Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 040056 из МАДИ

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

"НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Институт физики высоких технологий

Направление 12.04.02 "Оптотехника"

Кафедра ЛИСТ

Отчет по лабораторной работе

Измерение цветовой температуры и индекса цветопередачи источника света

Выполнили:

студенты группы 4ВМ61

К.А. Толеутаев

А.А. Бактыбаев

Проверил:

ассистент каф. ЛИСТ

Т.Г. Коржнева

Томск - 2017

Цель: Определить цветовую температуру и индекс цветопередачи для заданного источника света.

Определение цветовой температуры.

Измерение относительного спектрального распределения энергии источника излучения S(?).

Определение лучистого потока для заданных длин волн методом линейной интерполяции.

Исходными данными являлись значения длины волны от 349,69 нм до 800,69 нм и значения координат x, y, z для каждой длины волны. С помощью формулы линейной интерполяции (1) получим расчетный спектр на длинах волн от 380 нм до 760 нм через 5 нм.

Y=(X-X_0 )(Y_1-Y_0 )/(X_1-X_0 )+Y_0 (1)

Определение координат цвета, модуля цвета и координат цветности.

Произведем расчет по координатам цвета для координат x(?), y(?), z(?) для всех длин волн. Для этого умножим удельные координаты цвета x ?(?), y ?(?), z ?(?) на расчетный спектр, затем произведем расчет координат цветности. Данные расчета представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Расчетные данные координат цвета и цветности

3,805526407 3,196012068 0,894953 x= 0,48192624 y= 0,404738245 z= 0,113335516 проверка 1

Используя значения x и y из таблицы 1 определим цветовую температуру источника света.

Температура данного источника света равна T_Ц=2300 К.

Определение индекса цветопередачи.

Для измерения индекса цветопередачи применяют методику цветовых образцов.

Определение координат цвета образцов

Рассчитаем координаты цвета X, Y, Z и координаты цветности x, y, z по формулам:

X=k?_?-?S(?)?(?)x ?(?)d?? (2)

Y=k?_?-?S(?)?(?)y ?(?)d?? (3)

Z=k?_?-?S(?)?(?)z ?(?)d?? (4)

x=X/(X+Y+Z) (5)

y=Y/(X+Y+Z) (6)

z=Z/(X+Y+Z) (7)

где x ?(?), y ?(?), z ?(?) - функция сложения цветов;

k - нормирующий коэффициент, определяемый по формуле:

k=100/(?_?-?S(?)y ?(?)d??)=31,28899

Таблица 2 - Суммарное значение координат цвета для 8 образцов:

Координаты Образец 1 2 3 4 5 6 7 8 X 46,34280693

38,6984387 32,21685179

24,3792898

27,35031338 28,91902424

39,16781204 48,4880457

Y 34,08322968 31,35277032

30,45485723

25,67116026 26,86557014

25,72354499 29,59575742

33,94422946 Z 6,267693201

3,916262284

2,648813169 5,560994302

10,44086 14,92451807

13,50696 11,52909697

Таблица 3 - Значение координат цветности для 8 образцов:

Коор. Обр. 1 2 3 4 5 6 7 8 x 0,534 0,523 0,435 0,401 0,423 0,415 0,476 0,516 y 0,393 0,423 0,411 0,422 0,415 0,369 0,359 0,361 z 0,072 0,012 0,035 0,091 0,161 0,214 0,164 0,122

Преобразование координат X, Y, Z и x, y, z в координаты u, v.

Координаты X, Y, Z и x, y, z должны быть преобразованы в координаты u, v равноконтрастного цветового графика МКО 1960 г по формулам:

u=4X/(X+15Y+3Z) (8)

v=6Y/(X+15Y+3Z) (9)

u=4x/(-2x+12y+3z) (10)

v=(-6y)/(-2x+12y+3z) (11)

Расчетные данные для 8 образцов представлены в таблице 4

u=0,2051 v=0,3323

Таблица 4 - Значение координат цветности для 8 образцов:

коор обр 1 2 3 4 5 6 7 8 u 0,321604876

0,297257974 0,259297784

0,228843858 0,236975474

0,251718346 0,299205026

0,32748984

v 0,354790751 0,361249496

0,367674519 0,361455609

0,349163159 0,335856155

0,339125377

0,656305438 Учет цветового смещения

Координаты цвета с учетом смещения u_(k_i ) и v_(k_i ), получаемого вследствие разницы между исследуемым и эталонным излучателями, в результате различной цветовой адаптации при освещении исследуемым и эталонным излучателями рассчитываются по формулам:

U_(k_i )=(10,872+0,404•c_r/c_k •c_(k_i )-4•d_r/d_k •d_(k_i ))/(16,518+1,481•c_r/c_k •c_(k_i )-d_r/d_k •d_(k_i ) ) (12)

V_(k_i )=5,520/(16,518+1,481•c_r/c_k •c_(k_i )-d_r/d_k •d_(k_i ) ) (13)

где i - номер образца цвета, функции c и d рассчитывают для исследуемого источника излучения и для образцов цвета, освещаемых этим источником излучения, по формулам:

c= 1/(v(4-u-10v)) (14)

d= 1/(v(1,708v+0.404-1.481u)) (15)

Таким образом получили, что u_k=u_r и v_k=v_r.

