Энергетическая освещенность формула: ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОСВЕЩЁННОСТЬ • Большая российская энциклопедия

Содержание

Энергетическая освещенность — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Энергетическая освещенность

Cтраница 3

С увеличением высоты происходит уменьшение величины энергетической освещенности, создаваемой Землей, и с высот, достигающих примерно 10000 км, ей можно пренебречь.  [31]

Полученная формула показывает, что эффективная величина действующей энергетической освещенности, приведенной ко входу прибора, равна произведению энергетической освещенности, создаваемой Солнцем за пределами земной атмосферы, на коэффициент использования приемником отраженного излучения и интегральный коэффициент отражения.  [32]

Энергетической экспозицией ( лучистой экспозицией) называют произведение энергетической освещенности на время облучения / / Eet. Эта величина имеет размерность МТ-2 и выражается в джоулях на квадратный метр.  [34]

Энергетическим количеством освещения ( экспозицией) называют произведение энергетической освещенности на длительность освещения.  [35]

В случае когда источник не является монохроматическим, энергетическую освещенность можно пересчитать в освещенность, интегрируя по заданному диапазону длин волн.  [37]

Зависимость ( 7 — 6) позволяет находить действующую энергетическую освещенность, когда в поле зрения наряду с земной поверхностью попадают и облака. По формуле ( 7 — 7) определяют действующую энергетическую освещенность в тех случаях, когда поле зрения полностью направлено на землю, а облачный покров отсутствует.  [38]

Пш — средняя энергетическая освещенность, создаваемая шумом; Пс — энергетическая освещенность

, формируемая когерентным сигналом.  [39]

Как при определении энергетической силы света, так и при рассмотрении энергетической освещенности предполагается, что источник излучения точечный. Понятие точечный зависит не от размеров источника, а от соотношения размеров источника и расстояния, на котором рассматривается его действие. Поэтому указанное понятие может быть отнесено к любому излучателю, линейные размеры которого много меньше расстояния между излучателем и облучаемой поверхностью. Расчеты показывают, что на расстоянии, в 5 раз превышающем размеры источника, погрешность в определении освещенности по формуле ( 1 — 16) не превышает 1 % по сравнению с реальной. С увеличением расстояния эта погрешность уменьшается и на удалении, в 10 раз превышающем размеры излучателя, освещенность, рассчитанная по формуле ( 1 — 16), практически не отличается от фактической.  [41]

Количество и мощность ламп, устанавливаемых в сушилке, определяют величиной требуемой энергетической освещенности. Энергетической освещенностью называют количество ватт энергии, приходящееся на 1 см2 облучаемой поверхности.  [42]

Для объективного определения освещенности данной поверхности введена физическая величина, называемая энергетической освещенностью Е и измеряемая отношением падающего на нее светового потока Ф к площади S этой поверхности.  [43]

Величина S ( абсолютное значение вектора Умова — Пойнтинга) называется энергетической освещенностью поверхности.  [44]

Биологические эффекты воздействия лазерного излучения на организм зависят от энергетической экспозиции или энергетической освещенности, длительности импульса ( продолжительности интервала непрерывного воздействия света), от биологических и физико-химических свойств облучаемых тканей и от длины волны света, что связано с различной степенью поглощения тканями организма излучений разной длины волны.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

Астраномія. Астрафізіка і нябесная механіка

Мощность световой энергии обычно характеризуют потоком излучения (световым потоком), который является основным понятием фотометрии. Потоком излучения Ф называется количество световой энергии, проходящей за единицу времени через данную площадку (например, входное отверстие телескопа). Освещённостью Е называется плотность светового потока, т. е. световой поток, приходящийся на единицу площади освещаемой поверхности: E = Ф/S. Поток излучения (а также освещённость) могут характеризовать излучение во всем спектре (полный или интегральный поток) или в каком-то определённом его участке. Если этот участок очень узок, то излучение, а вместе с ним и поток, называют монохроматическим. В последнем случае мощность излучения должна быть отнесена к единичному интервалу частот или длин волн.

