Ingeniera de iluminacin

Ingeniera de iluminacin

Captulo 2: Medicin de Luz y Energa RadiantePRINCIPIOS DE fotometra y RADIOMETRAIntroduccinEl progreso en una rama de la ciencia o de la ingeniera es muy dependiente en gran medida la capacidad de medir las cantidades asociadas. Lord Kelvin (1824-1907) expres esto ms claramente:Cuando se puede medir lo que est hablando , y expresarlo en nmeros, sabes algo al respecto ; pero cuando no se puede expresar en nmeros , tu conocimiento es de un escaso e insatisfactorio especie; puede ser el principio del conocimiento , pero usted tiene apenas , en sus pensamientos , avanz a la etapa de la ciencia, sea cual sea la cuestin que sea.Los primeros instrumentos de medida de magnitudes luminosas dependan de apreciacin visual . Tales mtodos carecan tanto de precisin y exactitud , en gran parte debido a que los resultados dependan de los observadores individuales que la medicin. Incluso para un observador en particular , la reproducibilidad de medicin era pobre debido a que un nmero de variables puede influir en las mediciones no pudo ser controlado o explic . Estos mtodos visuales rara vez se utiliza . hoy mediciones generalmente se realizan con instrumentos calibrados fsicos que responden a la energa radiante.El sistema visual humano responde slo a la radiacin en una banda muy estrecha del espectro electromagntico . Esta gama de longitudes de onda es de aproximadamente 380 a 780 nm , dependiendo del observador individual . Se debe tener en cuenta que para cualquier fuente de iluminacin , la energa radiante producida rara vez se limita a longitudes de onda dentro de estos lmites. Aunque la principal preocupacin en este captulo es la medicin de la radiacin que resulta en Visual sensacin , mediciones de cantidades radiantes fuera del espectro visible son tambin importantes debido a los efectos visuales que esta radiacin produce ( vase el captulo 5 , los efectos no visuales de Optical Radiation ) .La radiacin ptica se refiere generalmente a toda la radiacin que se puede medir utilizando ciertas tcnicas y equipos (espejos , lentes , filtros, rejillas de difraccin , prismas ). De este modo visible, ultravioleta ( UV) e infrarrojos de radiacin (IR ) son colectivamente considerado como la radiacin ptica . La medicin de la radiacin ptica se llama radiometra . Radiometra es la ciencia de la medicin de cantidades radiantes sin tener en cuenta los efectos visuales de la radiacin . Luz casi siempre se refiere a las longitudes de onda visibles a los seres humanos , aunque a veces la radiacin invisible tambin se llama luz al describir la radiacin en las plantas o en la piel .Fotometra , una rama especial de la radiometra , es la medida de la radiacin en trminos de respuesta visual humana . la Commission Internationale de l' clairage ( CIE ) ha establecido una curva de respuesta observador estndar ( tambin conocido como la funcin luminosa fotpica eficiencia) , denotado por V ( ) (vase el Captulo 1 , Luz y ptica ) . Esta norma curva de respuesta observador , con su pico a aproximadamente 555 nm , se utiliza como una funcin de ponderacin estndar que , cuando aplicada a una distribucin de potencia espectral (SPD ) de la luz se mide, es una aproximacin de la percepcin del brillo de esa luz.La normalizacin de la funcin de sensibilidad espectral del ojo es la clave para la fotometra , la eliminacin de la influencia del observador y de las mediciones. Sin embargo , a pesar de la aceptacin de esta funcin a nivel industrial , se debe reconocer que representa un compromiso en asumir una correlacin predecible de mediciones fsicas con visual respuesta , y que hay algunas circunstancias en las que el sistema funciona mal ( vase el captulo 3 , Visin yPercepcin ) 0,1Fotpica , mespica y escotpica Vision. La visin puede ser categorizado con referencia al estado de adaptacin de la varilla y fotorreceptores de los conos de la retina . A niveles muy bajos de luminancia , por debajo de aproximadamente 0,01 escotpica cd/m2the regin - la energa de la luz es insuficiente para activar el sistema de fotorreceptores conos , pero es suficiente para estimular la varilla sistema fotorreceptor . La funcin de la eficiencia luminosa estndar para la visin escotpica est representada por la funcin V () , Con su pico cerca de 507 nm ( vase el Captulo 1 , Luz y ptica ) .En los niveles de luminancia superiores a aproximadamente 3 cd/m2--the regin fotpica - colores pueden ser distinguidos, y los objetos que tienen detalles finos se pueden ver fcilmente en el campo visual central , donde la densidad de la poblacin de cono de la retina es ms alta , es decir, en la fvea . En sentido estricto, la funcin de eficiencia luminosa fotpica se aplica a campos visuales de tamao de 2 o menos .En los niveles de luminancia intermedios, entre aproximadamente 0,01 y 3 cd/m2--the regin mespica - tanto de bastones y conos fotorreceptores contribuyen a la visin . Debido a las dificultades metodolgicas , no existe actualmente ninguna norma luminosa en funcin de eficacia para esta gama de luminancia de adaptacin , aunque es de importancia prctica para carretera , seguridad y otras condiciones nocturnas exterior ( ver "visin mespica " en el Captulo 3 , Visin y Percepcin ) .Conceptos BsicosUnidades de medida. El Sistema Internacional de Unidades , abreviado SI, es aceptado en todo el mundo como un sistema estndar de unidades de medida . En ese sistema, la cantidad fotomtrica fundamental , la intensidad luminosa , es expresada en candelas ( cd) . La magnitud de la candela tiene una base histrica. En una poca llamada la candela , se se define en trminos de la llama o incandescencia normas . A efectos prcticos , los trminos y candela candela son equivalente y , aunque ya no estndar , este ltimo trmino todava se utiliza de vez en cuando . La definicin actual de la is2 candela. . . la intensidad luminosa , en una direccin dada , de una fuente que emite una radiacin monocromtica de frecuencia 540 1012 Hz y cuya intensidad energtica en dicha direccin de 1/683 W / sr .La candela ahora se define formalmente sobre esta base radiomtrica debido a los avances que se han hecho en esta rea de la metrologa. La definicin expresa la candela en trminos de vatios y el estereorradin . El estereorradin se define como el ngulo slido que subtiende un rea en la superficie de una esfera igual al cuadrado del radio de la esfera . El estereorradin es una unidad suplementaria SI. La unidad de potencia , el vatios , no es igualmente una unidad SI base, pero se puede definir como 1 J / s (energa por unidad de tiempo) , o en unidades de base , 1 m2 kg s - 3 . Dado que la definicin formal de la candela est en una solo longitud de onda ( en el pico de la funcin de la eficiencia luminosa fotpica ) , V ( ) debe aplicarse a las mediciones de Potencia de radiacin producida por las fuentes reales con el fin de reducirlos a candelas.En conversaciones informales , los trminos "energa" y "poder " a menudo se usan indistintamente ; en las discusiones generales sobre mediciones de radiacin ptica , el trmino " energa radiante " es ms comnmente utilizado (como en el ttulo de este captulo) .Sin embargo , se debe tener en cuenta que es la potencia radiante ( es decir, la transferencia de energa por unidad de tiempo ) ponderada en trminos de una curva de sensibilidad de los ojos , y no la energa radiante , que acta como el estmulo visual . Los trminos " radiante poder "y " flujo radiante " se utilizan como sinnimos . No hay ponderacin fotpica inherente en el concepto de radiante flujo ; es estrictamente una cantidad radiomtrica. La unidad de flujo radiante es el vatio .Dos unidades derivadas importantes sobre la base de la candela son los de flujo luminoso y la iluminancia . Para entender cmo estas dos cantidades se relacionan con la intensidad luminosa , considerar un modelo hipottico , se ilustra en la Figura 2-1 . una fuente puntual isotrpica de radiacin ( es decir, uno que irradia energa de manera uniforme en todas las direcciones ) se encuentra en el centro geomtrico de una esfera ideal de reflectancia cero ( toda la radiacin incidente es absorbida ) . Cualquier parte del interior de la superficie de la esfera recibe slo la radiacin directa de la propia fuente puntual y ninguna radiacin reflejada desde otras partes de la superficie de la esfera. Para una esfera que tiene un radio de una unidad , un rea de una unidad de cuadrados en la superficie de la esfera representa un ngulo slido de un estereorradin . (La forma en dos dimensiones de esta rea es irrelevante , ya que podra ser un crculo , en cuyo caso el estereorradin estara representada por un cono . Esto se vuelve ms clara cuando la definicin estricta de luminosa la intensidad se da en trminos de un lmite . ) La intensidad luminosa de la fuente en este modelo es la misma en todas las direcciones y se supone que es 1 cd . El flujo radiante que cae sobre una unidad de rea de la superficie de la esfera ahora se puede definir a ser el flujo luminoso .

Figura 2-1. Relacin entre candelas , lmenes, lux y lmenes por pie cuadrado . Una fuente puntual (intensidad luminosa= 1 cd ) se muestra en el centro de una esfera de radio unidad cuya superficie tiene una reflectancia de cero .La iluminancia en cualquier punto de la esfera es 1 Ix si el radio es de m , o 1 FC si el radio es 1 ft El ngulo solido formado por el rea de ABCD es 1 sr . Por consiguiente, la densidad de flujo es 1 lm / SR , que corresponde a una intensidad luminosa de 1 cd como se supona en un principio. La esfera tiene un rea total de 4 m2 o ft2 , y hay una flujo luminoso de 1 lm cae sobre cada unidad de superficie. Por lo tanto , la fuente proporciona un total de 4 LM .La unidad de flujo luminoso es el lumen ( lm ) ; la cantidad de flujo luminoso que cae sobre una unidad de superficie de la esfera se define como 1 lm . Tenga en cuenta que la propia unidad es arbitraria, ya que la cantidad total de flujo que va a incidir en esta rea es independiente del tamao de la esfera . Para una esfera de radio unidad , se puede demostrar por la geometra simple que el rea de la superficie de la esfera es igual a 4 unidades cuadradas ; por lo tanto la fuente isotrpico que tiene una intensidad luminosa de 1 cd produce un flujo luminoso total de 4 lm .La concentracin de flujo luminoso que cae sobre una superficie , es decir , el flujo incidente por unidad de rea , se llama iluminancia . Para definir una unidad de iluminancia , la esfera ahora se debe dar dimensiones reales debido a que la densidad de flujo disminuye al aumentar la distancia desde la fuente . Si el radio de la esfera es de 1 m, la iluminancia en el muro de la esfera es 1 lm/m2 , o 1 lux ( lx ) . Si el radio es de 1 m , la iluminancia es de 1 lm/ft2 o 1 buja-pie ( fc ) .Otra cantidad importante es luminosa luminancia . Esta cantidad es ms difcil de entender , y el modelo de esfera es no es til para ese propsito . Luminancia se relaciona directamente con brillo percibido , es decir, el efecto visual que la iluminacin produce . Luminancia depende no slo de la iluminancia en un objeto y sus propiedades de reflexin , pero tambin en su rea proyectada en un plano perpendicular a la direccin de vista . Hay una relacin directa entre el Y la luminancia de un objeto visto y la iluminancia de la imagen resultante en la retina del ojo . Esto es anlogo a los requisitos de exposicin de la fotografa. La unidad de luminancia es la candela por metro cuadrado ( cd/m2) .Cantidades fotomtricas , junto con sus homlogos radiomtricas , se discuten y definen en el Glosario .Mediciones radiomtricas y fotomtricas implican con frecuencia la consideracin de la ley del cuadrado inverso (que es estrictamente aplicable slo para las fuentes puntuales ) y la ley del coseno.Ley del cuadrado inverso . La ley del cuadrado inverso (Figura 2 -2a ) establece que la iluminacin E en un punto de una superficie vara directamente con la intensidad luminosa I de la fuente , e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia d entre la fuente y el punto . Si la superficie en el punto es normal a la direccin de la luz incidente , la ley puede ser expresado de la siguiente manera :

