Испытательный центр ВНИСИ: новые метрологические возможности


PDF версия

С момента образования Всероссийского научно-исследовательского светотехнического института (ВНИСИ) в 1951 г. по настоящее время в институте ведутся работы по измерениям и испытаниям светотехнических и электротехнических изделий как гражданского, так и специального назначения, в т.ч. в области фотометрических и колориметрических измерений, светотехнической метрологии, испытаний по проверке стойкости и прочности изделий к воздействию внешних климатических и механических факторов. В 2007 г. на базе измерительных и испытательных лабораторий в институте был создан Испытательный центр (ИЦ ВНИСИ). В настоящее время в структуру ИЦ входят спектрофотометрическая лаборатория, контрольно-испытательная станция и бюро метрологии и стандартизации. ИЦ ВНИСИ располагает современным фотометрическим оборудованием, стендами и камерами для проведения климатических и механических испытаний. Центр аттестован в системе добровольной сертификации радиоэлектронной аппаратуры, электрорадиоизделий и материалов военного назначения «Военэлектронсерт» и проводит измерения и испытания для осветительных приборов и источников света гражданского и специального назначения. Оборудование ИЦ ВНИСИ, на котором проводятся испытания и измерения, проходит ежегодную поверку в ФГУ РОСТЕСТ и ВНИИОФИ.
В лабораториях Испытательного центра работают высококвалифицированные специалисты, имеющие высшее светотехническое образование, в т.ч. в области фотометрии, источников света, проектирования освещения (см. рис. 1). Сотрудники ИЦ ВНИСИ участвуют в разнообразных российских и зарубежных выставках, конференциях и семинарах, в т.ч. на сессиях Международной комиссии по освещению (МКО), Международного сообщества городского освещения (LUCI), международных конференциях Lux Pacifica, Lux Europa и т.д. Обмен опытом с отечественными и иностранными коллегами позволяет быть в курсе новейших тенденций в области светотехнических измерений, применять современные методики и накопленный опыт при проведении испытаний и разработке новых нормативных документов.

 

Рис. 1. Сотрудники Испытательного центра с иностран¬ными гостями на фоне гониофотометра RIGO-801. Слева направо: научный сотрудник ИЦ Р.И. Беляев; исполнительный директор ассоциации LUCI А. Коломбани; зав. лабораторией №21 А.Ш. Черняк; ст. научный сотрудник ИЦ Е.В. Крючкова; вице-президент МКО Воут Ванн Боммель; руководитель ИЦ ВНИСИ А.А. Барцев

 

Фотометрические и колориметрические измерения

В спектрофотометрической лаборатории ИЦ ВНИСИ находится оборудование и измерительные приборы, позволяющие проводить широкий спектр фотометрических и колориметрических измерений. Лаборатория располагает двумя темными комнатами, фотометрическими шарами размером 0,5—2,0 м и фотометрическими скамьями (см. рис. 2а, б), гониофотометрами трех типов, светоизмерительными лампами типа СИС и СИП, стабилизи-рованными источниками переменного и постоянного напряжения, различными измерительными приборами и инструментами (спектроколориметр, люксметры, пульсметр, УФ-радиометр, мультиметры, ваттметры и пр.).

 

а)
б)
Рис. 2. а) фотометрические шары диаметром 2 и 1,5 м; б) фотометрическая скамья с измерительным оборудованием

В ноябре 2009 г. был осуществлен монтаж и введен в эксплуатацию новый высокоточный гониофотометр RIGO-801 (см. рис. 3) производства компании Techno Team (Германия) — современный измерительный комплекс, позволивший перейти к качественно новому уровню светотехнических измерений.

 

Рис. 3. Гониофотометр ближнего поля измерений RIGO-801 c измеряемым светодиодным «уличным» светильником, находящемся в рабочем неподвижном положении

Гониофотометр RIGO-801 предназначен для проведения точных фотометрических измерений светового потока и кривых силы света (КСС) световых приборов размером до 1,8 м в автоматическом режиме. Погрешность измерений светового потока составляет не более 5%, силы света — не более 6%. Гониофотометр занесен в Государственный реестр средств измерений.
Принцип работы гониофотометра основан на фотометрии в ближнем поле [1—2], т.е. измерении пространственного распределения яркости светового прибора с последующей обработкой этих данных. Измерения осуществляются с помощью специальной камеры на базе ПЗС-матрицы и специальной электромеханической системы сканирования, позволяющей перемещать камеру вокруг измеряемого светильника в горизонтальной и вертикальной плоскостях с шагом от 2,5° (стандартное значение) до 0,1°. Процесс измерений автоматизирован и управляется с компьютера с помощью специального программного обеспечения. Параметры и результаты измерений записываются на жесткий диск компьютера и после обработки компьютерной программой могут быть представлены в виде пространственного фотометрического тела в системе координат (C, γ) (см. рис. 4), которое дает очень наглядное представление об особенностях светораспределения светового прибора (см. рис. 5).

 

Рис. 4. Система полярных координат (C, γ)

Рис. 5. 3D-представление полного фотометрического тела светильника уличного освещения в системе координат (C, γ)

Сечения пространственного фотометрического тела плоскостями С формируют набор кривых сил света IC(γ) в системе координат (C, γ), которые могут быть представлены в табличной или графической форме (см. рис. 6), а также в виде электронного файла в формате IES, который широко используются при компьютерном проектировании и расчетах различных осветительных установок. Таким образом, инженеры и проектировщики осветительных установок получают возможность использовать при компьютерном проектировании и расчетах реальные светотехнические данные интересующих их световых приборов.
Важной особенностью измерений на гониофотометре является возможность проведения измерений светового прибора в неподвижном состоянии и в его рабочем положении. Это позволяет избежать погрешностей, свойственных некоторым гониофотометрам с вращающимся в процессе измерений световым прибором, что зачастую ведет к изменению теплового режима светильников и нарушению стабильности фотометрических характеристик измеряемого светового прибора.