Вся энергия, проходящая в единицу времени через замкнутую поверхность, окружающую данный источник излучения, называется его светимостью L. Интенсивность излучения – энергетическая характеристика электромагнитного излучения, пропорциональная квадрату амплитуды колебаний. Мерой интенсивности служит вектор Пойнтинга. В фотометрии понятие интенсивности оптического излучения эквивалентно понятиям облучённости, освещённости и поверхностной плотности мощности излучения. В астрофизике под термином «интенсивность излучения» I понимают плотность потока излучения, создаваемого элементом среды в данном направлении: I = dФ/(dωdScosθ), где dФ – поток излучения в пределах бесконечно малого телесного угла dω, dS – площадь участка диафрагмы, нормаль к которой составляет угол θ с направлением распространения излучения. Если dS непосредственно является элементом излучающей поверхности, то определённая таким образом величина называется яркостью В этой поверхности в данной точке и в заданном направлении.

Густав Фехнер (1801 – 1887)

Эрнст Вебер (1795 – 1878)

Закон Вебера – Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула. Эрнст Вебер (1834): новый раздражитель, чтобы отличаться по ощущениям от предыдущего, должен отличаться от исходного на величину, пропорциональную исходному раздражителю. Густав Фехнер (1860): сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S (основной психофизический закон): p = k log(S/S

0), где S0 — граничное значение интенсивности раздражителя. Если S 0, раздражитель совсем не ощущается.

Создаваемая звёздами освещённость – (как правило) единственная о них фотометрическая информация. Во II веке до н. э. Гиппарх ввёл звёздную шкалу величин. Самые яркие звёзды были отнесены к первой величине, а находящиеся на границе видимости невооружённым глазом – к шестой величине. Звёздные величины обозначают индексом m, который ставится вверху после числового значения: 5m. Глаз реагирует на световую энергию, прошедшую через зрачок и которая пропорциональна освещённости. При этом, согласно закону Вебера – Фехнера, при изменении внешнего раздражения в геометрической прогрессии, органы чувств передают соответствующие ощущения в арифметической прогрессии. Поэтому в шкале, введённой Гиппархом, освещённости от звёзд 1-й, 2-й, …, 6-й величин оказались в убывающей геометрической прогрессии, знаменатель q которой (по аналогии с октавой), должен был быть равен ½. Тогда освещённость E

m от звезды, у которой звёздная величина m, определяется через освещённость от звезды первой величины E1 и знаменатель прогрессии q: Em = E1qm – 1. Измерения, проведённые в середине XIX века, показали, что разности в 5 звёздных величин по шкале Гиппарха соответствует отношение освещённостей почти 1/100.

Норман Погсон (1829 – 1891)

В 1857 году Норман Погсон предложил использовать для шкалы звёздных величин следующее значение q: q = 100–1/5
= 10–0. 4 ≈ 1/2.512, при котором разность в 5 звёздных величин точно соответствует отношению освещённостей в 100 раз. Число 2.512 показывает, во сколько раз освещённость от объекта со звёздной величиной m больше, чем от объекта со звёздной величиной m + 1. Таким образом, освещённости, создаваемые двумя объектами со звёздными величинами m1 и m2, связаны соотношениями: Em1/Em2 = (2.512…)–(m1 – m2) и lg(Em1/Em2) = –0.4(m1 – m2), или формулой Погсона: m1 – m2 = –2.5lg(Em1/Em2). Формула Погсона служит для определения шкалы звёздных величин (или видимых звёздных величин): звёздной величиной называется отсчитываемый от некоторого нуль-пункта десятичный логарифм освещённости, создаваемой данным объектом в месте наблюдения, умноженный на коэффициент –2,5.
Формула Погсона позволяет определять звёздные величины объектов, более ярких, чем с m = 1. Для таких объектов m 2 = 0 соответствует E2 = 1.