Esta ecuacin es vlida dentro de 1 % cuando D es al menos cinco veces la dimensin mxima de la fuente ( o luminaria ) tal como se ve desde el punto en la superficie . Para un anlisis ms detallado de esta " regla de cinco veces", consulte el Captulo 9 , Clculos en la iluminacion.Ley del coseno . La ley del coseno ( Figura 2 - 2b ) , tambin conocida como la ley de Lambert , establece que la iluminancia en cualquier superficie vara como el coseno del ngulo de incidencia . El ngulo de incidencia , , es el ngulo entre la normal a la superficie y la direccin de la luz incidente. La ley del cuadrado inverso y la ley del coseno se pueden combinar de la siguiente manera :

Coseno -Cubo Derecho . Una til extensin de la ley del coseno es la ecuacin del coseno al cubo (Figura 2 -2c ) . pero sustituyendo h / cos para d, la ecuacin anterior puede escribirse

Otras cantidades mensurables . Se han discutido las principales magnitudes fotomtricas . Estas y otras cantidades de inters se resumen en la Figura 2-3 y en el Glosario.

FOTOMETRA EN LA PRCTICA :REQUISITOS GENERALESTrazabilidad y AcreditacinLos acuerdos contractuales a menudo requieren que las mediciones realizadas por los laboratorios sean trazables a nacionales y normas internacionales de medicin y que los laboratorios sean capaces de apoyar las demandas de trazabilidad con documentacin y los registros de los equipos utilizados en el proceso de medicin apropiada . Tales acuerdos son cada vez ms comnes con el aumento de la concienciacin y la adopcin de sistemas de gestin de calidad documentados basados en la serie de normas ISO 9000 , que establece que :4.11.2b [ El proveedor deber : ] identificar todos inspeccin, medicin y ensayo que puede afectar la calidad del producto , y calibrar y ajustar a intervalos prescritos , o antes de su uso , contra la certificacin un equipo que tenga una relacin vlida conocida a los estndares reconocidos nacional o internacionalmente . Cuando no existan tales normas, se documentar la base para la calibracin.

Figura 2-2. ( a) La ley del cuadrado inverso que ilustra cmo se distribuye la misma cantidad de flujo de luz a travs de una mayor rea , a medida que aumenta la distancia desde la fuente hasta la superficie . ( b ) La ley del coseno de Lambert mostrando que el flujo de luz que incide sobre una superficie en ngulos distintos de lo normal se distribuye sobre un rea mayor . ( c ) El coseno -la ley en cubos explicar la transformacin de la frmula .El requisito para traceability3 implica la capacidad de relacionar los resultados de medicin individuales , con un declarado incertidumbre , a travs de una cadena ininterrumpida de comparaciones con una fuente de referencia establecido. De esta manera , la fuente de referencia se transfiere de las normas nacionales a travs para el usuario final del sistema de medicin nacional .

Figura 2-3 . Algunas caractersticas medibles de luz , Fuentes de luz , y materiales de iluminacinPara asegurar al usuario final de la trazabilidad y la competencia en toda la cadena , los laboratorios pueden buscar el reconocimiento a travs de la evaluacin y la acreditacin por un organismo de acreditacin reconocido . Las evaluaciones se discuten en Referencia 49 , que establece la ordenacin general y las prescripciones tcnicas de calibracin o ensayos de laboratorios. Los laboratorios que cumplan con esta gua tambin se cumplen , por definicin, los requisitos de la norma ISO 9002 para el alcance de los servicios de ensayo y calibracin cubiertos por su sistema de gestin de calidad. Lo contrario no es cierto, ya que el registro ISO 9002 da ningn reconocimiento de la calidad de las mediciones especficas del laboratorio. En los Estados Unidos, un nmero de agencias federales y privados ofrecen evaluacin de laboratorio servicios de calibracin y acreditacin. Pngase en contacto con el Instituto Nacional de Estndares y Tecnologa ( NIST ) para obtener informacin adicional. En Canad, pngase en contacto con el Consejo de Investigacin Nacional de Canad ( NRC) .Standards4 , 5Estndares primarios . Un patrn primario es una norma que haya sido designada o ampliamente reconocido como tener altas cantidades metrolgicas y cuyo valor es aceptado sin referencia a otras normas del mismo La candela , mantenido por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas ( BIPM ) , es un estndar primario.Nacional (Medicin) Normas. Las normas nacionales que definen las cantidades radiomtricas y fotomtricas son mantenido por laboratories.2 norma nacional Estas normas generalmente se desarrollan a partir de las normas internacionales a travs de un procedimiento por lo general complejo , experimental especificado. En Norteamrica, las normas de medicin para iluminacin, incluyendo la candela , se mantienen por el NIST y la NRC. Las normas nacionales de medicin no son directamente accesible por otros laboratorios.Traslado Normas. Normas de transferencia son necesarias para vincular los sistemas de medicin de un laboratorio (por ejemplo , un laboratorio nacional de medicin ) a otra . Ellos se definen simplemente como intermediarios utilizan para comparar los niveles .Se les puede llamar viajar normas cuando se destine para el transporte entre diferentes ubicaciones. Normas de referencia . Los patrones de referencia son las normas que tienen la mayor cantidad metrolgica disponible en un lugar determinado o en una determinada organizacin , de la que las mediciones hechas all se derivan . Los patrones de referencia puede derivarse directamente de una norma nacional de medicin o de las normas de referencia de otros laboratorios de la cadena de calibracin . Suelen ser preparados con el equipo precisa medicin elctrica y radiomtrica .Normas de Trabajo. Normas de trabajo se utilizan para mediciones de rutina en un laboratorio y por lo general se preparan y calibran por el mismo laboratorio a partir de su propia norma de referencia.La clasificacin anterior de normas se basa en el 1993 Vocabulario Internacional de Trminos Bsicos y Generales en metrologa , publicado por el BIPM . Otras nomenclaturas han evolucionado desde el uso histrico . Ellos no representan el internacionalmente aceptado definiciones BIPM , y no son consistentes . Por ejemplo , el trmino " primaria estndar "a menudo se utiliza para designar una fuente estndar que se obtuvo de un laboratorio nacional de normalizacin y que slo se utiliza para hacer otras normas de trabajo para el uso diario en ese laboratorio . A veces , un patrn primario es llamado un "estndar amo. " El trmino "norma secundaria " tambin se utiliza comnmente en los laboratorios privados para distinguir una norma a la que se llama primaria , y algunas veces los trminos "norma secundaria" y " de trabajo estndar " se utilizan indistintamente . El trmino" norma superior "se utiliza si hay tres niveles de estndares desplegado . Para evitar la confusin , se deben utilizar las definiciones BIPM .Documentacin de las Normas. Es muy importante documentar el linaje de todas las normas de nuevo a la nacional normas de medicin . La documentacin debe definir el procedimiento de calibracin , as como el estado de cualquiera influir en las condiciones ambientales . Incertidumbre de medida debe ser documentado de acuerdo con la norma ISO Gua para la Expresin de la Incertidumbre en la Medicin ( 1995 ) . Debe incluir la incertidumbre debido a azar y error sistemtico . Sin esta documentacin , las mediciones no pueden compararse adecuadamente.Tipos de Normas. Las lmparas incandescentes de diversas potencias se utilizan comnmente para establecer una cadena de trazabilidad para cantidades fotomtricas fuera NIST y NRC. Normas alternativas estn calibrados detectores de que las fuentes s se puede calibrar . Tales detectores tambin se pueden usar para calibrar otros detectores fotomtricos . estndar lmparas ideales y detectores tienen dos caractersticas principales : ambos son accesibles y los idiomas. En los Estados Unidos , normas de la lmpara y detector se pueden comprar de NIST . En Canad, consulte a la NRC . Normas fotomtricas tambin puede adquirirse en laboratorios privados . Esto aade una o ms etapas en la cadena de calibracin y aumenta la incertidumbre en las cantidades medidas . Si el proveedor de los estndares fotomtricos no est acreditado con la norma ISO / IEC Gua 25 para la calibracin del tipo especfico de la norma , es la responsabilidad del usuario de dichas normas para verificar que el proveedor tiene la gestin y los procedimientos tcnicos establecidos para llevar a cabo las calibraciones de forma competente

