CIE 229-2018 Groundwork for Measurement of Effective Intensity of Flashing Lights.pdf

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1、 TECHNICAL REPORT Groundwork for Measurement of Effective Intensity of Flashing Lights CIE 229:2018 UDC: 535.24 Descriptor: Photometry 535.241.5 Quantities related to photometric and other measurements 535.241.535 Calibration ISBN 978-3-902842-08-4 DOI: 10.25039/TR.229.2018 THE INTERNATIONAL COMMISS

2、ION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organization devoted to international co-operation and exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consist s of the National Committees in ab

3、out 40 countries. The objectives of the CIE are: 1. To provide an international forum for the discussion of all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic standa

4、rds and procedures of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guidance in the application of principles and procedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publicati

5、ons concerned with all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organizations concerned with matters related to the science, technology, standardization and art in the fields of

6、light and lighting. The work of the CIE is carried out by Technical Committees, organized in six Divisions. This work covers subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of the CIE are

7、accepted throughout the world. A plenary session is held every four years at which the work of the Divisions and Technical Committees is reported and reviewed, and plans are made for the future. The CIE is recognized as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an impor

8、tant position among international organizations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE La Commission Internationale de lEclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale et lchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives lart

9、 et la science de lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant environ 40 pays. Les objectifs de la CIE sont : 1. De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de la lumire et de lclairage et pour lchange entre pays

10、dinformations dans ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la mtrologie dans les domaines de la lumire et de lclairage. 3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes inte rnationales et nationales dans les domaines de la lum

11、ire et de lclairage. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant toutes matires relatives la science, la technologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations interna

12、tionales concernes par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par Comits Techniques, organiss en six Divisions. Les sujets dtudes stendent des questions fondamentales, tous les types

13、 dapplications de lclairage. Les normes et les rapports techniques labors par ces Divisions Internationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapport et tablit les projets de

14、 travaux pour lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce qui concerne tous les aspects de la lumire et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internationale Beleuchtungsk

15、ommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem Austausch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Lndern. Die Ziele der C

16、IE sind: 1. Ein internationales Forum fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Messtechnik auf dem Gebiet der Lichttech

17、nik zu entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der Entwicklung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wi

18、ssenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Zusammenarbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird durch Techni

19、sche Komitees geleistet, die in sechs Divisionen organisiert sind. Diese Arbeit betrifft Gebiete mit grundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind auf der ganzen We

20、lt anerkannt. Alle vier Jahre findet eine Session statt, in der die Arbeiten der Divisionen berichtet und berprft werden, sowie neue Plne fr die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhlt sie eine

21、 bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE CIE Central Bureau Babenbergerstrasse 9, A-1010 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 e-mail: ciecbcie.co.at www.cie.co.at CIE 2018 - All rights reserved TECHNICAL REPORT Groundwork

22、 for Measurement of Effective Intensity of Flashing Lights CIE 229:2018 UDC: 535.24 Descriptor: Photometry 535.241.5 Quantities related to photometric and other measurements 535.241.535 Calibration ISBN 978-3-902842-08-4 DOI: 10.25039/TR.229.2018 CIE 229:2018 ii This Technical Report has been prepar

23、ed by CIE Technical Committee 2-49 of Division 2 “Physical Measurement of Light and Radiation“ and has been approved by the Board of Administration as well as by Division 2 of the Commission Internationale de lEclairage. The document reports on current knowledge and experience within the specific fi

24、eld of light and lighting described, and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, that the status of this document is advisory and not mandatory. Ce rapport technique a t labor par le Comit Technique CIE 2-49 de la Division 2 “Mesures Ph

25、ysiques de la Lumire et des Radiations“ et a t approuv par le Bureau et Division 2 de la Commission Internationale de lEclairage. Le document expose les connaissances et lexprience actuelles dans le domaine particulier de la lumire et de lclairage dcrit ici. Il est destin tre utilis par les membres

26、de la CIE et par tous les intresss. Il faut cependant noter que ce document est indicatif et non obligatoire. Dieser Technische Bericht ist vom Technischen Komitee CIE 2-49 der Division 2 “Physikalische Messungen von Licht und Strahlung“ ausgearbeitet und vom Vorstand sowie Division 2 der Commission

27、 Internationale de lEclairage gebilligt worden. Das Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Interessierte bestimmt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass d

28、as Dokument eine Empfehlung und keine Vorschrift ist. Any mention of organizations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilst every care has been taken in the compilation of any lists, up to the time of going to press, these may not be comprehensive. Toute mention dorganisme ou de pro

29、duit nimplique pas une prfrence de la CIE. Malgr le soin apport la compilation de tous les documents jusqu la mise sous presse, ce travail ne saurait tre exhaustif. Die Erwhnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine Billigung durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von

30、 Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, besteht die Mglichkeit, dass diese nicht vollstndig sind. CIE 2018 - All rights reserved CIE 229:2018 iii The following members of TC 2-49 “Photometry of Flashing Light” took part in the preparation of this Technical Report. The com

31、mittee comes under Division “Physical Measurement of Light and Radiation”. Authors: Ohno, Y. (Chair) USA Couzin, D. Germany Tutt, I. United Kingdom Advisors: Andersen, C. USA Bergen, T. Australia Goodman, T. United Kingdom Nicholson, M. United Kingdom Rennilson, J. USA CIE 229:2018 iv CONTENTS Summa