Венера

Звезда нулевой звёздной величины (0m) создаёт на границе земной атмосферы освещённость E0 = 2.48 × 10–12 Вт/м2. Примеры значений видимых (визуальных) звёздных величин: Солнце: –26,8m Луна в полнолуние: –12,7m Венера в элонгации: –4,4m Юпитер в противостоянии: –2,7m Марс в противостоянии: –2,0m

Сириус

Меркурий в элонгации: –1,9m Сириус: –1,5m Вега: 0,0m Проксима: 0,0m Сатурн без колец: +0,7m Полярная звезда: +2,0m Туманность Андромеды: +3,4m 1 квадратный градус ясного безлунного ночного неба: +3,5m Уран в противостоянии: +5,5m Нептун: +7,8mДополнительная литература: П. П. Лазарев. Основной психо-физический закон и его современная формулировка

ГОСТ 8.654-2016 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Фотометрия. Термины и определения, ГОСТ от 13 октября 2016 года №8.654-2016

ГОСТ 8.654-2016

____________________________________________________________________

Текст Сравнения ГОСТ 8.654-2016 с ГОСТ 26148-84 см. по ссылке.
— Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

МКС 17.180*

_____________________

* По данным официального сайта Росстандарта ОКС 17.080,

здесь и далее. — Примечание изготовителя базы данных.

Дата введения 2017-07-01

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила, рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ»)

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 29 февраля 2016 г. N 85-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по
МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Армения

AM

Минэкономики Республики Армения

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

Россия

RU

Росстандарт

Узбекистан

UZ

Узстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 октября 2016 г. N 1393-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8.654-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2017 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 26148-84

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2019 г.


Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на термины и определения понятий в области фотометрии.

2 Термины и определения

2.1 Основные понятия

2.1.1 фотометрия : Измерение величин, характеризующих излучение в соответствии с принятой функцией относительной спектральной световой эффективности, либо фотопической , либо скотопической .

Примечание — В научной литературе термин «фотометрия» иногда применяют в более широком смысле — наука об измерениях оптического излучения (радиометрия), но такое использование термина не рекомендуется.

2.1.2 фотометрия физическая: Фотометрия, в области которой для проведения измерений используют физические приемники.

2.1.3 радиометрия: Измерение величин, связанных с энергией излучения.

2.1.4 спектральная линия: Монохроматическое излучение, испускаемое или поглощаемое при переходе между двумя энергетическими уровнями.

Примечание — Спектральная линия является отображением данного энергетического перехода в спектре.

2.1.5 спектральное распределение ; , Вт·м, лм·м, м: Отношение энергетической, световой или фотонной величины , взятой в малом спектральном интервале , содержащем данную длину волны , к этому интервалу

.

Примечание — Термину спектральное распределение отдается предпочтение, когда имеют дело с функцией в широком диапазоне длин волн, а не на определенной длине волны.

2.1.6 относительное спектральное распределение [относительной, световой или фотонной величины ], : Отношение данного спектрального распределения величины к постоянной опорной величине , которая может быть средним значением, максимальным значением или произвольно выбранным значением данного спектрального распределения

.

2.1.7 равноэнергетический спектр: Спектр излучения, спектральная плотность энергетической величины которого постоянна для всех длин волн видимой области спектра (=const).

Примечание — Излучение равноэнергетического спектра иногда рассматривается как излучение с определенным спектральным составом (иллюминант), в этом случае данная величина обозначается символом «E».

2.1.8 спектральная плотность энергетической яркости (отнесенная к малому спектральному интервалу в данном направлении в заданной точке) , Вт·м·м·ср: Отношение спектральной мощности излучения , проходящей через бесконечно малую площадь, содержащую эту точку и распространяющуюся внутри телесного угла в заданном направлении, к произведению интервала длин волн и площади сечения этого луча на плоскости, перпендикулярной этому направлению (), содержащему данную точку, и к телесному углу

.

2.1.9 относительная спектральная световая эффективность (монохроматического излучения с длиной волны ): Отношение двух потоков излучения соответственно с длинами волн и ( выбирают так, чтобы максимальное значение этого отношения равнялось единице), вызывающих в точно определенных фотометрических условиях зрительные ощущения одинаковой силы: — для дневного зрения; — для ночного зрения.

Примечания

1 Для дневного зрения значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения определены МКО в 1924 г. (Труды 6-й сессии, с.67), дополнены путем интерполяции и экстраполяции (ISO 23539:2005(E)/CIE S 010/E:2004*) и рекомендованы Международным комитетом мер и весов (CIPM) в 1972 г.

________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.



Для ночного зрения в 1951 г. МКО были приняты значения для лиц молодого возраста (Труды 12-й сессии МКО, том 3, с.37; стандарт ИСО/МКО (ISO 23539:2005(E)/CIE S 010/E:2004), окончательно ратифицированы Международным комитетом мер и весов в 1976 г.