Figura 2-4 . Cmo se puede tratar a una lmpara estndar ?Manejo , funcionamiento y almacenamiento de Lmparas calibrados . Lmparas calibradas , como con todas las normas de medicin , debe ser manejado , operado y almacenado con cuidado especial. Figura 2-4 resume las consideraciones clave en este regard.6 Informacin adicional para aplicaciones de medicin especficas est disponible en las mediciones de iluminacin IESNA Guas de ensayo y de clculo ( LM- 5 a travs de LM- 61 ) . Otras normas radiomtricas . Normas espectrales se calibran en unidades radiomtricas . Estos son generalmente lmparas de tungsteno - halgeno, lo ms a menudo calibrados para la irradiancia espectral . La calibracin incluye tpicamente porciones de las regiones UV e IR del espectro. Normas Deuterio proporcionan mayor flujo de lmparas de tungsteno - halgeno en la UV y ampliar el rango de calibracin hasta por debajo de 250 nm .Mtodos generalesMediciones fotomtricas , en general, hacer uso de las leyes bsicas de la fotometra descritos anteriormente . Tres tipos de procedimientos de medicin fotomtricos son:Fotometra directa . Fotometra directa consiste en la comparacin simultnea de una lmpara de pie y una desconocida fuente de luz.Fotometra Sustitucin . Fotometra de sustitucin consiste en la evaluacin secuencial de la fotomtrica deseada caractersticas de una lmpara de pie y una fuente de luz desconocida en trminos de una referencia arbitraria .Fotometra relativa . Para evitar el uso de lmparas estndar , el mtodo relativo se aplica ampliamente . Se compone de la evaluacin de la caracterstica fotomtrica de una lmpara en comparacin con el lumen asumidos o salida espectral de un lmpara de prueba .EQUIPO DE MEDICINLos instrumentos de medicin radiomtrica consiste en un detector , un medio de acondicionado o amplificar la salida de el detector , un mtodo de visualizacin o almacenamiento de la medicin , y, posiblemente, un elemento ptico o el sistema de elementos para recoger la cantidad radiante a medir. Dependiendo de la relacin geomtrica entre la fuente y el detector , la cantidad medida es la luminosidad , radiacin , o intensidad radiante (o la correspondiente catindad fotomtrica: luminancia , iluminancia , o intensidad luminosa ).Un radimetro mide la energa radiante en un amplio rango de longitudes de onda que pueden incluir la UV , visible e IR regiones del espectro . Se puede emplear un detector que no es selectivo en respuesta la longitud de onda que da una respuesta adecuada en una banda de longitud de onda especfica . Filtrado ptico se puede utilizar para el nivel ( aplanar ) del radimetro respuesta en un rango particular de longitudes de onda o a la aproximacin de una funcin deseada . Por ejemplo , un nmero de funciones de accin tiles se han definido en el rango UV , a la que las respuestas del detector puede ser igualada . Ejemplos son funciones de polimerizacin industriales utilizados para las exposiciones de fotoproteccin y para el curado UV. Otro ejemplo es la eritmica funcin de la efectividad ( espectro de accin ) ( vase el captulo 5 , los efectos no visuales de Optical Radiation ) . el filtrado debe compensar no slo para la selectividad espectral del detector , sino tambin para la transmisin caractersticas de los componentes pticos incorporados en el radimetro . El filtrado tambin se puede usar para suprimir la la respuesta del detector para poder radiante fuera de la gama deseada .Un radimetro que ha sido filtrado pticamente o electrnicamente para aproximar una funcin de sensibilidad espectral de la fvea se llama un fotmetro . La caracterstica de respuesta espectral de un fotmetro est tpicamente diseado para que coincida con la Observador estndar CIE fotpica . Fotmetros tambin pueden ser filtrados para proporcionar una respuesta similar a la escotpica CIE observador estndar.Un radimetro ms elaborado es el colormetro , que incorpora mltiples detectores corregidos para responder de acuerdo a las funciones triestmulo CIE . Consulte el Captulo 4, color , para obtener informacin sobre las funciones triestmulo CIE .los filtro colormetros son ampliamente utilizados para medir las caractersticas de color de la radiacin visible .DetectoresHay una amplia gama de opciones de detectores disponibles . Elegir el detector correcto depender de la aplicacin en trminos de respuesta espectral , la geometra y la calidad. Las caractersticas de la seal , tales como la relacin seal -ruido , amplitud , tiempo de respuesta , y el ancho de banda de frecuencias , todos influyen en la eleccin del detector. El sistema de detector de rango de linealidad , campo de visin , el ruido de potencia equivalente , y ventana de transmisin , as como otros factores , afectan a la medicin.Detectores trmicos. Detectores trmicos incluyen Termpilas , bolmetros y detectores piroelctricos . Producen una tensin proporcional a la potencia radiante absorbida . La superficie de absorcin del detector est generalmente ennegrecido , por lo que es no selectivo en un amplio intervalo de longitudes de onda . Los niveles de seal de estos detectores son muy bajos , y los detectores son muy sensibles a cambios de temperatura ambiente . Una vez utilizado ampliamente , ahora estn limitados en gran medida a mediciones de luz lser .Fototubos . Un fototubo es un tubo de vaco o de vidrio lleno de gas que contiene una superficie fotoemisora como la fuente de corriente elctrica . Los fotones golpeando los electrones liberacin superficie fotoemisora por el efecto fotoelctrico, y aquellos electrones son recogidos por un nodo que tiene un voltaje ms alto . La pequeez de la corriente resultante limita la utilidad del vaco fototubos para aplicaciones con altos niveles de potencia radiante .La adicin de un gas a un tubo fotogrfico e impresionando a un alto voltaje en el nodo produce una amplificacin de avalancha del actual. Fototubos llenas de gas pueden medir los niveles ms bajos de la energa radiante ; sin embargo, su respuesta no lineal a la energa ellos una mala eleccin para fines de medicin hace .La forma ms til de fototubo es el tubo fotomultiplicador ( PMT ) . PMT emplean un fotoctodo , que emite electrones cuando se irradia . La sensibilidad espectral de un tubo fotomultiplicador depende de la ventana de entrada y material de fotoctodo , para que muchas opciones estn disponibles . Generalmente el fotoctodo tiene ya sea un lado - en una o configuracin de frente ( o al final - on) . El lado - en tipo se utiliza comnmente en aplicaciones de espectroscopia y en general en sistemas fotomtricos . El tipo de frente es de uso comn para la fsica de alta energa y recuento de centelleo. Cundo los fotones golpean el fotoctodo , se emiten electrones acelerados y luego a travs de una serie de multiplicadores de electrones ( dynodes ), donde la seal se multiplica enormemente . Los electrones son recogidos por un nodo , donde la corriente de salida es medida . Una cadena de divisor de tensin conecta los elementos en el PMT de tal manera que los electrones son acelerados de una etapa a la siguiente. Los diseos tpicos de PMT emplean varios a 15 etapas de dnodos y producen ganancias de seal de varios miles a cientos de millones. La tensin requerida para operar el PMT puede variar de 500 a 2.000V , dependiendo de la construccin del tubo y el nmero de dnodos . La ganancia global de la PMT es controlado por la tensin aplicada entre los elementos . Se requiere un alto grado de regulacin de voltaje para la operacin correcta.Detectores PMT difieren de los dispositivos de estado slido en que se producen una seal de salida ( corriente de oscuridad ) en ausencia de la luz, debido a la emisin termoinica . La corriente oscura puede ser reducido mediante la reduccin de la temperatura de la PMT . Diferencias de ganancia PMT exposicin cuando se exponen a campos magnticos o cuando su orientacin en el campo magntico de la tierra se cambia . Se requiere proteccin magntica en la mayora de las aplicaciones. La mayora de los PMT son sensible a los golpes y la manipulacin brusca puede causar una falla o prdida de la calibracin anterior. Todos los fototubos tienen respuesta espectral altamente selectivacaractersticas . Dependiendo del material del ctodo fotoemisor utilizado , un fototubo se puede utilizar para los rayos UV , visibles , o IR cercano de medicin ; Sin embargo , una sola clula fotoelctrica no puede cubrir toda esta gama espectral .

Figura 2-5 . La sensibilidad espectral relativa de clulas fotovoltaicas de selenio y silicio , la distribucin espectral de la radiacin de tungsteno a 2856 K , y las sensibilidades espectrales asignados a la norma fotpica observador. De A. Stimson , fotometra y radiometra para los ingenieros . Copyright 1974 . Reproducido por permiso de John Wiley & Sons , Inc.Detectores de estado slido . Detectores de estado slido comprenden una gran categora de los detectores de la incorporacin demateriales semiconductores . Todos exhiben caractersticas de respuesta espectral similar ; su sensibilidad a las longitudes de onda ms largas aumenta hasta un lmite de energa de fotones, donde la respuesta del detector se reduce a cero. Los rangos espectrales tiles de slido - Detectores de estado se extienden desde el UV a la regin IR lejano . Algunos detectores se utilizan en el modo fotovoltaico , en el que la corriente de cortocircuito se mide ; otros se utilizan como fotoconductores , es decir, se aplica un voltaje de polarizacin inversa y el dispositivo se trata como una resistencia variable sensible a la radiacin . Ejemplos de detectores incluyen fotoconductoras cadmio sulfuro y clulas de seleniuro de cadmio .El modo fotovoltaico se utiliza con mayor frecuencia para las mediciones de potencia radiante por su linealidad inherente como una funcin actual de nivel de potencia radiante incidente . La naturaleza cuntica de los detectores fotovoltaicos hace ideales para los instrumentos que deben realizar en un amplio rango de niveles de radiacin . La capa de clulas de barrera - selenio , un tipo temprano del detector de estado slido fotovoltaico, fue ampliamente utilizado en los fotmetros de laboratorio, sino que ahora no se recomienda en fotmetros debido a la no linealidad , la fatiga , y la inestabilidad . Hoy fotodiodos de silicio se utilizan comnmente en el laboratorio y fotmetros comerciales. Ofrecen una amplia gama espectral ms amplio que los detectores basados en selenio mayores (Figura 2 -5 ) y la capacidad de medir los niveles inferiores de potencia radiante . El fotodiodo de silicio se puede combinar con un vaso y filtrar para que coincida con su respuesta espectral de la curva de eficiencia luminosa fotpica CIE . Tambin se utilizan detectores de silicio en arreglos de auto- escaneo lineales, facsmil mquinas ( fax), instrumentos de medicin espectral y de carga de dos dimensiones dispositivos acoplados (CCDs ). Para obtener ms informacin, consulte " fotmetros de imagen " a continuacin.Fotodiodos funcionan mejor si se utilizan como fuentes de corriente en los circuitos del amplificador " impedancia cero" . La linealidadde fotodiodos de silicio se ha demostrado que prolonga ms de 10 dcadas con la amplificacin apropiada . Debido a que muy pequeas corrientes estn involucrados (tpicamente 10-13 a 10-3 A) , un diseo adecuado del amplificador es esencial para el cumplimiento de estos instrumentos fotomtricos . Mtodos de ensayo , clases y caractersticas de rendimiento son discutidos con mayor profundidad en Referencia 18 .Consideraciones generalesRespuesta espectral . El detector es el componente principal que afecta a la respuesta espectral radiante de un Power - instrumento de medicin . Tubos fotomultiplicadores ( PMT ) y fotodiodos de silicio son los detectores ms utilizados en radimetros y fotmetros . Como se seal anteriormente , estos detectores responden de manera diferente a diferentes regiones de espectro . El rango espectral del detector debe corresponder a la regin espectral a medir. Esta lata mejora significativamente la sensibilidad o aliviar la carga de la filtracin. Fotmetros exigen una buena supresin de ambos UV e IR y una buena correccin a la funcin de eficiencia luminosa CIE . El parmetro F1 CIE es la nica internacionalmente acordado , la designacin de iluminante - independiente para el error espectral de fotmetros . Al contrario de otras denominaciones en utilizar, ste no permite salidas positivos de V () para cancelar los negativos y depende de lo espectral distribucin de iluminante A.Efectos transitorios . Clulas fotovoltaicas selenio , cuando de repente expuesto a iluminacin constante , requieren de un corto ascenso tiempo para alcanzar una salida estable y, posteriormente, puede disminuir ligeramente durante un tiempo ms largo debido a la fatiga . Por el contrario , fotodiodos de silicio presentan tpicamente tiempos de subida microsegundo y sin fatiga. La subida y la cada de la mayor parte de fotmetros se emplean fotodiodos de silicio se limitan generalmente por los circuitos de amplificacin. PMT tienen nanosegundo suba veces pero exhiben histresis, que requiere de segundos a minutos de adaptacin a los cambios del nivel de luz.Radimetros de precisin y fotomtricos suelen emplear PMT con histresis mnima.Temperatura Efectos . Las variaciones de temperatura afectan el desempeo de todos los fotodetectores . fotovoltaica de clulas de selenio presentan cambios significativos en la resistencia shunt con la temperatura, que pueden cooperar con circuito externo Y una impedancia y producir cambios de ganancia . Adems, las clulas de selenio pueden ser daadas permanentemente por las temperaturas por encima de 50 C ( 120 F ) . Fotodiodos de silicio son considerablemente menos afectados por la temperatura ; Sin embargo , pueden surgir problemas de los efectos de la temperatura sobre la respuesta del detector .