Полученные значения представлены в таблице 5

c_k=1,4202

d_k=2,0099 Таблица 5 - Координаты цвета с учетом смещения для 8 образцов:

коор обр 1 2 3 4 5 6 7 8 U_(k_i )

0,321604876 0,297257974

0,259297784

0,228843858

0,236975474 0,251718346

0,299205026

0,32748984

V_(k_i ) 0,354790751

0,361249496

0,367674519 0,361455609

0,349163159

0,335856155

0,339125377 0,656305438

c_k 0,367787517

0,249819218

0,173950129

0,43324838

0,777266804 1,160378018

0,912763304

-4,40426675 d_k

1,50422687 1,607684125

1,762341493 1,888055987

1,859904122

1,800912186 1,59263664

1,58456288 Преобразование в координаты равноконтрастного цветового пространства.

Полученные координаты цвета преобразуем в координаты равноконтрастного цветового пространства по формулам:

W_(r_i )=25??(Y?_(r_i ))?^(1/3)-17 (16)

U_(r_i )=13W_(r_i ) (u_(r_i )-u_r) (17)

V_(r_i )=13W_(r_i ) (v_(r_i )-v_r) (18)

W_(k_i )=25??(Y?_(k_i ))?^(1/3)-17 (19)

U_(k_i )=13W_(k_i ) (u_(k_i )-u_r) (20)

V_(k_i )=13W_(k_i ) (v_(k_i )-v_r) (21)

Полученные результаты расчета занесем в таблицу 6.

Таблица 6 - Координаты равноконтрастного цветового пространства:

Коор. Обр. 1 2 3 4 5 6 7 8 W_(r_i )

63,95 61,6

60,84 56,92

58,06 57,43

60,92

65 U_(r_i )

39,69 15,82

-17,73 -43,28

-37,38

-21,62 21,04

51,15 V_(r_i )

0,37 4,7

9,85

5,59 -0,88

-8,16 -7,77

-6,3 W_(k_i )

64,05632742

61,83129282

61,07144146 56,74883678

57,87532076

56,7989668

60,33032374

63,94598773 U_(k_i )

34,84499291 14,1086702

-15,9827811

-37,3876563 -32,2977191

-20,9507897 15,42456469

34,18579021 V_(k_i )

0,901323622

5,334238824

9,874477896 6,124736766

-1,1298 -9,15930782

-8,46662

164,9987515

Определение результирующего цветового смещения

Разница ??E?_i между воспринимаемым цветом i-го образца цвета при освещении исследуемым и эталонным источниками излучения определим по формуле:

??E?_i=v((U_(r_i )-U_(k_i ) )^2+(V_(r_i )-V_(k_i ) )^2+(W_(r_i )-W_(k_i ) )^2 ) (22)

Полученные значения занесем в таблицу 7.

Таблица 7 - Цветовое смещение каждого образца

Образец 1 2 3 4 5 6 7 8 ??E?_i

4,875213224

1,839675229

1,762650871 5,919033247

5,091766646

1,358183143

5,689122076

172,1399362 Расчет индекса цветопередачи

Оценку цветопередачи проводят по отношению к рабочим ИС, цветность которых такая же или близкая к цветности измеряемого ИС. Разницу в цветности ?_c между измеряемым ИС (u_k, v_k ) и рабочим (u_r, v_r ) рассчитывают по формуле: ?_c=(u_k-u_r )^2+(v_k-v_r )^2, где u_k, v_k, u_r, v_r - координаты равноконтрастного цветового графика МКО 1960 г.

Разница в цветности ?_c должна быть не больше ?_c=5,4•?10?^(-3).

Специальный индекс цветопередачи для каждого образца цвета рассчитывается по формуле:

R_i=100-4,6??E?_i (23)

Таблица 8 - Индекс цветопередачи образцов

Образец 1 2 3 4 5 6 7 8 R_i

77,57401917 91,53749395

91,89180599

72,77244706

76,57787343 93,75235754

73,83003845 -691,843706

Результат округляется до ближайшего целого числа.

Индекс цветопередачи рассчитываем по формуле:

R=1/8 ?_(i=1)^8-R_i =78 (24)

Вывод: путем интерполяции значений был получен расчетный спектр для длин волн от 380 нм до 760 нм с шагом 5 нм. После чего была получена цветовая температура ИС, которая составила 4800 К. Был определен индекс цветопередачи при помощи методики цветовых образцов, в нашем случае использовалось 8 образцов. После чего было найдено цветовое и результирующее цветовое смещение.

Самым последним шагом работы было определить индекс цветопередачи ((коэффициент цветопередачи, CRI) - параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света), который составил 54, а это значит, что цвета освещаемого объекта передаются "посредственно" и имеют уровень 3, который используется для лампы ДРЛ (ртутные), НЛВД с улучшенной цветопередачей.

Показать полностью…
91 Кб, 23 июня 2017 в 4:55 - Россия, Москва, МАДИ, 2017 г., docx
Рекомендуемые документы в приложении