Для условий адаптации в сумерках МКО рекомендует использовать публикацию МКО:191:2010.

2 Для применения в научных направлениях, связанных со зрением, МКО рекомендует использовать модифицированную функцию относительной спектральной световой эффективности дневного видения (см. МКО: 86-1990) и функцию для угла наблюдения 10° (см. МКО: 165:2005).

2.1.10 закон обратных квадратов: Закон, связывающий освещенность на поверхности и силу света/освещающего точечного источника излучения следующим соотношением:

,

где — угол между нормалью к поверхности и направлением освещения;

— расстояние между источником и поверхностью.

Примечание — Этот закон применим строго только для точечных источников. Однако он может применяться для неточечных источников при достаточно больших расстояниях, и в данном случае степень аппроксимации для выбранного расстояния должна быть подтверждена измерениями.

2.1.11 свет: 1 Характеристика всех ощущений и восприятий, которые характерны для зрения. 2 Видимое излучение, которое рассматривается с точки зрения возбуждающего воздействия на зрительную систему.

Примечание — Этот термин подразумевает два смысловых варианта: воспринимаемый свет и видимое излучение.

2.1.12 оптическое излучение: Электромагнитное излучение с длинами волн, лежащими в пределах между областью перехода к рентгеновским лучам (1 нм) и областью перехода к радиоволнам (1 мм).

2.1.13 монохроматическое излучение: Излучение, характеризуемое одной частотой.

Примечание — На практике это излучение очень малого диапазона частот, которое может быть охарактеризовано указанием одной частоты.

2.1.14 когерентное излучение: Монохроматическое излучение, у которого при распространении сохраняется разность фаз электромагнитных колебаний между разными точками.

2.1.15 поляризованное излучение: Излучение, у которого поперечные векторы напряженности электромагнитного поля ориентированы в определенных направлениях.

Примечание — Поляризация может быть линейной, эллиптической или циркулярной (круговой).

2. 1.16 неполяризованное излучение: Излучение, у которого нет преимущественного направленного свойства в плоскости, перпендикулярной к направлению его распространения, при этом направление и фаза вектора электрического поля распространяются беспорядочно.

Примечание — Луч неполяризованного излучения можно рассматривать в виде двух компонент с равными амплитудами, но с ортогональной поляризацией, две несвязанные по фазе компоненты.

2.1.17 инфракрасное излучение: Оптическое излучение, у которого длины волн монохроматических составляющих больше длин волн видимого излучения и лежат в диапазоне от 780 нм до 1 мм.

Примечание — Диапазон длин волн инфракрасного излучения обычно подразделяют на поддиапазоны: ИК-А: 780-1400 нм; ИК-В: 1,4-3 мкм; ИК-С: 3 мкм — 1 мм.

2.1.18 ультрафиолетовое излучение: Оптическое излучение, у которого длины волн монохроматических составляющих меньше длин волн видимого излучения и лежат в диапазоне от 100 до 400 нм.

Примечание — Диапазон длин волн ультрафиолетового излучения обычно подразделяют на поддиапазоны: УФ-А: 315-400 нм; УФ-В: 280-315 нм; УФ-С: 100-280 нм.

2.1.19 излучатель: Излучающий свет объект.

2.1.20 точечный источник: Источник излучения, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до облучаемой поверхности.

Примечание — Точечный источник, излучающий равномерно во всех направлениях, называется изотропным или равномерным точечным источником.

2.1.21 облучение: Воздействие оптического излучения на материал, объект или окружающую среду.

2.1.22 сферическая облученность (в точке) , Вт·м: Величина, определяемая по формуле

,

где — телесный угол элементарного пучка лучей, проходящего через данную точку;

— энергетическая яркость пучка лучей.

2. 1.23 пространственная облученность: Отношение всего потока излучения, падающего на внешнюю поверхность бесконечно малой сферы с центром в данной точке, к площади диаметрального сечения этой сферы.

2.1.24 цветовая температура , К: Температура излучателя Планка (черного тела), при которой его излучение имеет ту же цветность, что и рассматриваемое излучение.