PMT es la temperatura bastante sensible . Tanto la corriente oscura y aumento de ruido a temperaturas ms altas . Tambin , la respuesta espectral puede variar significativamente con los cambios de temperatura . Control de temperatura termoelctrico se utiliza con frecuencia para controlar la corriente oscura , el ruido , y las caractersticas espectrales de PMT .Efecto de Pulsada o variacin cclica de Light.7 - 13 fuentes de descarga elctrica parpadea cuando se opera en corriente alterna (ac ) fuentes de alimentacin ( ver " Flicker y estroboscpica Efecto " a continuacin ) . Se deben tomar precauciones con respecto a los efectos de la frecuencia , la frecuencia del pulso , y la anchura de impulso al medir las propiedades luminosas de lamps.4 ,14 - 17 No se puede asumir que un instrumento tratar de modulacin de una fuente de luz de la misma manera como el ojo humano . La capacidad interna del detector , el tiempo de respuesta del amplificador , y la respuesta del dispositivo de lectura (ya sea analgica o digital) a las seales pulsantes deben ser considerados. Circuitera especial de medicin para la integracin de la luz pulsada se encuentra disponible para la medicin de los intermitentes fuentes incandescentes y de xenn pulsada.Instrumento de reduccin a cero . Es importante comprobar el fotmetro o radimetro de reduccin a cero antes de tomar mediciones. Para cualquier tipo de equipo que utilice un amplificador, puede que sea necesario para poner a cero tanto en el amplificador y la corriente oscura . Siempre que sea posible , se debe verificar que el instrumento se mantiene en cero correctamente cuando se cambia la gama. Alternativamente , cualquier desviacin de cero en las condiciones actuales oscuras se deben mide y se resta de las mediciones .Interferencias elctricas . Con la instrumentacin electrnica , la interferencia elctrica puede ser inducida en los conductores de entre el detector y la instrumentacin . Este efecto puede ser minimizado mediante el uso de redes de filtros , blindaje, conexin a tierra , o combinaciones de los anteriores.Los campos magnticos . Como se seal anteriormente , los radimetros y fotmetros que contienen PMT pueden ser afectados por fuertes campos magnticos . Instrumentos comerciales que contienen PMT usan blindaje magntico adecuada para protegerlos de la mayora de los campos magnticos ambientales ; Sin embargo , es aconsejable mantenerlos alejados de la maquinaria elctrica de alta resistencia.Acondicionamiento de seales . La corriente producida por los detectores fotovoltaicos por lo general requiere la amplificacin y otros tipos de acondicionamiento de seal . El mtodo de acondicionamiento de seal ms comn utiliza un amplificador operacional en una corriente seguidora de configuracin. Esta configuracin proporciona una baja impedancia de entrada , y la tensin de salida es el producto del detector de corriente y la resistencia de realimentacin . Aunque PMT proporcionan corrientes de seal mucho ms altas , que son utilizadas con frecuencia con un circuito similar para asegurar la linealidad . La salida del amplificador operacional puede conducir ms pantallas , ya sea analgica o digital. Con frecuencia, la instrumentacin comercial ofrece otros tipos de seal acondicionada . Si las corrientes de seal son muy bajos , la integracin se puede utilizar para aumentar el nivel de la seal y para mejorar la relacin seal -ruido . - Analgico a digital puede ser introducido con el fin de proporcionar una interfaz a digital computacin o un medio de promedio de la seal . La memoria tambin se puede proporcionar para el registro de datos . Informtica se puede hacer dentro del instrumento por un microprocesador o por un ordenador externo por medio de un enlace de datos.instrumentos de medidaInstrumentos para la medicin fotomtrica se definen por su aplicacin. Un instrumento fotomtrico se puede utilizar como un independiente del sistema , tales como la iluminacin o el medidor de luminancia , o en combinacin con los equipos auxiliares, como esfera de integracin para formar un sistema de fotmetro de medicin de la lmpara. Publicacin CIE 6918 sirve como una gua para la caracterizacin de los parmetros de rendimiento de los fotmetros para la luminancia y la iluminancia ( Figura 2 - 6a - 6b y 2 ) . Instrumentacin digital para la visualizacin y la adquisicin de datos de ordenador mejorar an ms la utilidad de fotomtrica moderna de sistemas .

Figura 2-6, A y B, se exerpted de la publicacin CIE N 69 ( 1987 ) y contiene un resumen de los errores esperados de un medidor de iluminancia y un medidor de luminancia , respectivamente. Valores de error de representacin para obtener los mejores instrumentos comerciales disponibles han sido estimados por varios parmetros. Para todos los fotmetros de la V ( ) partido es de especial importancia , y debe ser tan pequea como sea posible .Medidores de iluminanciaConfiguraciones tpicas . Los medidores de iluminancia ms simples consisten de un fotodiodo con un filtro de correccin fotpica . El fotodiodo est conectado a un amplificador operacional con una pantalla . Estos pueden ser la tapa del banco , montaje en rack o porttil. Se pueden encerrar en un caso, o, como es ms comn con los fotmetros de laboratorio, el detector y filtro puede estar en un mdulo que est conectado por un cable a una consola , a una distancia conveniente , que contiene el amplificador y pantalla . El esquema elctrico puede ser desde un simple amplificador con controles manuales para un microprocesador programado con las rutinas de calibracin, medicin, y la conversin de las unidades de visualizacin . algunos metros incluyen puertos de comunicacin para el control remoto y la manipulacin de datos . Varios instrumentos comerciales se muestra en la Figura 2-7 .Efecto del ngulo de incidencia ( coseno Efecto ) . Metros de iluminancia se utilizan con frecuencia para medir el flujo luminoso incidente densidad sobre una superficie, como una mesa, una pared o una superficie de la carretera . Una parte de la luz que llega al detector a altos ngulos de incidencia se refleja en la superficie de la clula o el filtro o la tapa de cristal delante de l , y algunos pueden ser obstruidos por el borde de la caja que rodea el detector . El error resultante aumenta con el ngulo de incidencia ; donde una parte apreciable del flujo se produce en grandes ngulos , los valores de hasta un 25 % por debajo de la verdadera iluminacin el valor se puede obtener .

Figura 2-7 . Varios metros de iluminancia comerciales. ( a) metros de iluminancia porttil con pequea esfera integrada ; ( b) El sistema de grado de laboratorio que incluye un fotmetro , un radimetro , y una potencia de fibra ptica en metros ; ( c ) multifuncin en metros iluminancia porttil con receptor de cabeza desmontable.El componente de iluminancia aportado por las fuentes individuales en grandes ngulos de incidencia puede ser determinada por orientar el plano del detector perpendicular a la direccin de la luz , y multiplicando la lectura de este modo obtenido por el coseno del ngulo de incidencia . Detectores utilizados en la mayora de los fotmetros de iluminancia han difusora cubiertas o algunos medios de corregir las lecturas a una verdadera respuesta coseno . Las soluciones al problema del coseno incluyen colocando el detector un cristal opal brill , difundiendo disco acrlico, o una esfera de integracin con un filo de navaja en el puerto de entrada. Con el vidrio opal brill y el disco de acrlico difusor a altos ngulos de incidencia , sin embargo , la luz se refleja especularmente , de modo que las lecturas siguen siendo demasiado bajo . Esto se puede compensar , al permitir la entrada de luz a travs de los bordes del difusor. Las lecturas en ngulos muy altos entonces ser demasiado alto, pero se puede corregir mediante el uso de un cribado anillo. La incorporacin de la ptica auxiliar es para mejorar la respuesta del coseno puede afectar la respuesta fotomtrica y direccional. Publicacin CIE 69 sugiere mtodos de correccin para estos errors.18Nivelacin . Particularmente durante la fotometra de los sistemas de iluminacin , donde se recibe la luz de uno o un pequeo nmero de fuentes discretas , tales como en la iluminacin de carretera , nivelacin exacta de la cabeza metros iluminancia es importante .Los instrumentos estn disponibles en el que el detector es cardn montado y autonivelante . Esto elimina problemas cuando se trata de medir la iluminancia horizontal en superficies irregulares o inclinadas .

Figura 2-8 . Medidor de luminancia con procesador de datos .

