一种基于描点式亮度计的背景亮度测量方法与流程

一种基于描点式亮度计的背景亮度测量方法
[技术领域]
[0001]
本发明涉及光环境检测技术领域，具体地说是一种基于描点式亮度计的背景亮度测量方法。
[

背景技术：
]
[0002]
光环境评价体系中，眩光影响是目前对于视觉舒适度评价中最重要的参数指标。眩光是由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标的能力的视觉现象。背景亮度是眩光评价中的重要参数，其直接影响眩光的强弱。但目前对于背景亮度的测试并没有规范的测试方法，时常会出现测试数据与实际效果出现巨大偏差的现象。
[0003]
因此，若能针对目前市面上广泛使用的描点式亮度计，提供一种背景亮度的测试方法，有效的对光环境中的背景亮度进行测试评价，这对光环境评价研究，尤其是眩光评价，将具有非常重要的意义。
[

技术实现要素：
]
[0004]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种基于描点式亮度计的室内光环境中背景亮度的测量方法，能够有效地对室内空间的背景亮度进行测试，填补了当前没有明确规范的测试方法的不足，为背景亮度的测试提供指导。
[0005]
为实现上述目的设计一种基于描点式亮度计的背景亮度测量方法，使用描点式亮度计分别测试前墙面、左右墙面、顶棚、地面的亮度，通过测试以上各表面的亮度，并计算其几何平均值得到室内光环境的背景亮度l
b
。
[0006]
进一步地，所述描点式亮度计放置在后墙面的中心，测试站姿观察者时，亮度计距地面高度为1.5m，测试坐姿观察者时，亮度计距地面高度为1.2m。
[0007]
进一步地，所述几何平均值为各表面亮度分别乘以相应表面在观察者视野范围内的比例的加和。
[0008]
进一步地，所述的基于描点式亮度计的背景亮度测量方法，包括以下步骤：首先，使用激光测距仪或卷尺测出室内空间的长、宽和高，分别记为a、b和c，并将亮度计距离地面的高度记为h，上述a、b、c、h符号单位均为米；当观察者为站姿时，h为1.5m，当观察者为坐姿时，h为1.2m；背景亮度的测试包含前墙面、左右墙面、顶棚和地面，其实际的观察尺寸分别为：前墙面为b
×
c、左右墙面为(a
‑
0.5b
×
tan30
°
)
×
c、地面为(a
‑
h
×
tan45
°
)
×
b和顶棚[a
‑
(c
‑
h
×
tan45
°
]
×
b；亮度测试通过使用亮度计，并按照中心布点法布置测量点进行测试，测试间距为1.0m
×
1.0m，测试后计算测试点的算术平均值，得到前墙面亮度记为l1，左右墙面亮度分别记为l2和l3，顶棚和地面亮度分别记为l4和l5；结合公式1和公式2，计算出墙体表面在观察者眼中的表征面积：
[0009]
[0010]
a＝s
×
cosγ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0011]
式中：γ为各表面法线与观察者眼睛方向所夹的角度；h为眼睛到各墙体表面的垂直距离；r和t分别为眼睛到各墙体表面中心的横向和竖向的水平距离；s为各墙体表面的实际面积；a为各墙体表面在观察者眼中的表征面积；
[0012]
分别求出前墙面的表征面积a1，左右墙面的表征面积a2和a3，顶棚的表征面积a4，地面的表征面积a5，并按如下公式(3)计算求出总面积b：
[0013]
b＝a1+a2+a3+a4+a5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0014]
l
b
的计算公式如下公式(4)所示：
[0015][0016]
如公式(4)所示，将l1、l2、l3、l4和l5分别乘以其表征面积与b的比值并相加即可求出背景亮度l
b
。
[0017]
