UGR测量准确度验证方法及误差计算

质量监管
64 2020年12月（上）/ 总第274期
引 言
随着各地教室照明改造如火如荼地进行，教室照明验收成为了热点。

教室照明验收涉及统一眩光值（UGR）的测量，该参数的测量对人员操作及设备要求较高，目前根据标准GB/Z 26212-2010《室内照明不舒适眩光》提供的测量方法，许多眩光测量设备应运而生，除了计量设备的准确度，现场测量应该如何验证设备的测量误差，本文以简单的手动测量方法与设备系统测量作一个比较，计算出设备的UGR 误差。

1　UGR 公式及各参数对UGR 结果的影响
统一眩光值UGR(Unified Glare Rating)是度量室内视觉环境中的照明装置发出的光对人眼造成不舒适感主观反应的心理参量，其数值采用CIE
推荐的统一眩光值公式计算：
其中L b 是背景亮度(cd/m 2)；
L a 是观察者眼中每个灯具发光部分的平均亮度(cd/m 2)；ω是观察者眼中每个灯具发光部分的立体角(sr)；P 是每个灯具的Guth 位置指数(与视线的偏离程度，其数值由灯具的(T/R, H/R)坐标查表确定
)。

图1 基于观察者眼睛(设备)的(R,T,H)坐标体系
上述各个参数的误差所带来的UGR 误差如下表所示。

测量每个灯具的亮度、立体角、位置指数和场景的背景亮度，代入公式计算得到UGR 值，这就是眩光测量设备测量UGR 的过程。

因此，验证设备测量各个过程参数的误差，按照误差最大化原则将所有参数的误差取绝对值求和，就可以得到该设备的UGR 测量准确度。

2　UGR 测量误差分析
2.1 空间基本信息
本次我们测量的两个教室的基本信息如下，其中，在教室一里进行了亮度准确度验证，在教室二里只进行了位置指数和立体角的验证。

教室一
教室尺寸：8.8m×8m×3.8m 光源：裸露双荧光灯管灯具数量：11排布方式：3×3黑板灯数量：2
UGR 测量准确度验证方法及误差计算
■■邓锡康1　黄艳珊2
（1.广东省东莞市质量监督检测中心；2.深圳华萤光电技术有限公司）
摘　要：本文分析了统一眩光值（UGR）中各个参数对测量结果的准确度，提出了简单易行的UGR 准确度验证方法，只
需要亮度计、激光测距仪、卷尺，设备使用人员即可对眩光测量设备的准确度进行定性评价；并以深圳华萤光电技术有限公司的GM-1000眩光测量系统为例，在教室对其亮度、立体角和位置的测量误差分别验证，并给出其UGR 误差。

关键词：眩光UGR；测量方法；测量误差
表1 单一参数误差与其带来的UGR 误差(单位：UGR 单位)
灯具亮度
La 背景亮度Lb 立体角ω位置指数
P ±5%±0.34±0.17±0.17±0.34±10%±0.66±0.34±0.34±0.66±15%±0.97±0.49±0.49±0.97±20%
±1.27
±0.63
±0.63
±1.27
*注：P 值误差5%、10%、15%、20%对应的(T/R、H/R)误差分别为0.02、0.04、0.06和0.08(取最大误差，详见GB/Z 26212-2010中Guth 位置指数表)。

参数
参数误差
UG
误差
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观察高度：1.2m 观察方向：纵向灯具尺寸：0.1m×1.2m
图2 教室一
教室二
教室尺寸：8m×6.9m×3.2m 光源：LED 面板灯灯具数量：11排布方式：3×3黑板灯数量：2观察高度：1.2m 观察方向：纵向灯具尺寸：0.3m×1.2m
图3 教室二
2.1 亮度测量误差
我们此次重点对GM-1000测量非A 光源时的亮度准确度以及大视角范围内亮度准确度进行对比验证，并对黑板亮度准确度进行了单独验证。