Medidores de luminancia ( Telefotometros )Metros de luminancia son esencialmente metros de iluminancia con la adicin de la ptica adecuados para la imagen de un objeto en el detector ( Figura 2-8 ) . Un medio de ver el objeto se proporciona generalmente para que el usuario pueda ver el rea que se est midiendo , as como el campo circundante. Debido a la similitud de este sistema ptico de un telescopio , estos instrumentos tambin se llaman telephotometers .Cambio de la longitud focal de la lente de objetivo cambia el campo de visin y por lo tanto el tamao del campo de medicin. Algunos sistemas tienen aberturas de diversos tamaos para definir an ms el rea medida . Campos de medicin angular desde segundos de arco a varios grados pueden ser seleccionados.Tpicamente, luminancmetros modernos utilizan fotodiodos de silicio o PMT . La sensibilidad del amplificador puede ser ya sea o seleccionado de forma manual o automtica. Los filtros de color se pueden incorporar para mediciones de color y filtros de densidad neutra para extender el rango dinmico .Los fotodetectores son tpicamente silicio para instrumentos porttiles y de baja sensibilidad y PMT instrumentos de alta sensibilidad. La mayora de los instrumentos tienen al menos una sensibilidad de rango dinmico y muchos de atenuacin incorporan pantallas o filtros de densidad neutra para la gama adicional . La mayora de los instrumentos en la corriente digital de fabricacin incorporan exhibiciones . El esquema elctrico puede ser desde un simple amplificador con controles manuales para un programado microprocesador con rutinas de calibracin, medicin, y la conversin de las unidades de visualizacin . Algunos medidores incluyen puertos de comunicacin para el control remoto y la manipulacin de datos .Metros Beamsplitter SPOT. Este tipo de fotmetro emplea , detrs de la lente de objetivo , un divisor de haz , que divide la radiacin entrante en dos caminos . Aproximadamente la mitad de la radiacin pasa a travs del divisor de haz y es centrado en una abertura que define el campo de medicin . La radiacin que pasa a travs de la abertura se puede medir ya sea con un PMT o un detector de estado slido . La radiacin reflejada desde el divisor de haz se centra en una retcula que tiene un patrn de grabado al agua fuerte con las mismas dimensiones que la abertura de medicin . Un sistema de visualizacin con un ocular que permite al usuario ver el campo de visin y un contorno del rea que se est midiendo . La retcula debe ser cuidadosamente alineada con el campo de medicin . Las lecturas son por lo general en cd/m2 o cd/ft2 . Algunos instrumentos pueden incluir colorimtrico opciones de filtro . Capacidades de campo de vista pueden variar desde 0,25 a 10 , con una sensibilidad que oscila desde 10 hasta 2 a 106 cd/m2 .Aunque buenas mediciones se pueden realizar con este tipo de instrumento , que tiene algunas desventajas destacables . Entre ellas se encuentran la prdida de la iluminacin tanto para el detector y el espectador ; introduccin de la polarizacin , que afecta la medicin de las fuentes polarizadas ( vase el Captulo 1 , Luz y ptica ); y la dificultad de cambiar de aberturas y retculas para diferentes campos de medicin. En general , un instrumento de bajo costo usando un divisor de haz proporcionar adecuada pero no la ubicacin exacta del punto medido .Aperture Espejo fotmetros . La mayor parte de los problemas del metro del punto divisor de haz se dirigen por la apertura espejo fotmetro . No hay divisor de haz a introducir un error de polarizacin o reducir el brillo en cualquiera de los de la apertura de medicin o la imagen visualizada . La imagen formada por la lente del objetivo cae sobre una primera superficie en ngulo espejo con un agujero a travs de la apertura de medicin . La ptica de visin se centran en la apertura , lo que parece como un crculo negro . El campo alrededor de la abertura de medicin se ve claramente en el ocular . Esta disposicin permite aberturas para cambiar sin la necesidad de cambiar retculas precisamente alineados tambin. Una desventaja de la abertura espejo fotmetro es que si una pequea fuente se forma la imagen dentro de la abertura de medicin , que no puede ser visto en la visin de la ptica. Los instrumentos de esta clase suelen emplear detectores de alta calidad, uno o ms de densidad neutra rango multiplicador de filtros, opciones de lentes , y un cierto grado de capacidad colorimtrico . Estn disponibles con microprocesador interno el control y la capacidad de lectura directa para la luminancia en varias unidades , de las coordenadas de cromaticidad del color , y por color de temperatura . La sensibilidad a gran escala para los mejores instrumentos de laboratorio oscila entre 10-4 y 108 cd/m2.Fotmetros de imgenes. La evolucin reciente de los dispositivos de imagen han proporcionado una poderosa herramienta para la luminancia,mediciones de escenas completas . Las cmaras equipadas con un dispositivo de carga acoplada ( CCD) son capaces de capturar y digitalizar imgenes electrnicas de scenes.19 visual, 20 Proporcionar los controles adecuados se aplican ,a la imagen digital puede ser utilizado para determinar la luminancia en cada punto de la escena , correspondiente a los pxeles de CCD de la cmara array. Consulte la Figura 2-9.Una captura fotomtrica completa puede llevarse a cabo y se guarda en segundos . A medida que se proporcion la informacin en formato digital forma , complicadas funciones de imgenes de luminancia pueden ser analizados e informados rpidamente de uniformidad , contraste, caractersticas espaciales y otros valores fotomtricos . Algunos sistemas tambin proporcionan valores de cromaticidad . Esta forma de fotometra requiere de muchos factores que deben controlarse en el instrumento y el software si los resultados son precisos a obtener. El CCD y accesorios pticos deben ser de alta calidad. " El campo aplanamiento" se requieren ajustes para todas las lentes que distorsionan espacialmente la imagen para al menos algn grado . Para medir el rango dinmico completo de luminancias en la mayora de las escenas de interiores , los sistemas anteriores de 8 bits requieren la captura de varias imgenes a la diferente exposicin de ajustes. Hoy en da , los sistemas de 16 bits estn disponibles que cubren un rango dinmico de ms de 65.000 : 1 Para baja luminancia . se requiere el enfriamiento de la matriz CCD para reducir el ruido , para aumentar el lmite de deteccin , y para reducir al mnimo la susceptibilidad a los cambios en la temperatura ambiente .

Figura 2-9 . La cmara de pxeles 496 288 con batera de un fotomtrica de imgenes disponible comercialmente sistema con objetivo zoom y el rango dinmico de 0,05 a 500 000 cd/m2. La cmara se conecta a un ordenador porttil ordenador mediante un cable paralelo de la impresora . El sistema puede medir las luminancias en una escena completa y analizar , archivar y reportar los resultados.Las solicitudes de los fotmetros de imgenes incluyen la distribucin de energa de las lmparas (por ejemplo , floodlamps y automvil faros ) , el control de calidad de la lnea de produccin , la uniformidad de luminancia de una escena proyectada, y los anlisis complicados de iluminacin de la escena .ReflectmetrosReflectmetros son fotmetros de medicin de reflectancia . Medidas de reflectancia suelen caer menores de tres aos categoras: difusos , especular , y una mezcla de especular y reflectancias difusas . El diseo del reflectmetro y el mtodo de medicin depende de las propiedades de reflectancia del material de la muestra y qu parte de la reflectancia se desea medir. ASTM 21 ofrece ms de setenta las normas sobre las mediciones de color y aspecto , algunos de los que emplean reflectmetros .Reflectancia , la proporcin de luz reflejada a la luz incidente , no es simplemente una propiedad de un material. Ms bien , tambin depende de la geometra de medicin , es decir , la relacin espacial entre la fuente y el detector .La fraccin de la luz incidente reflejada es muy difcil de determinar directamente , especialmente para la reflexin difusa . a poner algo de orden en lo que podra ser una situacin catica de medicin , la reflectancia se expresa generalmente como una reflectancia factor de la relacin de la reflectancia de una muestra a la de un patrn de reflexin bajo la misma geometra de medicin .Tres niveles de reflectancia de uso general son un espejo de la superficie frontal pulida, un vaso negro pulido con un Indice de refraccin , y un reflector difuso totales ( por ejemplo , BaSO4 ) .En un mtodo comnmente utilizado para la medicin de reflectancia total , la muestra se ilumina por un estrecho cono de luz a partir de un ngulo dado , tpicamente se recoge 10 o menos de la normal a la superficie de la muestra , y la luz reflejada sobre todo el hemisferio que rodea la muestra . Los instrumentos de este tipo se dice que emplean una cnica - geometra hemisfrica . La coleccin de flujo semiesfrica a menudo se logra por medio de una esfera de integracin con un detector , dispuesto de manera que no recibe la luz reflejada directamente de la muestra , sino ms bien se considera que la esfera de la pared. De esta manera la seal es proporcional al flujo total de la reflejada desde la muestra .El mismo tipo de instrumento tambin se puede utilizar para medir slo la parte de la luz que se refleja de forma difusa . un ejemplo de una muestra que uno puede medir de esta manera es uno con una superficie dielctrica muy suave que refleja fuertemente por la dispersin de pigmentos u otras inclusiones debajo de la superficie . En este caso, la luz reflejada especularmente de la muestra se deja escapar a travs de un puerto de la resta especular en la pared de la esfera , donde una trampa de luz puede ser posicionada para absorber el especular haz reflejado .Para la medicin de color, un 45 / 0 reflectmetro se utiliza a menudo para evaluar el carcter espectral de la luz reflejada difusamente .La figura 2 -10a ilustra una disposicin mecnica tpica. La fuente y el detector estn montados en una relacin fija en la misma envoltura . La luz es incidente sobre la superficie de un ngulo de 45 , y el detector se coloca por encima y normal a la superficie de la muestra .

La figura 2 -10a . A 45 / 0 geometra reflectometra .Reflectancias de muestras planas se pueden medir de muchas maneras . Un mtodo emplea un reflectmetro que compara , con la ayuda de un espejo auxiliar , el flujo incidente con el flujo despus de dos reflexiones desde la muestra . Tal reflectmetro a menudo est disponible como un accesorio para espectrofotmetros comerciales. Otro mtodo emplea un goniofotmetro que permite al usuario colocar la fuente de luz y el detector en cualquier ngulo conocido . En algunos modelos , el soporte de la muestra tambin puede ser colocado de nuevo . Aplicaciones del goniofotmetro incluyen mediciones de brillo y la bruma .Otra type22 , 23 de instrumento , una Taylor Baumgartner esfera reflectmetro , que se muestra en la figura 2 - 10b , mide la reflectancia total. Consiste en una esfera de integracin , la fuente de luz y un fotodiodo . La muestra se coloca en el puerto de la esfera de integracin . Un haz colimado de luz es dirigido sobre la muestra de aproximadamente 30 a la normal, y la luz reflejada total , integrado por la esfera , se mide por el fotodiodo montado en la pared de la esfera.La fuente de luz colimada a continuacin se gira de manera que la luz incide sobre la pared de la esfera , y una segunda lectura se toma. La muestra est en su lugar durante ambas mediciones , por lo que el efecto sobre las dos lecturas de la pequea rea de la superficie de la esfera que ocupa es el same.24 La relacin de la primera lectura a la segunda es la reflectancia de la muestra para las condiciones de la prueba . Las muestras de los materiales translcidos deben estar respaldadas por una trampa de luz .Varios otros instrumentos estn disponibles para medir las caractersticas de reflectancia de materials.25 - 29 Para cualquier medicione de reflectancia , la geometra del reflectmetro empleado debe especificarse , y para el factor de reflectanciaMedicin espectral Systems30Principios Generales. La respuesta espectral de un detector particular, se puede modificar el uso de filtros pticos o electrnicos para aproximar una funcin de respuesta espectral deseada (como la correccin fotpica ) . El detector en s , por supuesto , debe tener la sensibilidad adecuada sobre que se est midiendo el rango espectral . Las mediciones con instrumentos que utilizan detectores corregidos son a menudo llamados de banda ancha o las mediciones radiomtricas heterocromtico .Detectores de buena calidad son estables en el tiempo , y una vez que se calibran , mediciones exactas pueden ser hechas sin correcciones frecuentes . Instrumentos de banda ancha son muy prcticos , ya que son de bajo costo y simple de utilizar .Una desventaja de medicin de banda ancha es que es difcil disear un filtro de correccin para adaptarse a una funcin deseada exactamente , y aunque las correcciones se pueden aplicar , estas correcciones son por lo general a s mismos aproximaciones . Esta lata ser un problema para las medidas ms importantes que exigen la mxima precisin. En algunas circunstancias , los errores de medicin pueden ser muy grandes si las correcciones no se aplican adecuadamente o si hay una amplia salida en filtro de correccin de la funcin de respuesta ideal a las longitudes de onda en una fuente de prueba produce energy.3 significativasA veces , como en el caso de un detector de photopically corregido , un ajuste muy preciso slo se puede lograr en sustancial costo , e incluso si el ajuste es satisfactorio inicialmente , la respuesta del detector o el filtro puede, al menos tericamente , cambiar con el tiempo . Instrumentos comerciales por lo general ofrecen una correccin aproximada , expresando en la especificacin cmo de cerca su detector se ajusta a una funcin ideal. La nica especificacin significativa , sin embargo , es f1 ' (Figuras 2 - 6a y b y CIE18 ) , la nica especificacin internacionalmente aceptada que no permite desviaciones negativas de V() Para cancelar salidas positivas .

