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Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre

Discussion dans 'Divers' créé par neiluJ, 24 Avril 2012.

  1. neiluJ

    neiluJ Nouveau

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Bonjour à tous !

    Je suis entrain de plancher sur un "petit" système de mesure de flux, je vais vous présenter les plans et calculs que je compte faire. Et j'espère que vous saurez m'en faire les critiques et me dire la pertinence (ou non) de ce que je m'apprête à faire. Car je fais je fais, mais j'ai quelques doutes...

    Mon Système :
    Photo_systeme.PNG

    - Le luxmètre (placé sur le port cible au dessus de la roulette) peut donc tourner sur 180° et être translaté sur 1m par rapport à la source. Je bloque les deux à l'aide de vis de serrages. Le bras est "aidé" en mouvement et soutenu par une roulette (ou sphère) de guidage.
    - La source elle aussi peut tourner sur 360° (sur l'autre axe bien sur) , fixée par 3 "stops" (isostatisme ). Et ces stops sont dans des rails, ils se bloquent par goupilles. L'avantage de mettre des stops en translation sur des rails est de pouvoir intégrer des systèmes de différents diamètres. On peut rajouter un petit étau réglable sur les stop afin de bien bloqué les projos. La platine se bloque.
    - Les câbles de branchements peuvent passer dans le perçage fait derrière le projo .
    - Il y a aussi la possibilité de monter et descendre le projecteur: Il se fixe en hauteur par bras de serrages, pour conserver l'axe du bras et bloquer en rotation il y deux rainures dans le plateau.
    - Le rail est bien sur gradué, la platine tournante graduée en degré à même la pièce.
    - Et je compte mettre le tout dans une pièce isolée de la lumière et l'entourer de draps noir épais. Et avoir les pièces du système peintes en noir.

    Les Calculs :

    De là on peut obtenir l'éclairement sur tout l'espace. Je pensais ensuite modéliser cela en 3D.
    1- Soit par plot des points (là déjà j'aurai un diagramme d'éclairement). En tirer l'équation de courbe 3D. Par intégral je pourrai obtenir le flux total ?
    2- Soit par courbes 2D (diagramme d'éclairement déjà). Et par plusieurs courbes 2D reconstruire une courbe 3D et de même manière le flux total par intégral ?
    3- Soit par 2 courbes 2D perpendiculaires, on obtient leurs équations, les intègre sur 2Pi, les moyenner, on a la valeur.
    4- Soir par 2 courbes 2D perpendiculaires, on obtient leurs équations, les intègre sur 2Pi, les convoluer, on a la valeur.
    5- Soit par projections 2D de l'éclairement en niveau de gris et intégration de l'image obtenue.
    6- Soit dernièrement, par application d'un filtre isotrope aux 2 courbes 2D, les moyenner ou convoluer et obtenir la valeur (qui revient à faire comme en 3&4).

    Les calculs je ne sais pas exactement comment faire, je cherche avec Matlab. Je sais que c'est faisable en tout cas!

    En gros, j'ai essayé de faire un photo-goniomètre maison... Je n'ai pas la prétention de faire des mesures absolues avec ça (on fait appel à des labos équipés dans ce cas là) mais des mesures comparatives.
    Un peu long tout ça je sais, mais merci de me lire.

    Toute critique est bonne à prendre :)
     
  2. ZeBill

    ZeBill Ouvrier

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Re: Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxm

    Bonjour,

    Un sujet intéressante mais qui ne semble pas passionner les foules...

    Juste pour éclaircir ( :wink: ) un petit peu: Quel est l'objectif de la mesure au juste?
    C'est pour qualifier le diagramme d'émission d'un projecteur? Évaluer la directivité d'une source?

    Intuitivement certains calculs me paraissent horriblement complexes pour être utiles (on doit aisément pouvoir se passer de faire des convolutions, sauf si on a perdu quelque chose!).

    Par ailleurs que délivre le lux-mètre (normalement le capteur est doté d'un système qui intègre sur 2π stéradians)? D'où l'intérêt de savoir ce qu'on cherche, si c'est simplement un flux lumineux (de ce que j'en comprend des calculs à la fin) le mieux est de mettre la source dans une sphère intégrante et de faire la mesure directe (on s'économise beaucoup de cette façon)!

    Voilà en première lecture, juste pour pouvoir affiner la réponse :wink:

    Sinon le montage est plutôt pas mal, mais juste au passage, le bras support du lux-mètre devrait théoriquement tourner autour d'un axe vertical passant par le foyer de la source or dans le schéma, c'est axe est translaté en arrière de la source. C'est une petite source d'erreur certes mais il faut en tenir compte en toute rigueur!

    Bonne journée!
     
  3. neiluJ

    neiluJ Nouveau

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Re: Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxm

    Bonjour,

    Merci pour la réponse :)

    La liaison pivot est en effet mal centrée, je m'en suis rendu compte il y a peu. Et ça a relativement son importance il est vrai, j'essai d'avoir le maximum de rigueur même si les mesures resteront comparatives!