2.1.25 коррелированная цветовая температура , К: Температура излучателя Планка, имеющего координаты цветности, близкие к координатам цветности, ассоциируемым с данным спектральным распределением на диаграмме (на основе МКО 1931 стандартного наблюдателя), где кривая температур излучателя Планка и температура тестируемых стимулов отображены в координатах , .

2.1.26 яркостная температура (теплового излучателя для определенной длины волны) К: Температура черного тела, при которой для данной длины волны оно имеет ту же спектральную плотность энергетической яркости, что и рассматриваемый тепловой излучатель.

2.1.27 геометрия освещения (образца): Угловое распределение излучения, падающего на измеряемый образец по отношению к центру апертуры образца.

Примечание — Геометрия освещения образца и геометрия входа излучения в приемник вместе определяют специфику геометрии измерений отражения и пропускания образцов материалов и сред.

2.1.28 световой поток ; , лм: Величина, образуемая от потока излучения при оценке излучения по его действию на стандартного фотометрического наблюдателя МКО.

Примечание — Для дневного зрения ,

где — — спектральная плотность потока излучения;

— относительная спектральная световая эффективность излучения.

2.1.29 полный световой поток (источника): Суммарный поток источника в телесном угле 4 стерадианов, единица измерения — лм.

2.1.30 сила света (источника в данном направлении) ; , кд=лм·ср: Отношение светового потока , исходящего от источника и распространяющегося внутри малого телесного угла , содержащего данное направление, к этому телесному углу .

Примечание — Определение справедливо только для точечного источника.

2.1.31 средняя сферическая сила света (источника света) , кд: Среднее значение силы света источника во всех направлениях, равное отношению его светового потока к телесному углу 4 стерадианов.

2.1.32 пространственное распределение силы света (источника света): Представление с помощью кривых или таблиц значений силы света источника света в зависимости от направления в пространстве.

2.1.33 освещенность (в точке поверхности) ; , лк=лм·м: Отношение светового потока , падающего на элемент поверхности, содержащий рассматриваемую точку, к площади этого элемента.

2.1.34 горизонтальная освещенность ; : Освещенность на горизонтальной плоскости, единица измерения — лк=лм·м.

2.1.35 средняя освещенность (на поверхности) ; , лк=лм·м: Освещенность, усредненная по заданной поверхности.

Примечание — На практике она может быть аппроксимирована средним значением освещенностей регламентированного количества точек на поверхности, при этом должен быть указан вид освещенности в этих точках поверхности (горизонтальная, вертикальная, сферическая, цилиндрическая или полуцилиндрическая).

2.1.36 сферическая освещенность (в точке) ; , лк: Отношение всего светового потока, падающего на внешнюю поверхность бесконечно малой сферы с центром в данной точке, к площади поверхности этой сферы.

Примечание — Данному определению также соответствует термин «пространственная освещенность».

2.1.37 яркость (в данном направлении, в данной точке реальной или воображаемой поверхности) ; , кд·м=лм·м·ср: Величина, определяемая по формуле

,

где — световой поток, переносимый в элементарном пучке лучей, проходящем через данную точку и распространяющемся в телесном угле , содержащем данное направление;

— площадь сечения данного пучка, проходящего через данную точку;

— угол между нормалью к данному сечению и направлением пучка лучей.

2.1.38 средняя яркость (поверхности) : Яркость, усредненная по заданной поверхности, единица измерения — кд·м.

Примечание — На практике она может быть аппроксимирована средним значением яркостей регламентированного количества точек на поверхности.

2.1.39 эквивалентная яркость (поля определенной формы и размера при произвольном относительном спектральном распределении излучения) , кд·м: Яркость поля сравнения, в котором излучение с частотой 540·10 Гц (что соответствует длине волны 555,016 нм) имеет ту же светлоту, что и рассматриваемое поле при определенных условиях визуального фотометрирования; это поле сравнения должно иметь определенные размеры и форму, которые могут быть отличными от размеров и формы рассматриваемого поля, единица.

2.1.40 энергетическая яркость (яркость излучения) (в данном направлении, в данной точке реальной или воображаемой поверхности) , Вт·м·ср: Величина, определяемая по формуле

,

где — поток излучения, переносимый в элементарном пучке лучей, проходящем через данную точку и распространяющемся в телесном угле , содержащем данное направление;

— площадь сечения данного пучка, проходящего через данную точку;

— угол между нормалью к данному сечению и направлением пучка лучей.

