道路照明的照度测量

概述

道路照明设计、施工，须保证各种机动车辆的驾驶者和其他行人在夜间能随时辨认出道路上的各种情况而不觉过分疲劳，对减少夜间交通事故、消除车辆堵塞、减少交通拥挤十分重要。此处，如果照明系统和设备选择得当，对美化都市环境、维护社会治安也有良好的促进作用。照明装置在道路路面上照度水平是决定道路照明质量的一个主要指标。因此，对新建、改建或运行中的道路照明装置应该进行照明测量。

对道路照明的照度进行现场测量可以达到如下目的：

（1）检验实测照度值是否达到预期的设计目标。

（2）检验实测照度值是否达到路灯行业现定的相关标准。（3）了解不同照明装置产生的效果并进行分析、比较，取得设计、施工和灯具采购的经验。

（4）确定是否需要对照明装置进行改造或维护。

一、照度计

（一）、照度计的构造

测量照度的仪器是照度计，或称勒克斯计。照度计通常是由硒光电池或硅光电池和微安表组成，见图1。硒光电池是把光能直接转换成电能的光电元件。当光线射到硒光电池表面时，入射光透过金属薄膜4到达半导体硒层2和金属薄膜4的分界面上，在界面上产生光电效应。产生电位差的大小与光电池受光表面上的照度有一定的比例关系。这时如果接上外电路，就会有电流通过，

电流值从以勒克斯（Lx）为刻度的微安表上指示出来。光电流的大小取决于入射光的强弱和回路中的电阻。照度计有变档装置，因此可以测高照度，也可以测低照度。

（二）、照度计的技术要求

照度计的质量由以下四个方面的因素决定：

(1)光谱响应；

(2)余弦响应；

(3)响应的线性；

(4)对温度的敏感性。

1．光谱响应

硒光电池或硅光电池的基本光谱响应不同于人的视觉系统的光谱响应。如果光电池不加修正而直接使用，在测量光谱能量分布不同的光源，特别是测量具有非连续光谱的气体放电灯产生的照度时，就会出现较大的误差。所以，为了获得精确的照度测量，必须把光电池的光谱响应修正到人的视觉系统的光谱响应[以CIE“平均人眼”的光视效率y(&lambda数据为标准]。这种修正可以是直接采用在光电池上加滤光片的方法，也可以间接采用在不同光源下校准光电池提供修正系数的方法。精密的照度计都是给光电池匹配一个合适颜色的玻璃滤光片，构成颜色修正光电池。颜色修正光电池的光谱灵敏度与y(&lambda曲线的相符程度越好，照度计的精度就越高。具有颜色修正的光电池可以用于所有光源下的照度测量。

2．余弦响应

照度计对光以不同的方向入射到光电池的响应叫做光的斜入射响应或余弦响应。具体地说，当光线以倾斜方向照射光电池时，光电流输出应当符合余弦法则，即这时的照度应等于光线垂直入射时的法线照度与入射角余弦的乘积。但是，由于光电池表面的镜面反射作用以及固定光电池部件的遮挡，在光线入射角大时，会从光电池表面反射和遮挡掉一部分光线，从而使光电流小于上面所说的正确值。为了修正这一误差，通常在光电池上外加一个用均匀漫射材料制成的余弦校正器。

3．响应的线性

在测量范围内，照度计的读数应与投射到光电池受光表面上的光通成正比，也就是说，照度计的示值应该与光电池受光面上的照度值成线性关系。照度计响应的线性主要由光电池输出连接线路的电阻和受光量决定，照度越高，阻值越大，引起的非线性越严重。

4．对温度的敏感性

照度计对温度改变的敏感性也受到光电池所连接的电路内阻的影响，如果内阻大而温度过高，则会引起测量误差。硒光电池比硅光电池对温度更敏感。如果将硒光电池连续曝光在50oC以上，那么，它将会受到持久的损害。光电池应当在环境温度为25℃左右使用，照度计的使用说明书上都列有该照度计对温度的适应范围。

总的来说，一个好的照度计应该有颜色修正和余弦响应、响应的线性、不受环境温度的影响。

按照国家标准GB5700—85《室内照明测量方法》的规定，照度测量宜采用精度为二级以上的照度计(指针式或数字式)，并按JJG245—81《光照度计检定规程》进行检定。JJG245—81规程按示值误差对照度计精度的分级如表l所示。

表1

级别一级

示值误差不超过满量程的（%） &pluxxxn;4

级别二级

示值误差不超过满量程的（%） &pluxxxn;8

级别三级

示值误差不超过满量程的（%） &pluxxxn;12

二、道路照明的照度测量

1．测量地段的选择和布点方法

(1)测量地段的选择：选择测量地段时，应从灯具的间距、高度、悬挑、仰角等的安装规整性及光源的一致性等方面选择有代表性的路段。

照度测量的范围，在纵方向(沿道路走向)应包括同一侧的两个灯杆之间的区域；而在横方向，单侧布灯时应为整个路宽；双侧交错布灯、对称布灯或中心布灯时可为1/2路宽。

(2)布点方法：布点方法有四点法和中心法两种。

1)四点法：把同一侧两灯柱间的测量路段分成若干个大小相等的矩形网格，把测点设置在每个矩形网格的四角，图6为四点法布点时的测点布置图。

2)中心法：把同一侧两灯柱间的测量路段划分成若干个大小相等的矩形网格，把测点设在网格中心。图7为中心法布点时的测点布置图。

当路面照度均匀度比较差或对测量精度要求比较高时，划分的网格数应多一些，即测点布得密一些。当两灯柱的间距S≤50m时，通常沿道路纵方向把间距S分成十等分；当S>50m时，按每一网格边长≤5m的原则进行等间距划分，而在道路横方向把每条车道二等分(四点法)或三等分(中心法)。当路面照度均匀度比较好或对测量精确度要求比较低时，则在道路的横方向可取车道的宽度作为网格的宽度而不需要再划分。

2．道路水平平均照度及其均匀度的计算

(1)水平平均照度的计算。

1)按四点法布点的计算：若M为纵方向划分的网格数，N为横方向划分的网格数，则 M·N为总网格数。根据每个网格四个角上四个测点的照度平均值Eav可代表该网格的假定照度值，则Eav 的计算式为：

式中 E ——图6测量区四个角处测点的照度；

E○——图6除四个角处四条外边上测点的照度；