    Pour répondre, j'ai deux objectifs avec ce montage :

    1- Avoir les diagrammes d'éclairements/d’émission de nos projecteurs (et donc la forme du faisceau). Et là je suis d'accord aucun besoin de calcul savants, simplement de relever les valeurs en lux de l’éclairement sur un axe (ou 2 si la forme est elliptique, ce qui est le cas souvent).
    Et je pourrai certainement avoir quelque chose de ce type : Un_diagramme_Eclairement.PNG

    2- Evaluer le flux total du système (en lumen) : Une sphère est pas trop pensable car très (trop) cher à l'achat, mise en place...
    Et c'est là où je cherche à mettre en place ces calculs... Si j'intègre tout l'éclairement sur la surface je pourrai obtenir le flux total ?
    Car le luxmètre ne donne la valeur que pour sa surface réceptrice (c'est tout petit), or là il me faut toute la surface du faisceau (et comme le flux n'est homogène sur tout le faisceau pas d'approximations possible) !

    [ L'histoire de la convolution (ou de la moyenne des deux intégrales, filtres, etc.) est pour intégrer chaque axe à part puis les moyenner pour ne pas avoir à raisonner en 3D, qui est pire encore :P ]

    Avoir ces valeurs sont intéressantes: D'une part pour les clients (diagrammes d'éclairements) et d'autres part pour nous permettre de tester différents systèmes et voir lequel possède le meilleur rendement (d'où les mesures comparatives).

    Bonne journée :)
     
  4. ZeBill

    ZeBill Ouvrier

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Re: Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxm

    D'accord, je vois mieux la démarche!

    Donc pour obtenir le diagramme de rayonnement, pas de problème avec le système proposé (au pivot près).

    Ça permettra d'avoir des coupes suivant un plan à une distance donnée et moyennant de choisir judicieusement les 2 axes de mesure on peut limiter les mesures.

    Juste au passage, le bras de mesure ne permettra pas de faire des mesures très loin (moins d'un mètre) mais à moins que les réflecteurs que vous développez soient assez particuliers, l'étalement spatial doit être uniforme (j'entends que la mesure d'un seul plan doit pouvoir servir à construire le diagramme montré : on double la distance, la tache d'éclairement voit ses petit et grand axes doublés et son éclairement varier d'un rapport 4, corrigé de la différence entre le plan et la surface de calotte sphérique... chui pas sûr d'être clair là :wink:)

    Pour avoir le flux total par mesure directe, je me demande si il est bien nécessaire d'avoir une sphère... Une boite diffusant la lumière de la source doit pouvoir suffire. L'intérêt de la sphère est l'uniformité de l'éclairement sur le port de sortie et le fait que ce port ainsi que la ou les sources peuvent être placées n'importe où sur cette sphère.
    A partir du moment où la boite à lumière collecte tout le flux émis par la source pour le transmettre au luxmètre de manière diffuse (et pas spéculaire) je pense que c'est bon.

    Sinon par mesure indirecte effectivement la méthode est:
    • Mesure du flux à une distance donné (qui n'a pas d'importance d'ailleurs) suivant 2 axes orthogonaux sur une calotte sphérique (ça c'est important),
    • Intégration de ces mesures sur la calotte sphérique et on ramène tout à 1 stéradian (partant du principe que la mesure à été faite sur 2π stéradians).
    Pour faire les mesures correctement il faut tout faire avec le bras rotatif du lux-mètre (en tournant la source de 90° pour avoir les 2 plans).
    Ensuite en calcul, on balaye de -90° à +90° pour un plan, ça va donner un coefficient d'échelle (qui vaut 1 pour 0°) par lequel multiplier les valeurs mesurées suivant l'autre plan. Et on somme toutes ces mesures mises à l'échelle dans l'autre plan. En additionnant toutes ces valeurs on a l'intégrale surfacique qui va bien (à ramener à 1 stéradian quand même).

    Bon je pense qu'à la lecture ça doit pas être très clair... Ça mériterai peut-être un petit dessin!
     
  5. neiluJ

    neiluJ Nouveau

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Re: Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxm

    Non en effet rien ne sert d'avoir un bras qui aille à 4m, si ce n'est que je voulais faire cela par soucis de précision (c-a-d faire les mesures à 0.5m par exemple et vérifier qu'à 1m en appliquant comme vous dites la diminution par 4 on retrouve pareil). Je pense que par axes doublés et éclairement divisé par 4 vous entendez :
    Diminution_en_d².PNG On trouve très simplement le diamètre/surface éclairé par la trigo et l'éclairement est obtenue en appliquant le facteur d². C'est pour cette raison que je voulais me placer à 1m, pour simplifier les calculs (et parce que trop près je ne me fie pas trop à cette formule).
    Sinon c'est vrai que l'éclairement est assez uniforme, il y une lentille de Fresnel qui s'occupe d'homogénéiser le flux (et un peu aplatir le faisceau d'ou la forme elliptique).