 

Рис. 6. КСС «уличного» светильника в полярных координатах (C, γ)

Рис. 7. Графики, иллюстрирующие изменение и параметры стабильности светового потока люминесцентного светильника в процессе его разгорания

Кроме фотометрического тела и кривых силы света результатом измерений являются значение светового потока в установившемся режиме, а также кривая разгорания осветительного прибора или источника света — изменение значения светового потока за время от включения светильника до момента его перехода в стабильный режим работы (см. рис. 7). В случае светодиодных светильников величина спада светового потока за время разгорания позволяет косвенно судить о температурном режиме светильника и, как следствие, о его сроке службы.
Поэтому определение времени разгорания светильника, а также измерение того, как меняется световой поток в течение этого периода, являются важными параметрами, влияющими на точность измерений. Таким образом, фотометрические измерения начинаются только при достижении требуемых параметров стабильности.
Используя современный спектроколориметр, лаборатория спектрофотометрических измерений ИЦ ВНИСИ проводит измерения спектров излучения в видимой области 380—780 нм, координат цвета и цветности излучения, цветовой температуры и индекса цветопередачи световых приборов и источников света. Для удобства восприятия и анализа результатов ряд измерений (спектр излучения, координаты цветности) предоставляется заказчику не только в виде цифровых данных, но и в графическом виде (см. рис. 8).

 

Рис. 8. Колориметрические характеристики светодиодного светильника — спектр излучения и координаты цветности в системе x, y (МКО-31)

При измерении фотометрических и колориметрических характеристик контролируются и измеряются электрические параметры светового прибора или источника света: напряжение питания, потребляемый световым прибором электрический ток и мощность, коэффициент мощности. При необходимости проводятся испытания при нестандартных условиях работы светового прибора, например при повышенном или пониженном напряжении питания, при повышенных или пониженных температурах окружающей среды, влажности и т.д. Большая часть подобных измерений осуществляется на контрольно-испытательной станции, входящей в состав ИЦ ВНИСИ.

Контрольно-испытательная станция

Контрольно-испытательная станция (КИС) обеспечивает проверку стойкости и прочности изделий к воздействию внешних климатических и механических факторов, в т.ч. проверку на пыле- и влагозащищенность, на вибро- и ударопрочность, испытания на повышенную и пониженную температуру в соответствии с ГОСТ 17516.1-90, ГОСТ 16962.1-89, ГОСТ Р МЭК 60598-1-2003 и т.д. [3].
Специальное оборудование позволяет также осуществлять тестирование электрических параметров (электрическую прочность изоляции, сопротивление изоляции и т.д.) и степень защиты (IP) оболочек объектов испытаний (см. рис. 9).

 

Рис. 9. Проверка работоспособности светильника после испытаний в камере проверки на пылезащищенность

На двух участках КИС — механическом и климатическом — размещено аттестованное и поверенное оборудование: вибро- и ударный стенды, климатические камеры тепла, холода и влаги (см. рис. 10), камеры дождевания, проверки защиты оболочек от пыли, емкость для проверки водонепроницаемости при погружении в воду. Контрольно-измерительные приборы, источники питания и другая вспомогательная аппаратура поверяются на аккредитованных государственных предприятиях; оборудование обслуживается обученным и ежегодно аттестуемым персоналом.

 

Рис. 10. Испытания светильника на воздействие пониженной температуры в климатической камере

На КИС проводятся испытания светотехнических изделий широкого диапазона применения. Основной объем работ занимают приемо-сдаточные, типовые, периодические испытания серийных приборов специально назначения, изготовленных по заказам РКК «Энергия» и Минобороны для наружного и внутреннего освещения МКС, пилотируемых ракетно-космических комплексов и других объектов. Предварительные и исследовательские испытания, связанные с обслуживанием ОКР и внедрением новых разработок для нужд народного хозяйства, также занимают заметное место в общем объеме проводимых работ.
При необходимости испытания осуществляются в присутствии и под контролем представителей ОТК и Представительства Заказчика (военной приемки). Номенклатура объектов испытаний на КИС не ограничена только лишь светотехническими изделиями. Оборудование КИС универсально и позволяет проводить испытания изделий различного функционального назначения.
Результаты измерений, полученные в ходе проведения испытаний, заносятся в протоколы, которые являются основными документами, выдаваемыми лабораторией спектро-фотометрических измерений и контрольно-испытательной станцией ИЦ ВНИСИ. На основании протоколов Испытательного центра специализированные лаборатории ВНИСИ по просьбе Заказчика могут оценить технический уровень испытанного изделия с выдачей соответствующего заключения, а также выдать заключение о соответствии испытанного изделия требованиям нормативных документов (ГОСТ, ТУ на изделие).

Литература
1. Гершун А.А. Телецентрический метод измерения силы света. Избранные труды по фотометрии и светотехнике. Государственное издательство физико-математической литературы. Москва. 1958 г. С. 211—217.
2. Riemann, M., Schmidt F. und Poschmann R. Zur Bestimmung der Lichtstärkeverteilung von Leuchten innerhalb der fotometrischen Grenzentfernung mittels eines bildauflösenden Goniofotometers. LICHT 1993. H. 7—8,
S. 592–596. 1993.
3. ГОСТ 17516.1-90. Общие требования в части стойкости к механическим воздействующим факторам. ГОСТ 16962.1 — 89. Изделия электротехнические. Методы испытаний на устойчивость к климатическим внешним воздействующим факторам. ГОСТ Р МЭК 60598-1-2003. «Светильники. Общие требования и методы испытаний».

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *