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航标灯光强测量和灯光射程计算

1 主题内容与适用范围 

     本标准规定了航标灯光强测量原理、方法及其灯光射程的计算方法。本标准适用于各种环射及定向航标灯。其他类似的灯器可参照使用。 

     2 引用标准 

     GB12708航标灯光信号颜色 

     JJG245光照度计检定规程 

     3 航标灯光强测量 

     3.1测量原理 

     在一定的测距范围以外,视航标灯近似为点光源,则按距离平方反比定律: 

     E=I×cosθ/l2………………( 1) 

     式中:E——在照度计接收面上的限度(Lx); 

     I——被测航标灯的光强(cd); 

     l——被测航标灯的光源中心到照度计接收面的距离(m); 

     θ——航标灯被测方向上光束与照度计接收面法线之间的夹角。当θ角等于零时,(l)式变为: 

     I=El2…………………………………………(2) 

     航标灯的光强I是通过测得照度值E,再按公式(2)计算得出。 

     3.2测量设备及安装位置 

     3.2.1测量设备 

     a. 光轨(或其他相应的测量装置)

     包括安装照度计接收器的滑车。光轨调整后,平直性误差在每米长度内不大于l㎜。

     b. 照度计 

     达到国家技术监督局颁布的JJG245检定规程规定的二级照度计技术要求,最小读数不大于0.1lx。 

     c. 转台 

     可装置被测灯,同时具有围绕被测灯发光中心作水平360o转动和垂直土30o转动的功能。水平度盘最小分度为1o垂直度盘最小分度为0.5o,并可根据被测灯的大小作升降调节。 

     d. 电源 

     直流稳压电源,10min内输出电压不稳定度不大于土0.5%;交流稳压电源,10min内输出电压的变化不大于l%。 

     e.氦氖激光准直仪或水平仪。 

     3.2.2测量设备安装位置可参照下列示意图1。 

     

     3.3测量环境 

     测量可在暗室内或室外环境中进行。暗室内测量光轨应在20士5℃时工作,在被测灯与照度计接收器之间应设置若干挡屏,以保证不使杂激光照射到照度计接收器上。暗室内墙壁、测试设备、挡屏及其他测试附件均须徐以无光黑漆。 

     当在室外测量时,进入照度计接收器的杂散光应限制在允许的误差范围内。 

     3.4测量方法 

     3.4.1测量前设备调整 

     a. 照度计按使用要求操作,并进行回零误差和零点飘移的检查。回零误差不超过满度的土0.5%,30min内零点飘移不大于满度的士2%。使用交流电源的照度计应预热15min。

     b. 被测航标灯在额定电压下进行预热,白炽钨丝灯需预热5min,气体放电灯需预热15min。

     c. 把被测灯放在转台中央固定,将灯泡灯丝中心位置调整到透镜的焦点上,然后用激光准直仪调整照度计接收器平面和被测灯透镜平面(鼓形透镜指其轴线),使它们的中心点处于测量轴线上,并且垂直于测量轴线。 

     d. 转台水平转盘与垂直转轴的刻度都置于零位。

     e. 根据试验结果确定最小测量距离,即逐步拉大照度计接收器与被测灯之间距离,至所测得光强值I=El2不变为止。 

     f. 把照度计接收器放在适当的位置,并选择适当的量程。 

     3.4.2鼓形透镜航标灯 

     3.4.2.1光强测量 

     转动水平转台,每隔90o测一个点,读得照度值尺、E1、E2、E3、E4取平均值,即: 

     Ē=Ē1+Ē2+Ē3+Ē4/4…………………………(3) 

     然后按公式(2)求得走光光强I0值。 

     3.4.2.2 垂直发射角光强分布值测量 

     转动水平转台,每隔90o测一点。每个点都需转动垂直转轴,从+5o测至-5o,每隔1o读一照度值。如:第一点的十一个照度值是E15、E14、E13、E12、E11、E10、E-11、E-12、E-13 、E-14 、E-15。其脚码的第一位数表示水平点位置,第二位数表示不同的垂直角度,脚码前的负号表示水平零位以下的垂直角度。计算一周四个点相对应垂直角度的平均照度值Ē5、Ē4、Ē3、Ē2、Ē1、Ē0、Ē-1、Ē-2、Ē-3、Ē-4、Ē-5,然后按公式(2)分别求出垂直发散角光强分布值I5 、I4 、I3 、I2 、I1 、I0 、I-1 、I-2 、I-3 、I-4 、I-5,并绘制光强分布图。如需测量土10o、土15 o、土20 o的垂直发射角光强分布值,同样可按上述方法,则量间隔可在1 o~4 o范围内。 

155白色.jpg

     3.4.3 牛眼透镜航标灯 

     3.4.3.1 光强测量 

     将牛眼透镜航标灯按3.1.4.IC的规定放置,测得照度值E。如有n个面,需每个面测一次,取n次照度值的平均值即; 

     Ē=1/n×∑ni=1 Ei…………………………………(4) 

     然后按公式(2)求出走光光强I0。 

     3.4.3.2 水平发散角光强分布值测量 

     水平转台和垂直转轴以被测灯的牛眼透镜平面垂直于光轨的测量轴线为基准零位。转动水平转台。分别向左、右转动,每隔3o测一照度值,左、右各15o,共11个照度值。按公式(2)分别求出水平发散角光强分布值,并绘制光强分布图。如有几个面,则以各面相对应水平角度的平均照度值,按公式(2)分别求出水平发散角光强分布值,并绘制光强分布图。 

     3.4.3.3垂直发散角光强分布值测量 

     水平转台和垂直转轴以被测灯的牛眼透镜平面垂直于光轨的测量线为基准零位。转动垂直转轴,分别向上、下转动,每隔3o测一照度值,上、下各15 o,共十一个值。按公式(2)分别求出垂直发散角光强分布值,并可绘制光强分布图。同样,如有n个面,则以各面相对应垂直角度的平均照度值,按公式(2)分别求出垂直发射角光强分布值,并绘制光强分布图。 

     3.4.3.4 透镜型或反光型导标灯的光强测量和水平、垂直发散角光强分布值测量方法与牛眼透镜航标灯基本相同,在测量光强分布值时,测量间隔可根据被测灯发散角大小作9~11等分。 

     4 航标灯有放光强计算 

     4.1 闪光灯随时间而变化的瞬间光强不能被直接测量时,其有效光强计算可采用“布朗德尔一雷”(Blondel-Rey)公式: 

     Ie=i0t/a+t…………………………………(5) 

     式中:Ie——闪光灯有效光强(cd); 

     IO——闪光瞬间光强量大值,即定光光强(cd); 

     t——闪光的明的持续时间,S,对以不同的明的持续时间组成的一组闪光,应以其中最短的明的持续时间计算; 

     a——视觉时间常数,在夜间,通过遮蔽或开关产生的闪光a=0.2,通过旋转光学装置产生的闪光a=0.3。 

     4.2 灯光通过色罩、灯罩后有效光强计算 

     灯光通过色罩(如滤色玻璃、色透镜、有色灯泡等)和或灯罩(如灯壳玻璃、塑料罩壳)时,灯光将会衰减,其衰减后的有效光强可通过公式(6)获得。 

     If=bcIe…………………………………………(6)

     式中:If——衰减后的有效光强(cd); 

     b——色罩的透射比,一般红色罩b=0.2,绿包罩b=0.2,黄色罩b=0.6,通过色罩的灯光颜色,其色坐标应在GB12708规定的色度区内; 

     C——灯罩的透射比,一般玻璃C=0.85,塑料,C=0.9。 

     5 航标灯光射程计算 

     5.1航标灯的灯光射程系指在黑暗情况下,气象能见度在反差率为005的条件下,距离为10nmile(对应于大气透射系数T—0.74)时,该灯光在肉眼上所产生的光照度E为0.2uLx时所处的距离。 

     5.2 采用“阿拉特定律”(Allard’s law),根据灯光光强求出灯光射程: 

     I=ED2/TD…………………………………(7) 

     式中: D——灯光射程(n mile); 

     I——灯光光强(cd),计算时以有效光强代入 

     T——大气透射系数,T=0.4; 

     E——照度阈值,E=0.686。 

     将上列系数代入得: 

     I=0.686D2/0.74D………………………………(8) 

     公式(8)为航标灯灯光射程计算公式。 

     T=0.4的夜间光强与射程换算表见附录A表A。

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