32、ry v Rsum v Zusammenfassung v 1 Introduction . 1 2 Terminology 2 3 Determination of effective intensity 4 Recommendation for convolutional approach . 4 Modified Allard Method with infinite time window 4 Selection criteria . 6 Rationale of using the infinite time window . 8 4 Practical calculation of

33、 effective intensity 10 Use of a finite time window . 10 Correction of error due to a finite time window . 11 Effect of sampling timing . 12 Frequency anomaly 14 Recommended time window 15 5 Other considerations 16 Limitations of the MAM . 16 Relationship to the previous methods 16 A concern on the

34、MAM with asymmetric waveforms of flash . 17 6 Physical measurement of effective intensity 17 Digital method 17 Analogue method . 18 Photometer head 19 Annex A Historical overview of effective intensity 20 Annex B Analysis of the Mandler and Thacker data . 25 Annex C Validation with analysis of Schmi

35、dt-Clausens visual experiment data 28 Annex D Further Analyses of the MAM 32 D.1 Energy efficiency aspect of flashing light . 32 D.2 Uncertainty of the correction for a finite time window . 33 Annex E Experimental Verification. 35 Annex F Improvement of the MAM with shearing visual impulse response

36、function (Contribution by D. Couzin) . 37 References . 39 CIE 229:2018 v GROUNDWORK FOR MEASUREMENT OF EFFECTIVE INTENSITY OF FLASHING LIGHTS Summary The objective of this report is to lay the groundwork for developing a recommendation on the measurement of effective intensity of flashing lights use

37、d for signalling applications. It recommends a convolutional method that will rest on some defined visual impulse response function to calculate the effectivity intensity. As one of such realizations of convolutional methods, the Modified Allard Method with an infinite time window is described. Howe

38、ver it is not yet an official recommendation due to the lack of experimental verification and the need for further research. This report also provides guidance on physical measurements of effective intensity for the described method, for flashing lights using any type of light sources including xeno

39、n flash tubes, light emitting diodes (LEDs) and rotating beacons, which produce pulse widths in the range from microseconds to seconds. This report does not cover specific measurement requirements for signalling light products. While this document refers to flashing lights, the described method appl

40、ies also to occulting lights, isophase lights, and groups of flashes of varying duration. TRAVAIL EXPLORATOIRE SUR LE SUJET DE LA MESURE DE LINTENSIT EFFECTIVE DES LUMIRES PULSES Rsum Lobjectif de ce rapport est de donner des recommandations concernant la mesure de lintensit effective des lumires pu

41、lses utilises en signalisation. Le prsent rapport technique recommande une mthode de convolution sappuyant sur la fonction visuelle de rponse aux impulsions pour dterminer lintensit effective. Parmi les mthodes de convolution, la mthode dAllard modifie avec fentre de temps infini est prsente. Cepend

42、ant, il ne sagit pas pour lheure dune recommandation officielle, car il manque encore des vrifications exprimentales et plus dinvestigations sont requis. Ce rapport fournit galement des mthodes pratiques pour la mesure physique de lintensit effective avec la mthode recommande, pour les lumires pulse

43、s mises par tous les types de sources lumineuses, y compris les tubes flash au xnon, les diodes lectroluminescentes (DEL) et les gyrophares, qui produisent des impulsions allant des microsecondes une seconde. Ce rapport ne couvre pas les exigences spcifiques relatives aux quipements de signalisation

44、 lumineuse. Mme si ce document fait rfrence aux lumires pulses, la mthode dcrite est galement valable pour les feux occultations, les feux isophases et les groupes de flash impulsions varies. GRUNDLAGEN FR DIE MESSUNG DER EFFEKTIVEN LICHTSTRKE VON BLINKLICHTERN Zusammenfassung Gegenstand dieses Beri

45、chtes ist es, Grundlagen fr eine Empfehlung fr die Messung der effektiven Lichtstrke von Blinklichtern bei Verwendung als Signallichter zu erstellen. Der Bericht empfiehlt fr die Berechnung der effektiven Lichtstrke eine Faltungsmethode mit einer definierten visuellen Impulsantwortsfunktion. Als ein

46、e Mglichkeit der Realisierung von Faltungsmethoden wird die modifizierte Allard-Methode mit einem infiniten Zeitfenster beschrieben. Es handelt sich dabei aufgrund fehlenden experimentellen Nachweises und der Notwendigkeit weiterer Forschung nicht um eine offizielle Empfehlung. Dieser Bericht gibt d

47、arber hinaus eine Anleitung fr die praktische Messung der effektiven Lichtstrke, basierend auf der empfohlenen Methode, die fr Blinklichter aus beliebigen Lichtquellen geeignet ist mit Pulslngen im Bereich zwischen Mikrosekunden und Sekunden, und zwar einschlielich Xenon-Blitzlampen, Licht emittiere

48、nde Dioden (LEDs) und rotierende Lichtbaken. Dieser Bericht befasst sich nicht mit den besonderen messtechnischen Anforderungen, die an Signallichter gestellt werden. Auch wenn dieses Dokument sich auf Blinklichter bezieht, ist die beschriebene CIE 229:2018 vi Methode ebenfalls gltig fr Blinkfeuer,

49、Gleichtaktfeuer und Gruppen von Blitzen unterschiedlicher Dauer. CIE 229:2018 1 1 Introduction Flashing lights are widely used in many signalling applications in aviation, marine and land transportation. Flashing lights, such as aircraft anti-collision lights, marine aid-to-navigation lights, obstruction lights and emergency vehicle warning lights, are specified by their effe