进一步地，所述前墙面的亮度测试区域及布点方式为，横线第一条线距离顶棚的距离为教室高度取整后除以2，每间隔1.0m向下画一条线，直到不足1m为止；竖线第一条线距离左墙面的距离为教室宽度取整后除以2，每间隔1.0m向右画一条线，直到不足1m为止；画出的1.0m
×
1.0m的正方型网格为测试区域，网格中心即为测试点；使用亮度计对其进行测试，测试后计算测试点的算术平均值，即记为l1。
[0018]
进一步地，所述左右墙面的亮度测试区域及布点方式为，横线第一条线距离顶棚的距离为教室高度取整后除以2，每间隔1.0m向下画一条线，直到不足1m为止；最右侧的竖线与前墙面重合，每间隔1.0m向左画一条线，直到不足1m为止；画出的1.0m
×
1.0m的正方型网格为测试区域，网格中心即为测试点；使用亮度计对其进行测试，测试后计算测试点的算术平均值，即分别记为l2和l3。
[0019]
进一步地，所述顶棚和地面的亮度测试区域及布点方式分别为，横线第一条线与前墙面重合，每间隔1.0m向下画一条线，直到不足1m为止；竖线第一条线距离左墙面的距离为教室宽度取整后除以2，每间隔1.0m向右画一条线，直到不足1m为止；画出的1.0m
×
1.0m的正方型网格为测试区域，网格中心即为测试点；使用亮度计对其进行测试，测试后计算测试点的算术平均值，即分别记为l4和l5。
[0020]
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
[0021]
(1)本发明针对室内光环境中背景亮度的测试，填补了当前没有明确规范的测试方法的不足，为背景亮度的测试给予指导；
[0022]
(2)通过本发明所述测试方法可以有效测试出空间内的背景亮度；
[0023]
(3)本发明简单明了，结合布点示意图与计算公式可以轻松完成背景亮度的正确测试；
[0024]
(4)本发明通过测试各墙面的亮度平均值，最终计算其几何平均值求出背景亮度，为背景亮度的测试给予参考；
[0025]
综上，根据本发明所述方法来测试背景亮度，能够有效地对室内空间的背景亮度进行测试评价，有很好的指导作用，值得推广应用。
[附图说明]
[0026]
图1a是观察者实际观察到的墙体尺寸示意图一：
[0027]
图1b是观察者实际观察到的墙体尺寸示意图二：
[0028]
图2是前墙面亮度测试中心布点示意图；
[0029]
图3是左右墙面亮度测试中心布点示意图；
[0030]
图4是顶棚亮度测试中心布点示意图；
[0031]
图5是地面亮度测试中心布点示意图。
[0032]
图中：a为空间长度，b为空间宽度，c为空间高度，h为亮度计距地面的高度，以上符号单位均为米。
[具体实施方式]
[0033]
本发明提供了一种基于描点式亮度计的室内光环境中背景亮度的测量方法，使用上述亮度计测试前墙面、左右墙面(包含门、窗、窗帘以及墙画等)、顶棚、工作面的亮度，通过测试以上各表面的亮度，并计算其几何平均值得到其背景亮度l
b
。所述描点式亮度计位于后墙面的中心，测试站姿观察者时，距地面高度为1.5m，测试坐姿观察者时，距地面高度1.2m。所述几何亮度的平均值为各表面亮度乘以相应表面在观察者视野范围内的比例的加和。
[0034]
下面结合附图对本发明作以下进一步说明：
[0035]
本发明提供了一种基于描点式亮度计的室内光环境中背景亮度的测量方法，通过使用三脚架，将亮度计放置在后墙面中心，测试站姿观察者时，距地面高度为1.5m，测试坐姿观察者时，距地面高度1.2m。
[0036]
首先，使用激光测距仪或卷尺测出室内空间的长、宽和高，分别记为为a、b和c，并将亮度计距离地面的高度记为h，以上符号单位均为米。当观察者为站姿时，h为1.5m，当观察者为坐姿时，h为1.2m。
[0037]
背景亮度的测试包含前墙面、左右墙面(包含门、窗、窗帘以及墙画等)、顶棚和地面，通过测试以上表面的亮度，并计算其几何平均值得到室内光环境的背景亮度l
b
。
[0038]
结合观察者的视野范围的规定，左右视野范围皆为60
°
，上下视野范围皆为45
