời lượng của đèn nháy, S, đối với một nhóm đèn nháy bao gồm các thời lượng khác nhau, nên tính khoảng thời gian nháy sáng ngắn nhất;
A —— Hằng số thời gian trực quan, vào ban đêm, ánh sáng flash tạo ra bằng cách che chắn hoặc công tắc a=0,2 và ánh sáng flash tạo ra khi quay thiết bị quang học a=0,3.
4.2 Tính toán cường độ ánh sáng hiệu dụng sau khi ánh sáng đi qua bóng màu và bóng đèn
Khi ánh sáng đi qua vỏ màu (như kính lọc màu, thấu kính màu, bóng đèn màu, v.v.) và hoặc vỏ đèn (chẳng hạn như thủy tinh làm vỏ đèn, vỏ nhựa), ánh sáng sẽ bị suy giảm và cường độ ánh sáng hiệu quả sau khi suy giảm có thể nhận được theo công thức (6) get.
Nếu=bcIe ………………………………………… (6)
Trong công thức: Nếu —— cường độ ánh sáng hiệu dụng sau khi suy giảm (cd);
B —— Độ truyền của mặt nạ màu, nói chung là mặt nạ đỏ b=0,2, mặt nạ xanh b=0,2, mặt nạ vàng b=0,6, màu của ánh sáng đi qua mặt nạ màu, tọa độ màu của nó phải nằm trong vùng sắc độ được chỉ định bởi GB12708;
C —— Độ truyền qua của chao đèn, nói chung là thủy tinh C=0,85, nhựa, C=0,9.
5 Tính toán phạm vi ánh sáng của vạch định hướng
5.1 Phạm vi ánh sáng của đèn hiệu điều hướng là độ rọi E do ánh sáng mắt thường tạo ra khi khoảng cách là 10nmile (tương ứng với hệ số truyền trong khí quyển T-0,74) trong điều kiện độ tương phản 005 và trong điều kiện bóng tối. Khoảng cách ở 0,2uLx.
5.2 Áp dụng" Định luật của Allard" (Định luật Allard) để tìm khoảng của ánh sáng theo cường độ của ánh sáng:
I=ED2 / TD …………………………………… (7)
Trong công thức: D —— phạm vi ánh sáng (n dặm);
I —— Cường độ ánh sáng (cd), thay thế cường độ ánh sáng hiệu dụng trong phép tính
T —— Hệ số truyền trong khí quyển, T=0,4;
E —— Ngưỡng độ rọi, E=0,686.
Thay các hệ số trên thành:
I=0.686D2/0.74D………………………………(8)
Công thức (8) là công thức tính phạm vi ánh sáng của đèn hiệu dẫn đường.
Bảng chuyển đổi cường độ và phạm vi ánh sáng ban đêm cho T=0,4 được trình bày trong Phụ lục A, Bảng A.