Figura 2 - 10b . A Taylor Baumgartner esfera reflectmetro . Desde R.S. Hunter, y R. W. Harold, Lamedicin de la apariencia, 2 ed . Copyright 1987 . Reproducido con permiso de John Wiley & Sons,Inc.Se han desarrollado mtodos para corregir los errores de medicin debido al diseo del filtro imperfecta . Para mediciones en fuentes de luz , los errores se pueden minimizar por la calibracin de un detector con fuentes que tienen una salida conocida y una espectral distribucin de energa similar a la de la fuente de prueba . Tambin hay mtodos para la caracterizacin de un detector dado y proporcionar una correccin analtica a la measurements.18Tal vez el inconveniente ms importante de la medicin de banda ancha es la prdida de informacin especfica longitud de onda , resultante de la integracin de la radiacin por el detector . Aunque la informacin espectral detallada no es siempre necesario , para algunos propsitos de la distribucin de potencia espectral completa ( SPD ) de una fuente , que es , la potencia radiante por unidad de longitud de onda como una funcin de longitud de onda , debe ser conocida .Sistemas de medicin espectrales son capaces de determinar el SPD en una muy pequea banda de longitudes de onda . la medicin de un SPD se considera fundamental; a partir de estos datos , radiomtrica absoluta , fotomtricos y propiedades colorimtricas de una fuente se puede determinar.En comparacin con los sistemas de medicin de banda ancha , sistemas de medicin espectrales son complejos y costosos . las mediciones tambin son generalmente ms difcil y requiere mucho tiempo para hacer , a menudo requieren un operador entrenado .Hay diferentes tipos de sistemas de medicin espectrales para adaptarse a aplicaciones especficas , pero todos ellos incorporan generalmente los siguientes elementos : la ptica de recogida para recibir y limitar la radiacin a medir, un monocromador , un detector o detector de red , la electrnica para procesar la seal de detector o matriz, y algn tipo de lectura o visualizacin. La casa monocromador un elemento de dispersin tal como un prisma o red de difraccin que separa las distintas longitudes de onda del espectro. El monocromador tiene una abertura de entrada, por lo general en la forma de una ranura rectangular , a travs del cual la radiacin recogida entra ; tal vez algunos elementos pticos que la imagen de la entrada de hendidura en el elemento de dispersin ( s ) ; y una rendija de salida a travs del cual selecciona las longitudes de onda de la radiacin pase dispersado . Un adecuado detector o matriz se coloca en la ranura de salida para medir el SPD en la fuente. Para hacer las mediciones necesarias para un SPD completa , se recomienda un sistema automatizado. Hay muchas variaciones , en la esquema de automatizacin, sino de exploracin tpica espectrmetros incorporan un sistema de accionamiento para escanear a travs de una gama de longitudes de onda (por ejemplo como un medio para girar el monocromador de rejilla ) y un medio de lectura y el almacenamiento de la salida del detector para cada muestra, la realizacin de los clculos necesarios y presentar los resultados (en las impresiones o grficos ) . Todo este proceso es que suele llevarse a cabo utilizando un ordenador. Espectrmetros de matriz de detectores adquieren datos espectrales simultneamente sin partes mecnicas mviles . Slo se necesita un ordenador para el procesamiento de datos.Tipos de Sistemas . Un espectrorradimetro se utiliza para medir el SPD de fuentes de luz y espectral relativa responsivities de detectores . Dos mtodos se emplean por lo general. Para el primer mtodo , las partes delanteras de recogida de la ptica de un sistema espectrorradimetro dirige la radiacin en una pequea esfera de integracin o difusor placa colocada en frente de la rendija de entrada del monocromador . Esta geometra se suele utilizar para medir la irradiancia espectral de una fuente de luz. Para el segundo mtodo , tanto ptica de un sistema de espectrorradimetro dirige radiacin de una fuente uniforme esfera de integracin , un objetivo altamente reflectante difusa irradiado , o una lmpara que emite de manera difusa en la rendija de entrada de monocromador . Para el caso de la calibracin de un detector , se elige una lmpara apropiada para su distribucin espectral conocida .Se utiliza un espectrofotmetro para determinar la reflectancia y transmitancia propiedades espectrales de materiales .Los resultados de medicin proporcionan un medio de examinar el color de un material para el anlisis , la normalizacin , y especificacin . Adems , es el nico medio de la estandarizacin del color que sea independiente de los estndares del color del material( permanencia siempre de dudosa ) e independiente de las diferencias en la visin del color existente entre aun as - llamado observadores normales . Aunque se llama un espectrofotmetro a causa de su principal aplicacin para mediciones en el espectro visible , este tipo de instrumento es a menudo diseados para medir la radiacin UV e IR cercano . algunos espectrofotmetros son , de hecho , diseado especficamente para medidas de UV o IR .Espectrorradimetros y espectrofotmetros estn estrechamente relacionados con los instrumentos en que implican mtodos de dispersin similares , detectores, y los requisitos de automatizacin . La principal diferencia es que un espectrorradimetro realiza mediciones con la fuente ( s ) externa al propio sistema , mientras que un espectrofotmetro incorpora fuentes internas y una esfera de integracin o cmara en la que se colocan las muestras de prueba . Se debe tener en cuenta que en el uso espectrofotmetros para la normalizacin del color , es realmente las propiedades de reflectancia de la muestra de prueba que se han medido y que la aparicin de color real depende de la SPD de la fuente que se utiliza para evaluar la muestra.Ambos de estos instrumentos pueden ser utilizados en una configuracin espectrgrafo . En este tipo de instrumento, la rendija de salida es sustituida por una pelcula fotogrfica. Porque no hay ninguna abertura restrictiva , la radiacin dispersa cae en el plano de la pelcula y en consecuencia, las diversas longitudes de onda se propagan a cabo simultneamente . La pelcula expuesta proporciona una cualitativa " foto" de los componentes espectrales presentes . Esto es particularmente til en el estudio de las fuentes de emisin de lnea , en el que las lneas ofrecen una " firma" de la fuente o del material presente . Un medio para medir la densidad ptica de la emulsin fotogrfica donde aparecen las diversas lneas puede proporcionar informacin cuantitativa en cuanto a la intensidad de la lnea. Este tipo de sistema obvia para la exploracin mecnica a travs del espectro . En la forma de un espectrorradimetro , el instrumento se utiliza como una herramienta astronmica para evaluar la composicin qumica de los objetos estelares .En los instrumentos modernos , el espectrgrafo emplea matrices de diodos en el lugar de una emulsin fotogrfica . Cada diodo detecta la radiacin incidente en una banda de longitud de onda estrecha . Muchos espectrorradimetros modernas y espectrofotmetros utilizar este enfoque . Escaneados electrnicamente series de fotodiodos de silicio proporcionan determinacin casi instantnea de una distribucin de potencia espectral . Para muchas aplicaciones , matriz de radiometra ha reemplazado sistemas de escaneo , con la ventaja de mucho mayor velocidad de medicin y la eliminacin de partes mviles complejas . Para el trabajo de rutina, esta reduccin del tiempo de medicin permite muchas ms medidas que se tomen, y los cambios en el SPD de una prueba de una fuente no estable con el tiempo se puede controlar . Las desventajas de los sistemas de matriz son que inherentemente tienen luz ms difusa , que suele ser el factor limitante , y no tienen la precisin absoluta y la sensibilidad de la mejor calidad de digitalizacin de sistemas .Otro instrumento muy simple de medicin espectral , se utiliza para examinar un espectro visual en lugar de con un fotodetector , es un espectroscopio . Consideraciones Especiales. Los rangos de respuesta espectral en los sistemas de medicin espectrales generalmente dependen de la naturaleza del detector . Espectroradimetros de exploracin suelen emplear PMT a causa de su alta sensibilidad . la respuesta de PMT se extiende 125-1100 nm.31 Varios tipos de fotodiodos de silicio cubren el rango de 200 a 1200 nm.31 Para las mediciones de IR varios compuestos pueden ser utilizados : germanio intrnseco (900 a 1.500 nm ) , plomo sulfuro de ( 1000 a 4000 nm ) , arseniuro de indio ( 1000-3600 nm ) , de indio antinomide ( 2000 hasta 5400 nm ) , varios tipos germanio de dopado (zinc dopado , 2.000 a 40.000 nm ) y teluro de cadmio mercurio ( 1.000 a 13.000 nm ) ,32-33La respuesta de los detectores no selectivos abarca una gama desde el UV cercano hasta ms all de 30.000 nm.32 , 33 Dnde monocromadores utilizar redes de difraccin , la propia rejilla tambin influye en la respuesta del sistema , por lo que las rejillas deben ser cuidadosamente seleccionados para la gama de longitudes de onda que se est midiendo .Para las mediciones cuantitativas precisas , la salida elctrica del detector debe ser conocida como una funcin de la entrada de radiacin a un sistema de medicin espectral . Por lo tanto , para el procesamiento de la salida elctrica de los detectores (tensin, corriente , o carga ) , la instrumentacin y el mtodo de medicin deben ser cuidadosamente seleccionados con respecto a una serie de parmetros , tales como nivel de seal (saturacin ) , relaciones de seal a ruido , la fatiga , la linealidad , y los tiempos de respuesta ( para rpidamente variando las seales ) . Tcnicas de integracin de conteo de fotones y de cargos se utilizan a veces para muy baja radiacin levels.34 , 35La influencia de la radiacin parsita en los resultados de la medicin debe ser minimizado . Esto se puede lograr por el diseo de un sistema ptico para evitar que las longitudes de onda no deseadas de llegar al detector . En todo trabajo radiomtrico hay dos tipos de radiacin no deseada : de radiacin fuera de banda ( de radiacin que no est completamente dispersa ) y radiacin de orden superior que viene de las redes de difraccin . Fuera de la banda de la radiacin por lo general puede ser minimizado mediante el uso de un doble monocromador ( dispersin de la radiacin dos veces) o un solo monocromador con filtros adecuados . Este tipo de radiacin no deseada de limita el uso de espectrorradimetros diodo -array . Se origina principalmente a partir de las propiedades de difraccin , por lo que no se puede eliminar por completo . Radiacin de orden superior tambin puede ser limitada por la filtros adecuados o mediante el uso de un doble monocromador el empleo de un prisma como uno de los elementos de dispersin .Flujo radiada de algunas longitudes de onda (UV principalmente por debajo de 200 nm ) se dispersa o absorbida por una capa de aire entre el radiador y el detector . En este caso se debe prestar atencin a la colocacin de la fuente y el detector , y al medio circundante .Todos los datos espectroradiomtricas observados (a veces denominados datos brutos ) estn en funcin no slo de la SPD de la fuente de luz , sino tambin del rendimiento espectral del sistema ptico , el ancho de banda espectral del monocromador , y la respuesta espectral del detector . Colectivamente , estos definen la capacidad de respuesta del sistema , que se determina por medir en cada longitud de onda de la salida de una fuente de calibracin o estndar que tiene una salida conocida . Una vez que esta funcin se conoce , los datos de prueba de cdigo observado pueden ser corregidos multiplicando cada valor por la salida conocida de la fuente estndar dividido por su valor observado en esa longitud de onda.Sistemas de medicin Fotomtricas: Tipos de equipo bsicosFotmetros banco ptico . Fotmetros banco ptico se utilizan para la calibracin de los instrumentos para la medicin de iluminancia. Proporcionan un medio para que las fuentes y detectores de montaje en la alineacin adecuada y un medio para fcilmente la determinacin de estas distancias relativas entre ellos. Si la fuente es de intensidad luminosa conocida en una especificada direccin y es lo suficientemente distante desde el detector de manera que su radiacin se puede tratar espacialmente como si estuviera emanando desde un punto , la ley del cuadrado inverso (Ecuacin 2-1 ) se puede utilizar para calcular la iluminancia .Fotmetros de Distribucin. Para caracterizar la distribucin espacial de la iluminacin de una fuente , una serie de mediciones de intensidad luminosa se hacen en un fotmetro de distribucin , que puede ser uno de los siguientes tipos : Gonimetro y solo detector Detector de mltiplo fijo Detector de Movimiento Espejo mvilTodos los tipos de fotmetros de distribucin tienen ventajas y desventajas . La importancia atribuida a cada ventaja o desventaja depende de otros factores, tales como el espacio y las instalaciones disponibles , la polarizacin requisitos y consideraciones econmicas .Gonimetro y de un solo Detector. La fuente de luz est montado sobre un gonimetro , que le permite girar alrededor de ambos ejes horizontal y vertical . La intensidad luminosa se mide por un nico detector fijo .Hay varias versiones diferentes de gonimetros . Cada una est relacionada con el tipo de fuente o luminaria que se est midiendo y las instalaciones en la que se ubica. Con el uso de las computadoras , de un sistema de coordenadas de un gonimetro puede ser fcilmente transformados en otro sistema de coordenadas ; 36 formatos de presentacin de datos por lo tanto se convierten en constantes prctico. Figuras 2 -11a , 11b - 2 , y el espectculo 2 - 11c tres tipos de sistemas de gonimetro , conocidos como tipo A , B y C. Los detalles son dispuesto en el LM- 35 a 1.989,37 Tipos B y C son los ms utilizados para las fuentes de interior y exterior , respectivamente. Tenga en cuenta que estas denominaciones se diferencian de los tipos A , B y C fotometra definidos por la CIE .