°
，因此观察者实际观察到的各表面仅为各表面整体的一部分。如图1所示，左右墙面有0.5b
×
tan30
°
的长度不在观察者视野范围内，地面有h
×
tan45
°
的长度不在观察者视野范围内，顶棚有(c
‑
h)
×
tan45
°
的长度不在观察者视野范围内。因此实际的观察尺寸分别为：前墙面为b
×
c、左右墙面为(a
‑
0.5b
×
tan30
°
)
×
c、地面为(a
‑
h
×
tan45
°
)
×
b和顶棚[a
‑
(c
‑
h
×
tan45
°
]
×
b。
[0039]
亮度测试通过使用亮度计，并按照中心布点法布置测量点进行测试，测试间距为1.0m
×
1.0m。
[0040]
前墙面亮度测试区域及布点方式如图2所示，横线第一条线距离顶棚的距离为教室高度取整后除以2，每间隔1.0m向下画一条线，直到不足1m为止；竖线第一条线距离左墙面的距离为教室宽度取整后除以2，每间隔1.0m向右画一条线，直到不足1m为止。画出的1.0m
×
1.0m的正方型网格为测试区域，网格中心即为测试点。使用亮度计对其进行测试，测试后计算测试点的算术平均值，记为l1。
[0041]
前墙面亮度测试区域及布点方式如图3所示，横线第一条线距离顶棚的距离为教室高度取整后除以2，每间隔1.0m向下画一条线，直到不足1m为止；最右侧的竖线与前墙面重合，每间隔1.0m向左画一条线，直到不足1m为止。画出的1.0m
×
1.0m的正方型网格为测试区域，网格中心即为测试点。使用亮度计对其进行测试，测试后计算测试点的算术平均值，记为l2和l3。
[0042]
顶棚和地面亮度测试区域及布点方式分别如图4、图5所示，横线第一条线与前墙面重合，每间隔1.0m向下画一条线，直到不足1m为止；竖线第一条线距离左墙面的距离为教室宽度取整后除以2，每间隔1.0m向右画一条线，直到不足1m为止。画出的1.0m
×
1.0m的正方型网格为测试区域，网格中心即为测试点。使用亮度计对其进行测试，测试后计算测试点的算术平均值，分别记为l4和l5。
[0043]
结合公式1和公式2，计算出墙体表面在观察者眼中的表征面积：
[0044][0045]
a＝s
×
cosγ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0046]
式中：γ为各表面法线与观察者眼睛方向所夹的角度；h为眼睛到各墙体表面的垂直距离；r和t分别为眼睛到各墙体表面中心的横向和竖向的水平距离；s为各墙体表面的实际面积；a为各墙体表面在观察者眼中的表征面积。
[0047]
分别求出前墙的表征面积a1，左右墙的表征面积a2和a3，顶棚的表征面积a4，地面的表征面积a5，并按如下公式(3)计算求出总面积b：
[0048]
b＝a1+a2+a3+a4+a5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0049]
l
b
的计算公式如下公式(4)所示：
[0050][0051]
如公式(4)所示，将l1、l2、l3、l4和l5分别乘以其表征面积与b的比值并相加即可求出背景亮度l
b
。
[0052]
综上所述，本发明通过测试各墙面的亮度平均值，最终计算其几何平均值求出背景亮度，为背景亮度的测试给予参考。具体是通过使用三脚架将描点式亮度计固定在后墙面中心，测试站姿观察者时，亮度计距地面高度1.5m，测试坐姿观察者时，亮度计距地面高度1.2m；使用中心布点法，测量前墙面、左右墙面(包含门、窗、窗帘以及墙画等)、顶棚、地面的平均亮度，并计算其几何平均值得到室内光环境的背景亮度l
b
。本发明同现有技术相比，针对室内光环境中背景亮度的测试，填补了当前没有明确规范的测试方法的不足，为背景亮度的测试给予指导，值得推广应用。
[0053]
本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。