本次亮度验证采用日本美能达CS-200点式亮度计作为参考基准，该仪器经过计量合格，在1～200000cd/m 2范围内亮度准确度为±2%。

2.2 亮度误差
a）非A 光源时的亮度误差。

对教室一内12个采样点进行了对比测量，这些采样点包含了光源发光面、蓝色、绿色、红色等不同颜色的表面，覆盖角度范围0~79°。

测量结果如下：
图4亮度对比采样点表
2 亮度对比表
编号CS-200测量结果GM-1000测量结果取样点与视线夹角结果误差150********.5° 2.10%25131519125.7° 1.17%349465021.423.6° 1.52%431.5931.243.8°-1.23%5 2.3 2.456.7° 4.35%676.6377.245.2°0.74%77.537.611.7°0.93%819.1119.749.7° 3.09%922.3222.878.7° 2.15%1048.2546.9 1.5°-2.80%1163.7066338.6°-1.11%12
57.25
58.5
65.9°
2.18%
b）黑板亮度的误差。

因有亮度计量证书，因此，将教室黑板及上方分成4×6一共24块，采用点式亮度计和成像亮度计分别测量这24个点的亮度。

图5 黑板亮度采样示意图
测量亮度误差的结果如下：
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表3 黑板亮度误差
-1.14% 2.66%-0.76%-1.00% 2.02%0.96%3.17% 1.16%-0.68% 1.23%-1.00%-2.92%0.84%-0.37% 2.74% 2.66%0.11% 1.41%-4.76%
1.36%
2.83%
1.99%
2.00%
2.91%
比对显示，在0~79°范围内、测量不同颜色采样点(包括光源发光面)时，GM-1000与CS-200的亮度误差±5%，黑板亮度误差±5%。

2.3位置指数误差和立体角误差
比对时，采用激光测距仪测量每个灯具的(R，T，H)值，并与软件自动计算的(R，T，H)值对比。

实验结果显示位置指数(H/R，T/R)的误差均小于±0.05，它会带来P 值误差最大为13%。

对LED 面板灯的立体角计算和测量比对发现，测量立体角的误差小于5%。

图6 教室二测量的位置图
表4 用激光测距仪实际测量和计算结果
编号R(m)T(m)H(m)T/R H/R ω(sr)1 1.730.06 1.6780.0350.970 4.31E-022 4.10.06 1.6780.0150.409 6.95E-033 1.73 2.10 1.678 1.2140.970 1.85E-024 4.08 2.30 1.6780.5640.411 4.91E-035 4.08 2.10 1.6780.5150.411 5.18E-036 1.73 2.30 1.678 1.3290.970 1.63E-027 6.650.06 1.6780.0090.252 1.87E-038 6.65 2.10 1.6780.3160.252 1.64E-039
6.65
2.30
1.678
0.346
0.252
1.60E-03
表5
软件计算结果及对比如下表
编号ωT/R H/R △T/R △H/R ω1 4.24E-020.0420.9600.007-0.010-1.65%2 6.98E-030.0150.4070.000-0.0020.49%3 1.79E-02 1.1900.954-0.024-0.016-3.21%4 5.05E-030.5730.4100.009-0.001 2.95%5 5.15E-030.5280.4160.0130.005-0.56%6 1.70E-02 1.3440.9750.0150.005 4.05%7 1.80E-030.0110.2510.002-0.001-3.86%8 1.60E-030.3220.2530.0060.001-2.26%9
1.61E-03
0.351
0.252
0.005
0.000
0.89%
2.5 UGR 总体误差
将上述误差代入UGR 公式，按照误差最大化的原则，所有的分母取误差最小值、分子取误差最大值，有：
得到最大误差△UGR 为1.53个UGR 单位。

其中，亮度测量带来的误差为0.51个UGR 单位，立体角带来的误差为0.17个UGR 单位，位置指数带来的误差为0.85个UGR 单位。

上述数据假定手动测量的亮度、位置指数和立体角为基准，没有考虑手动测量的亮度、位置指数和立体角的误差。

3　总 结
虽然由于现阶段UGR 检定规程欠缺，但是我们通过其他方式对UGR 公式里的亮度、立体角和位置指数进行比对
验证，得到手动测量结果与实际系统测量的偏差，更加有利于实验室对测量数据准确度的把握，更加有利于检验人员对UGR 公式的理解，更加有利于帮助我们对于眩光的理解。

参考文献
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