2.1.41 показатель энергетической яркости (элемента поверхности среды в заданном направлении при определенных условиях облучения) , стер: Частное от деления энергетической яркости элемента поверхности в заданном направлении на энергетическую освещенность этого элемента.

2.1.42 яркостная доза излучения (в заданном направлении и точке реальной или воображаемой поверхности) , Дж·м·ср: Величина, определяемая выражением

,

где — энергия излучения, переносимая элементарным пучком лучей, проходящим через данную точку и распространяющимся в телесном угле , содержащем данную точку;

— площадь сечения элементарного пучка лучей, содержащая данную точку;

— угол между нормалью к этому сечению и направлением элементарного пучка лучей.

2.1.43 светимость (в точке поверхности) ; , лм·м: Отношение светового потока , исходящего от элемента поверхности, который содержит данную точку, к площади этого элемента .

2.1.44 энергетическая светимость (в точке поверхности) , Вт·м: Отношение потока излучения , исходящего от элемента поверхности, который содержит данную точку, к площади этого элемента .

2.1.45 коэффициент излучения (полусферический) ; : Отношение энергетической светимости излучателя к энергетической светимости имеющего ту же температуру черного тела.

2.1.46 экспозиция (в точке поверхности для данной длительности) ; , лк·с=лм·с·м: Интеграл по времени от облученности в данной точке за данную длительность .

2.1.47 сферическая экспозиция (в точке для заданной длительности экспозиции) ; , лк·с=лк·с·м: Интеграл по времени от пространственной освещенности в данной точке для интервала времени

.

2.1.48 энергетическая экспозиция (в точке поверхности для данной длительности) , Дж·м=Вт·с·м: Отношение энергии излучения , падающей на элемент поверхности, содержащей данную точку, в течение заданной длительности времени, к площади этого элемента.

2.1.49 энергетическая сферическая экспозиция (в точке за данную длительность) , Дж·м=Вт·с·м: Интеграл по времени от пространственной облученности в данной точке для интервала времени

.

2.1.50 энергетическая освещенность, облученность (в точке поверхности) , Вт·м: Отношение потока излучения , падающего на элемент поверхности, содержащий рассматриваемую точку, к площади этого элемента.

2.2 Фотометрические величины

2.2.1 кандела, кд=лм·ср: Сила света в заданном направлении источника монохроматического излучения с частотой 540·10 Гц, сила излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт·ср, — основная единица измерения в международной системе единиц (СИ) для фотометрии.

2.2.2 люмен, лм: Световой поток, излучаемый в единичном телесном угле (стерадиан) равномерным точечным источником с силой света 1 кандела — единица измерения светового потока в международной системе единиц (СИ).

2.2.3 люкс, лк=лм·м: Освещенность, создаваемая световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным по поверхности, площадь которой равна 1 м — единица измерения освещенности в международной системе единиц (СИ).

2.2.4 кандела на квадратный метр, кд·м: Единица измерения яркости в международной системе единиц (СИ).

2.3 Фотометрические параметры и характеристики веществ, сред и тел

2.3.1 преломление: Изменение направления распространения излучения вследствие изменения скорости его распространения в оптически неоднородной среде или при переходе границы, разделяющей разные среды.

2.3.2 комплексный показатель преломления (изотропного светопоглощающего материала) : Величина, определяемая по формуле

,

где — спектральный показатель преломления;

— спектральный показатель поглощения;

.

2.3.3 поглощение: Превращение энергии излучения в другую форму энергии в результате взаимодействия с веществом.

2.3.4 коэффициент поглощения : Отношение поглощенного потока излучения или светового потока к падающему (при определенных условиях).

2.3.5 отражение: Возвращение излучения определенной поверхностью или средой без изменения частот его монохроматических составляющих.

2.3.6 коэффициент отражения (для падающего излучения с заданными спектральным составом, поляризацией и пространственным распределением) : Отношение отраженного потока излучения или светового потока к падающему потоку при заданных условиях.

Примечание — Коэффициент отражения представляет собой сумму коэффициента зеркального отражения и коэффициента диффузного отражения : .