La figura 2 - 11a . Tipo A gonimetro con eje horizontal fija : ( a) relacionados con los sistemas de coordenadas ; ( b ) la representacin en una esfera de la XY del sistema de coordenadas ; y (c ) X-Y del sistema de coordenadas.

Figura 2 - 11b . Tipo B gonimetro con eje vertical fijo : ( a) relacionados con el sistema de coordenadas ; ( b ) la representacin en una esfera de la V - H sistema de coordenadas ; y (c ) V - H sistema de coordenadas .

La figura 2 - 11c . Tipo C gonimetro con una clula fotoelctrica o espejo mvil alrededor de un eje horizontal .Fijo- Multiple- Detector fotmetro . Numerosos detectores individuales se colocan en diversos ngulos alrededor de la fuente de luz sometida a ensayo . Las lecturas se toman en cada detector para determinar la distribucin de intensidad . Consulte la Figura 2-12.Mover -Detector Fotmetro . Este dispositivo consiste en un detector que monta en un brazo giratorio o la pista en forma de arco ; la fuente de luz se centra en el arco trazado por el detector. Las lecturas se recogieron con el detector colocado en la la configuracin angular deseada . A veces se coloca un espejo en un brazo para extender la distancia de ensayo . Consulte la Figura 2-13.Mover -Mirror fotmetro . Este es un tipo C fotmetro en el que el espejo gira alrededor de la fuente de luz , lo que refleja la luz a un solo detector. Las lecturas se toman en cada ngulo deseado como el espejo se mueve a esa ubicacin. Consulte la Figura 2-14.

Figura 2-12 . Alzado lateral esquemtico de un fotmetro de clulas mltiplo fijo .Integrando -Sphere Fotmetro . La integracin de esfera - fotmetro se utiliza para medir el flujo luminoso total desde una fuente ( lmpara o luminaria ) . El tipo ms comn es la esfera Ulbricht38 . La teora de la integracin de la esfera asume una esfera vaca cuya superficie interior es perfectamente difusora y de reflectancia no selectivo uniforme. Cada punto de la superficie interior a continuacin, refleja a todos los dems puntos , y por lo tanto la iluminancia en cualquier punto se hace por dos componentes : el flujo que viene directamente de la fuente y la reflejada por otras partes de la pared de la esfera . Con estos supuestos , se deduce que la iluminancia , y por lo tanto la luminancia , de cualquier parte de la pared debido a la luz reflejada slo es proporcional al flujo total de la fuente , independientemente de su distribucin. La luminancia de una pequea rea de la pared , o la luminancia de la superficie exterior de una ventana de transmisin de manera uniforme difusa en la pared , cuando examina cuidadosamente de la luz directa de la fuente , sino que recibe la luz de otras partes de la esfera, es por lo tanto, una medida relativa del flujo luminoso total de la fuente. La figura 2-15 muestra el tipo Ulbricht de esfera de integracin con una alta reflectancia , difundir interior blanco . Tambin se utilizan recubrimientos difusos de baja reflectancia. Existen ventajas y desventajas para el nivel de reflectancia del revestimiento esfera o material utilizado . una esfera de integracin recubierto con un recubrimiento de reflectancia difusa 80 % es menos susceptible a errores espectrales debido a la superficie contaminacin que la de una esfera revestida con un revestimiento de alta reflectancia difusa . El compromiso se reduce en eficiencia . Si una fuente de referencia de salida conocida ( en trminos de flujo luminoso ) se mide en la esfera de integracin , una constante de calibracin se puede determinar , y por lo tanto el flujo luminoso de una fuente de la salida desconocida puede determinarse .

Figura 2-13. Diagrama esquemtico de un fotmetro de clulas en movimiento .

La presencia de una fuente que tiene unas dimensiones finitas , sus soportes y conexiones elctricas , los deflectores necesarios o escudos , accesorios auxiliares, y la ventana de salida o puertos son todas las salidas de los supuestos bsicos de la teora de la integracin - esfera . Si bien el material de alta reflectancia difusa duradero ( Figura 2-15 ) y los revestimientos son ahora disponibles para la esfera interior , ninguno presenta las propiedades ideales de difusividad perfecto y no selectividad espectral. A pesar de estas limitaciones , si la fuente de referencia y la fuente de prueba son similares en forma, tamao , reflectancia de la superficie las caractersticas y los patrones de distribucin de la luz, los errores introducidos por una integracin imperfecta pueden ser pequeas . para mediciones precisas de las fuentes dismiles de la fuente de referencia , las correcciones deben aplicarse para la autoabsorcin, desajuste espectral, y la falta de uniformidad espacial, que son inherentes a la integracin de la lmpara de la esfera photometry.4 medicin ,39 43

Figura 2-14 . Diagrama esquemtico de un fotmetro de espejo mvil .

Figura 2-15. Esfera de integracin con recubrimiento de alta reflectancia difusa de tipo Ulbricht , que se muestra aqu en el Instituto Nacional de Estndares y Tecnologa ( NIST) .Alternativas a la esfera de integracin de tipo Ulbricht exist.44 Recientemente, una alternativa mtodo de integracin - esfera usando una fuente externa se ha desarrollado en el Instituto Nacional de Estndares y Tecnologa ( NIST ) (Figura 2-16) 0.5 En esta geometra del flujo total v luminoso, i de una fuente en la esfera de integracin es calibrado contra una fuente externa de referencia calibrado para iluminacin , en una abertura fuera de la esfera de integracin. El flujo luminoso total v , y de la fuente externa puede ser determinada a partir de Ea y rea de apertura A.

