Файл: Кривошеев М.И. Световые измерения в телевидении.pdf

Сила света обычно не определяется путем непосредственного сравнения с известной и не измеряется, а определяется косвенно через измерение освещенности и расстояния.

Для измерения освещенности применяются измерительные при­ боры, называемые люксметрами. Визуальные люксметры устроены следующим образом. Одно из полей сравнения образовано испы­ тательной пластинкой, которая может быть сделана съемной. Во время измерений ее располагают в положении, совпадающем с плоскостью, в которой должна быть измерена освещенность. Для возможности осуществления уравнивания яркостей нужно создать вторую половину поля сравнения и иметь возможность изменения ее яркости. Необходимые для этого приспособления и собраны в приборе. Имеются источник света в виде лампочки накаливания, источник питания, гальванометр, различные поглотители и т. д.

При внелабораториых измерениях используются переносные ви­ зуальные люксметры, но в телевидении их применение ограничено из-за громоздкости и сложности в обращении.

чающийся в сравнении измеряемой яркости с эталоном «анделы на квадратный метр, практически не применяется. Измерение осве­ щенности в обоих случаях косвенного измерения яркости может выполняться приборами как визуального, так и фотоэлектрическо­ го типа.

При измерении яркости поверхности по освещенности от нее вплотную к светящейся поверхности ставится плоский непрозрач­ ный экран с отверстием площадью S. На расстоянии / от экрана измеряется освещенность Е, создаваемая участком светящейся поверхности, вырезаемым экраном. При этом по (1.12) « (1.15) легко найти, что при условии перпендикулярности направления из­ мерения и измеряемой поверхности

Прибор, измеряющий освещенность, может быть в этом случае проградуирован непосредственно в кд/м2 при условии использова­ ния его с постоянными / и S, тогда этот прибор будет яркомером.

При измерении яркости по освещенности оптического изобра­ жения светящейся поверхности измерения не связаны условием расположения прибора на определенном расстоянии от измеряе­ мой поверхности <и выделения участка с определенной площадью. Яркомеры, в которых используется этот способ, работают следую­ щим образом [13].

— 42 —

2.4. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СВЕТОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Для применения в фотоэлектрических приборах, предназначен­ ных для измерения освещенности, — люксметрах, естественно, под­ ходят фотоэлементы, поскольку ток фотоэлемента зависит от его освещенности. Для переносных приборов удобны селеновые фото­ элементы, так как они не требуют источников питания, которые нужны для фотоэлементов с внешним фотоэффектом.

Селеновый фотоэлемент соединяется с чувствительным микро­ амперметром. Фотоэлемент делается обычно съемным, что дает возможность помещать элемент в желаемое место. Для расшире­ ния пределов измерений к микроамперметру добавляют переклю­ чаемые шунты или же фотоэлемент прикрывают калиброванными поглотителями. Поглотители могут быть сделаны из молочного •стекла или иногда из измельченного графита .в желатиновой плен­ ке, помещенной между двумя прозрачными или матовыми стекла­ ми, или же могут выполняться в виде перфорированных масок. С помощью этих средств пределы измерений люксметром могут быть расширены от нескольких десятков до десятков тысяч люкс. Ниж­ ние пределы измерений могут быть понижены до единиц люкс лишь за счет применения в приборах чувствительных гальваномет­ ров вместо микроамперметров.

Точность измерений фотоэлектрическим люксметром зависит от точности его калибровки, стабильности всех его элементов, а так­ же от цвета измеряемого освещения и направления падения света на поверхность, освещенность которой измеряется.

Градуировка люксметра должна периодически проверяться па

скамьи. На неподвижной каретке располагается эталонный источ­ ник света, у которого известна сила света в направлении вдоль оси скамьи к центру фотоэлемента. Помещая фотоэлемент на различ­ ных расстояниях от эталонного источника света, определяют осве­ щенность его поверхности по закону квадрата расстояний и отме­ чают соответствующее отклонение стрелки гальванометра люксмет­ ра. На основании полученных данных строится градуировочная" кривая люксметра [12].

Если фотоэлемент используется без добавочных светофильтров, то измерения будут точными лишь для света того же спектрально­ го состава, что и свет, при котором была произведена градуировка прибора. Для того чтобы измерения можно было выполнять при источниках с различными цветами свечения, перед фотоэлементом должен помещаться специальный корректирующий светофильтр, рассчитанный и изготовленный таким образом, чтобы общая спект­ ральная характеристика чувствительности прибора совпадала с функцией относительной видности V{/.). Это обеспечивает так на-

— 44 —

зываемую цветовую кор­ рекцию. Ошибки при из­ мерении будут тем боль­ ше, чем больше спект­ ральная характеристика чувствительности люкс­ метра отличается от кри­ вой видности и чем боль­ ше (при неточной цвето­ вой .коррекции) измеряе­ мое освещение по цвету отличается от света, при котором производилась градуировка прибора.

— 45 —

егрируется рисунком 2.36, пде 1 — расчета а я спектральная характе­ ристика пропускания с т м а к с = 0,75, а 2 — характеристика свето­ фильтра из стекол ЖЗС18 и ЗС8. Каждый конкретный фотоэле­ мент будет скорректирован при помощи этого светофильтра не так хорошо, как «средний», так как спектральные характеристики чувствительности селеновых фотоэлементов имеют довольно зна­ чительный разброс, как показано на рис. 2.3а [/16].

Плоскость фотоэлемента совмещается с поверхностью, освещен­ ность которой измеряется. При различных положениях близкого к точечному источника света относительно освещаемой поверхности этот источник создает освещенность поверхности, которая пропор­ циональна косинусу угла между нормалью к поверхности и на­ правлением на источник (1.15). Если фотоэлемент не обладает та­ кой «косинусоидалыюй реакцией», то требуется специальная кор­ рекция, так называемая «косинусная коррекция». Практически та­ кая коррекция требуется для большинства фотоэлементов, так как с увеличением угла падения ток фотоэлемента уменьшается силь­ нее, чем нужно. Косинусная коррекция, так же как и цветовая, приводит, конечно, к уменьшению чувствительности прибора.

Косинусная коррекция выполняется различными способами, например, при помощи интегрирующего купола над фотоэлемен­ том или диска из молочного стекла. При незначительном снижении

падения света (рис. 2.4) [17]. Горизонтальная линия / показывает соответствие тока требуемой косинусной зависимости. При угле

Цветовую и косинусную коррекции можно осуществлять и од­ новременно. Для этого используют, например, пластмассовый све­ тофильтр в виде сферического сегмента. Этот светофильтр лишь не­ много хуже корректирует спектральную чувствительность «средне­ го» селенового фотоэлемента, чем светофильтр из стекол ЖЗС18 и

— 46 —