2.3.7 диффузное отражение: Обусловленное отражением рассеяние излучения, при котором на макроскопическом уровне отсутствует зеркальное отражение.

2.3.8 изотропное диффузное отражение: Диффузное отражение, при котором пространственное распределение отраженного излучения таково, что его энергетическая яркость или яркость одинаковы во всех направлениях в пределах полусферы, в которую отражается это излучение.

2.3.9 смешанное отражение: Частично зеркальное, частично диффузное отражение.

2.3.10 коэффициент диффузного отражения : Отношение диффузно отраженной части (полного) отраженного потока к падающему потоку.

2.3.11 оптическая плотность по отражению : Десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту отражения : .

2.3.12 оптическая плотность по фактору коэффициента отражения : Десятичный логарифм величины, обратной частному коэффициенту отражения : .

2.3.13 пропускание: Прохождение излучения сквозь среду без изменения частот его монохроматических составляющих.

2.3.14 коэффициент пропускания (для падающего излучения с заданными спектральным составом, поляризацией и пространственным распределением) : Отношение прошедшего потока излучения или светового потока к падающему при заданных условиях.

Примечание — Коэффициент пропускания представляет собой сумму коэффициента направленного пропускания и коэффициента диффузного пропускания : .

2.3.15 коэффициент пропускания (образца в оптической системе) T: Отношение потока, пропущенного расположенным в заданной оптической системе образцом, к потоку, пропущенному при отсутствии образца.

2.3.16 направленное пропускание: Пропускание без рассеяния в соответствии с законами геометрической оптики.

2.3.17 коэффициент направленного пропускания : Отношение направленно пропущенной части (полного) пропущенного потока к падающему потоку.

2. 3.18 диффузное пропускание: Обусловленное пропусканием рассеяние излучения, при котором на макроскопическом уровне отсутствует направленное пропускание.

2.3.19 изотропное диффузное пропускание: Диффузное пропускание, при котором пространственное распределение прошедшего излучения таково, что его энергетическая яркость или яркость одинаковы во всех направлениях в пределах полусферы, в которую проходит это излучение.

2.3.20 смешанное пропускание: Частично направленное, частично диффузное пропускание.

2.3.21 коэффициент диффузного пропускания : Отношение диффузно пропущенной части (полного) пропущенного потока к падающему потоку.

2.3.22 оптическая плотность по пропусканию : Десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания : .

2.3.23 зеркальное отражение: Отражение без рассеяния в соответствии с законами геометрической оптики.

2.3.24 коэффициент зеркального отражения : Отношение зеркально отраженной части (полного) отраженного потока к падающему потоку.

2.3.25 световозвращение: Отражение, при котором отраженные лучи возвращаются преимущественно в направлениях, близких к направлению, противоположному их падению, и это свойство сохраняется в широком диапазоне изменения направления падения лучей.

2.3.26 коэффициент световозвращения: Отношение отраженного потока излучения или светового потока к падающему при жестко ограниченных условиях падения и отражения.

2.3.27 рассеяние: Изменение пространственного распределения пучка лучей, отклоняемых во множестве направлений поверхностью или средой без изменения частот их монохроматических составляющих.

Примечание — В зависимости от того, изменяются характеристики рассеяния с длиной волны падающего излучения или нет, различают соответственно «селективное рассеяние» и «неселективное рассеяние».

2.4 Основные характеристики фотометров

2.4.1 чувствительность (приемника) : Отношение величины на выходе приемника к величине на его входе

.

Примечание — Если при отсутствии определенного сигнала на входе на выходе приемника получаем величину и величину при входной величине , чувствительность приемника определяют по формуле .

2.4.2 относительная чувствительность (приемника) : Отношение чувствительности при облучении приемника излучением к значению чувствительности приемника , при облучении его стандартным излучением

.

2.4.3 спектральная чувствительность (приемника) : Отношение величины на выходе приемника к величине на входе приемника монохроматического излучения , в интервале длин волн , как функция от длины волны

.

2. 4.4 относительная спектральная чувствительность (приемника) : Отношение спектральной чувствительности приемника на длине волны к некоторому опорному значению :

.

Примечание — Это опорное значение может быть средним значением, максимальным значением либо произвольно выбранным значением спектральной чувствительности .