Figura 2-16. Geometra alternativa para las mediciones de flujo luminoso .A pesar de sus deficiencias, la esfera de integracin es una herramienta importante para las mediciones fotomtricas . Se puede producir un resultado rpidamente con una sola medicin , y la precisin adecuada se puede lograr si buena instrumentacin y adecuada se emplean procedimientos .LABORATORIO MEASUREMENTS4 ,45 -48La precisin y la exactitud de las mediciones de laboratorio se pueden lograr consistentemente correctamente siguiendo un conjunto de procedimientos estndar y utilizando un equipo . Tales procedimientos son preparados y publicados por la estandarizacin en comits u organizaciones de consenso que sirva de base comn para las medidas. Guas IESNA proporcionan procedimientos detallados para las muchas pruebas elctricas y fotomtricas requeridas para los diferentes tipos de lmparas . Estos deben ser consultados cuando se prueba o se realiza una calibracin . La siguiente informacin es un resumen general de las buenas prcticas de laboratorio. Entre los elementos importantes que los procedimientos estndar que encarnan son: El control de las caractersticas de suministro elctrico Garantizar la estabilidad elctrica de referencia y de trabajo Montaje de forma segura la fuente Reducir al mnimo la influencia de la luz externa Comprobar frecuentes lecturas de los instrumentos La estabilizacin de las fuentes y los auxiliares de operacin y mantenimiento durante un perodo de tiempo suficiente antes se toman mediciones Compensacin de la nonsymmetry inherente de las fuentes y luminaires48 El uso de los instrumentos que tienen la precisin y la exactitud suficiente para cumplir los requisitos de la prueba La comprensin de las limitaciones de los instrumentos que se utilizan con respecto a la sensibilidad , linealidad y rango dinmico Asegurar que los instrumentos son calibrados y mantenidos adecuadamenteEl laboratorio debe proporcionar una distancia de prueba adecuados para la viga sellada , reflector, y las mediciones de la lmpara del proyector. El espacio puede ser conservado mediante el uso de espejos para doblar la distancia de prueba eficaz. Grande esferas integradoras pueden requerir que se extienda la altura del techo . Debe haber suficiente espacio que rodea la esfera para obtener acceso a la esfera interior . Control de temperatura y la circulacin del aire son requisitos crticos para la fotometra de lmpara de descarga . Limpieza , suministro de energa elctrica adecuada, y espacio de almacenamiento para lmparas, luminarias , y los instrumentos tambin son importantes requisitos en cualquier laboratorio fotomtrico, como son la provisin de una formacin adecuada y el mantenimiento de registros de la respuesta o la salida de los instrumentos y normas de referencia . Estas y otras directrices generales se describen en ISO / IEC Gua 25 , Requisitos generales para la competencia de calibracin y pruebas de Laboratories.49 Ver " Trazabilidad y Acreditacin ", anteriormente en este captulo.Mediciones ElctricasResultados fotomtricos dependen de las caractersticas de funcionamiento elctricos de la fuente est probando . Por esta razn ,las medidas elctricas y fotomtricas casi siempre se realizan simultneamente , y ambos conjuntos de datos se incluyen en el informe.Instrumentos de medicin elctricos deben ser seleccionados para tener valores de corriente y tensin correspondientes al circuitoy sus condiciones que se encuentran y deberan dar una idea de la precisin y la exactitud deseada . digital instrumentacin ha sustituido instrumentos analgicos en la mayora de los casos , y su uso es muy recomendable. La discusin completa sobre los requisitos de instrumentacin se da en la Gua de seleccin IES " , cuidado y uso de Instrumentos elctricos en el laboratorio fotomtrico . " 50 Si se utilizan instrumentos analgicos , es especialmente importante consultar esta referencia para que las correcciones de instrumentos apropiados se pueden aplicar para el tipo de medidaLmparas de prueba deben ser estables antes de realizar cualquier medicin elctrica precisa. Es necesario temporada de la prueba lmparas de acuerdo con procedures.51 establecidoinstrumentacinCircuitos de corriente continuaACTUAL. Instrumentos de medicin actual - , o ampermetros , se insertan en serie con la fuente y tener baja impedancia , lo que aade poco a la carga sobre la fuente de alimentacin . Pueden ser contenida -yo, pero este tipo de instrumento que no tenga rango suficiente para medir directamente la corriente a travs de las fuentes de alto voltaje . Cuando la corriente supera varios amperios , es por lo general se determina usando un voltmetro digital precisa ( DVM ) en combinacin con una derivacin de corriente calibrada . La resistencia de derivacin debe ser suficiente para producir una cada de tensin que pueda medirse con precisin , aunque demasiado alta resistencia disminuir la corriente apreciable. Para la mayora de los tipos de lmparas , una resistencia de derivacin adecuado es de entre 0,1 y 1 .TENSIN. La tensin aplicada a la fuente de luz se mide por medio de un voltmetro conectado en paralelo con la fuente . Se debe tener la ms alta impedancia posible a fin de no perturbar el circuito . Para evitar correcciones para compensar la cada de tensin en el ampermetro o atravs de la derivacin de corriente , el voltmetro se conecta normalmente directamente en la carga. A menudo , cables de tensin independientes se conectan a la base de la lmpara a travs de portalmparas especiales (enchufes Kelvin) para evitar errores de cada de tensin debidos a unas conexiones de casquete a la lmpara.POWER. La potencia puede ser calculada como el producto de la corriente y el voltaje .Circuitos de corriente alterna . Los instrumentos que miden la corriente alterna debe ser compatible con la forma de onda y frecuencia de la tensin o ser corriente medida . deben tener una respuesta de frecuencia comparable a la frecuencia de alimentacin . Para las mediciones de ondas sinusoidales , instrumentos que indican valores eficaces son satisfactorios. Para ser exacta es necesario medir las formas de onda distorsionadas que contienen armnicos , rms verdaderos instrumentos con capacidad de respuesta de frecuencia muy por encima de la frecuencia fundamental. En algunos circuitos de corriente alterna , una componente de corriente continua tambin puede estar presente . En este caso un verdadero instrumento que mide RMS AC y DC debe ser utilizado ; de lo contrario una medida dc separada es necesaria para determinar el verdadero valor eficaz de la tensin o de corriente . Muchos instrumentos de medicin no incluyen el componente de corriente continua en la medida, y esta caracterstica tiene que ser verificado. Tal como se describe para los instrumentos dc , ac instrumentos estn conectados al circuito de prueba , y se aplican las mismas consideraciones de impedancia.En las mediciones elctricas con lmparas de descarga de alta intensidad , algunos instrumentos requieren proteccin contra voltajes transitorios ( del orden de 1.500 a 4.500 V ) que se producen cuando las lmparas son encendida y apagada . Esto generalmente se logra al proporcionar interruptores para conectar los instrumentos en el circuito slo despus de que la lmpara est en funcionamiento.ACTUAL. Ampermetros para su uso en circuitos de corriente alterna pueden ser autnomo ; Sin embargo , como sucede con los circuitos de corriente continua , la calificacin de muchos metros es demasiado bajo. Un transformador de corriente alterna o derivacin de corriente se puede utilizar en combinacin con un medidor digital para lograr un ms amplio rango de medicin. La derivacin debe ser no inductivo para evitar la distorsin de forma de onda actual y desplazamiento de fase . Por esta razn , DC shunts de corriente son generalmente inadecuados .TENSIN. Al igual que con los circuitos de corriente continua , la tensin se puede medir directamente a travs de la carga con un voltmetro CA . El rango de medicin puede ampliarse mediante un transformador de voltaje o potencial divisor .POWER. En un circuito resistivo ( por ejemplo , una lmpara de filamento incandescente ) la carga de alimentacin de CA puede ser calculado ya sea como el producto de tensin-corriente o medirse directamente con un vatmetro . En circuitos reactivos ( por ejemplo , un circuito con un balasto magntico o donde las formas de onda distorsionadas estn presentes ) , el poder se mide con un vatmetro , que mide o calcula el poder real por el promedio todos los productos voltamperios instantneos a lo largo de un ciclo de funcionamiento de la lmpara . Este instrumento debera ser capaz de responder a los armnicos de muy por encima de la fundamental. ms viejo vatmetros analgicos requieren correcciones para lograr una alta precisin. Instrumentos de medicin de potencia digitales modernas son a menudo capaces de efectuar todas las mediciones elctricas necesarias y rara vez requieren correcciones . La especificacin del instrumento debe ser revisado para asegurar que el instrumento es capaz de medir con precisin las formas de onda especficas.Mediciones elctricas de los circuitos de lmparas incandescentesLmparas de filamento incandescente por lo general se miden en un circuito de corriente continua , donde los resultados de medicin precisos pueden obtenerse utilizando las fuentes de alimentacin de corriente continua de bajo costo y los instrumentos de medida . Mediciones elctricas de alta precisin de las lmparas incandescentes son especialmente deseables porque salida de la lmpara es muy sensible a pequeos cambios en los ajustes elctricos . Por ejemplo , un 1 % cambio en la corriente a travs de un tpico resultados de lmparas de filamento en un cambio de 5 a 7 % en la salida de luz .Algunas fuentes incandescentes tienen componentes electrnicos integrales tales como diodos y estn diseados para funcionar solamente en circuitos de corriente alterna . Rms verdaderos instrumentos que tambin miden la componente continua de una forma de onda se debe utilizar para las mediciones de este tipo de fuente.Mediciones elctricas en los circuitos de lmparas de descarga. Todas las lmparas de descarga elctrica tienen caractersticas negativas voltios - amperios por lo que deben utilizarse en combinacin con los dispositivos limitadores de corriente internos o externos , tales como resistencias o reactores . Estos se describen en el captulo 6 , las fuentes de luz . Debido a la presencia de formas de onda distorsionadas, verdadero valor eficaz de los instrumentos de medicin deben utilizarse para cualquier medicin en circuitos de lmparas de descarga.Tales medidas pueden incluir lmparas o balastos . En algunos casos, los dos son inseparables y las mediciones se hacen en la combinacin como un nico dispositivo . Debido a la normalidad ,tolerancias de fabricacin , balastos comerciales lmparas de suministro con alguna variacin en el voltaje y las caractersticas actuales , que afectan a la entrada elctrica y el flujo luminoso de las lmparas . a promover la uniformidad de las pruebas , la Comisin Electrotcnica Internacional (IEC ) , a travs del Instituto Nacional Americano de Estndares ( ANSI) , la Canadian Standards Asociacin ( CSA ) , y los organismos de normalizacin nacionales similares en todo el mundo , se ha establecido o se establezcan procedimientos de prueba normalizados para la determinacin de la caractersticas elctricas para la mayora de los tipos comunes de las lmparas de descarga . Estas pruebas estndar se realizan utilizando circuitos de referencia y balastos de referencia que cumplan requisitos con determinacion elctricaDonde no se han establecido las normas internacionales, se utilizan las normas nacionales.Prueba de la lmpara . Parmetros de la lmpara vienen determinadas por muchos factores. Procedimientos de prueba detallados, aceptados que se controlen o que se especifican estos factores se describen en la adecuada IESNA guides.52 -54 Algunas de las condiciones ms importantes que afectan a los resultados de la prueba de la lmpara se enumeran a continuacin : temperatura ambiente damas posicin de lmpara conexiones de la lmpara la estabilizacin de la lmpara Caractersticas de fuente de alimentacin caractersticas de lastre Caractersticas del circuito de la lmparaPRUEBAS DE LASTRE. Parmetros de lastre estn influenciados por muchos factores. Procedimientos experimentales aceptados detalladas se describen en la standards.55 - 60 Lastre pruebas ANSI apropiada requiere la consideracin de algunos o todos de los siguientes.RANGO DE VOLTAJE . Para la mayora de las pruebas , los balastos deben operarse a su tensin nominal primaria .LAMPARAS DE REFERENCIA. Algunas de las pruebas sobre los balastos especifican que el lastre deber estar en operacin una lmpara de referencia. Lmparas de referencia son lmparas experimentados que , cuando se opera bajo condiciones establecidas con el balasto de referencia especificado , operar dentro de las tolerancias especificadas de valores elctricos establecidas por las especificaciones existentes o propuestas apropiadas.TENSIN DE CIRCUITO ABIERTO. Esta medicin es necesaria slo para balastos que contienen un trans