    J'ai pensé à mesurer le flux avec une boîte (comme les boîtes de lait recouvertes d'aluminium et bien réfléchissant), mais avant d'atteindre le pourcentage de réflectivité d'une sphère traité au Baryum ou à l'or...

    Je vois ce que vous voulez dire par mesurer de -90° à 90° pour les deux axes perpendiculaires. On peut en tirer 2 courbes comme cela :
    Courbes_2axes.png
    ↑  On peut facilement trouver les fonctions représentatives de courbes comme celles là

    On pourrait alors les intégrer et de là donc obtenir l'éclairement sur la surface voulue ? Parce que je ne comprend pourquoi pas se ramener à 1rad et s'il est préférable de sommer ou intégrer ? (bien qu'intégrer est une somme qui sera continue et non discrète donc plus précises?)

    J'ai essayer de mettre des images sur votre commentaire pour essayer d'y voir clair :wink: en espérant que ce sont les bonnes images.
     
  6. KildeRouge

    KildeRouge Ouvrier

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Re: Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxm

    Les sphères d'intégration recouvertes ( à l'intérieur) d'un flash d'or ne servent que pour l'infra-rouge !
    Or tu ne parles pas du domaine spectral à l'intérieur duquel tu veux faire tes mesures !
    D'autre part malgré son nom une sphère d'intégration peut très bien ne faire qu' approximer
    la surface d'une sphère ! Et peut se fabriquer à partir de tôle d'alu et d'un marteau de carrossier sous
    forme de 2 demi -sphères puis un coup de peinture au sulfate de baryum .
    Le plus gênant est de faire les ports d'entrée et de sortie .
     
  7. neiluJ

    neiluJ Nouveau

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Re: Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxm

    Non c'est vrai j'ai omis de préciser quels sont mes projecteurs. Ceux sont des projecteurs LEDs (RGB et RGBW) pour piscine, et donc seulement dans le domaine du visible.
    Une seule demi-sphère aussi est pensable (du moins c'est ce que certains labo font) mais il faut une taille conséquente tout de même. Pour nos systèmes (allant de 2 à 25 cm) il faut normalement une sphère d'au moins 1m de diamètre... Ce qui est conséquent !

    Mais la raison pour laquelle j'ai abandonné complètement l'idée d'une sphère est que l'on obtient pas l'évolution angulaire du flux avec ce système. Alors que c'est quelque chose qu'il me faut.

    Et peut-être ce que j'aurai dû préciser est que je suis étudiant en M2 (Instrumentation Optique et Laser) actuellement en stage. Cela fait donc parti de mon sujet de stage de caractériser le flux des spots et de créer un "petit" système permettant de mesurer le flux (parce que le prix d'un système complet... :| ). Donc voilà pourquoi toutes ces questions, mise en place du système etc. ^^
     
  8. alain JANEST

    alain JANEST Nouveau

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Re: Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxm

    Bonjour,

    Vous trouverez dans la pièce jointe la réponse sur votre question sur la methode d'intégration de l'éclairement mesuré à l'aide d'un goniophotomètre pour accéder au flux lumineux global de la source mesurée (voir chapitre 4 du document).

    Cordialement. Voir la pièce jointe OPTICAL RADIATION MEASUREMENTS AT CNAM-INM - rossir24-0019.pdf
     
  9. neiluJ

    neiluJ Nouveau

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Re: Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxm

    Bonjour,

    Et merci à vous pour ce document, qui me sera d'une précieuse aide car il est exactement ce que je cherchais!

    Merci encore,

    Cordialement
    neiluJ
     
  10. ZeBill

    ZeBill Ouvrier

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Re: Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxm

    Bonjour,

    Mais excuses, je n'avais pas pris le temps de donner suite au sujet. :oops:
    Merci pour ce document très complet :)

    Guilhem.
     
  11. bequet gilles

    bequet gilles Compagnon

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    Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxmètre
    Re: Montage pour mesures d'éclairement/Flux lumineux au luxm

    bonjour
    j'ai travaillé il y a pas mal d' années sur ce probleme (dans le labo d' un grand fabricant de lampe de l' epoque).
    tu es en train de realiser un gogniophotometre sur le notre la source pivotait sur 360 ° a l' interieur d' une roue .par un jeu de miroir la distance entre cellule et source etait de plus de 10 metres nos sources depassaient souvent le metre

    de memoire il faut que la cellule soit corrigées pour le spectre percu par l' oeil humain et nous etalonions le facteur de reflexion sur de la magnesie (99%).

    en general on travaillaient sur une demi sphere

    cela pourra peut etre te donner des idées mais c' est surement depassé techniquement a l' heure actuelle.

    cdt gilles
     
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