2.4.5 коэффициент спектральной коррекции (фотометра, фотометрической головки) F*: Коэффициент, на который умножается показание физического фотометра для коррекции погрешности, связанной с различием между относительной спектральной чувствительностью фотометра и функцией фотометрического наблюдателя (относительной спектральной световой эффективностью), когда фотометр используют в измерениях источника света, имеющего относительное спектральное распределение, отличное от источника света, применяемого при калибровке фотометра.

Примечание — Большую часть фотометров разрабатывают с коррекцией под функцию и калибруют с помощью источника МКО типа А. Для такого фотометра коэффициент коррекции имеет вид

,

где — относительная спектральная чувствительность фотометра;

и — относительное спектральное распределение измеряемого источника света и стандартного источника МКО типа А.

2.5 Фотометрические приборы и источники излучения

2.5.1 фотоэлектронный приемник: Приемник оптического излучения, в котором используется взаимодействие между излучением и веществом, приводящее к поглощению фотонов и последующему выходу электронов из равновесного состояния, что создает электрический потенциал, или ток, или изменение электрического сопротивления, исключая электрические явления, приводящие к изменению температуры.

2.5.2 фотометр: Прибор для измерения световых величин.

2.5.3 люксметр: Прибор для измерения освещенности.

2.5.4 яркомер: Прибор для измерения яркости.

2.5.5 радиометр: Прибор, предназначенный для измерения радиометрических величин.

2.5.6 рефлектометр: Прибор для измерения величин, характеризующих отражение.

2.5.7 гониофотометр: Фотометр для измерения углового распределения световых характеристик источников, светильников, сред или поверхностей.

2.5.8 гониорадиометр: Радиометр для измерения углового распределения радиометрических характеристик источников света, светильников, сред или поверхностей.

2.5.9 спектрофотометр: Прибор для измерения отношения двух значений радиометрической величины для одной и той же длины волны.

2.5.10 спектрорадиометр: Прибор для измерения радиометрических величин в узких интервалах длин волн данного спектрального диапазона.

2.5.11 интегрирующая сфера, фотометрический шар (эквивалентные термины: фотометрический шар, сфера Ульбрихта): Полый шар с внутренней поверхностью, которая в большинстве случаев представляет собой практически неселективный и пространственно однородный диффузный отражатель, имеющий отверстие, в которое помещается физический приемник; экран, расположенный внутри шара, защищает отверстие от прямых лучей источника.

Примечание — Благодаря внутренним отражениям в сфере, освещенность любой части ее внутренней поверхности, на которую попадает прямой поток, теоретически пропорциональна световому потоку, входящему в сферу или испускаемому внутри сферы лампой.

2.5.12 интегрирующий фотометр: Фотометр для измерения светового потока, обычно включающий в себя фотометрический шар.

2.5.13 черное тело (излучатель Планка): Идеальный тепловой излучатель, который полностью поглощает все попадающее на него излучение независимо от длины волны, направления падения и состояния поляризации этого излучения и имеет при заданной температуре для всех длин волн максимальную спектральную плотность энергетической яркости.

2.5.14 серое тело: Неселективный тепловой излучатель, коэффициент излучения которого меньше единицы.

2.5.15 лампа: Устройство для получения оптического излучения, обычно видимого.

2.5.16 лампа накаливания (электрическая): Лампа, в которой свет излучается телом, раскаленным в результате прохождения через него электрического тока.

2.5.17 спектральная лампа: Разрядная лампа, излучение которой имеет вполне определенный линейчатый спектр и которую в сочетании со светофильтрами можно использовать для получения монохроматического излучения.

2.5.18 светоизлучающий диод: Полупроводниковый прибор с p-n-переходом, испускающим оптическое излучение при возбуждении электрическим током.

Алфавитный указатель на русском языке

геометрия освещения (образца)

2.1.27

гониорадиометр

2.5.8

гониофотометр

2. 5.7

диод светоизлучающий

2.5.18

доза излучения яркостная (в заданном направлении и точке реальной или воображаемой поверхности)

2.1.42

закон обратных квадратов

2.1.10

излучатель

2.1.19

излучение инфракрасное

2.1.17

излучение когерентное

2.1.14

излучение монохроматическое

2. 1.13

излучение неполяризованное

2.1.16

излучение оптическое

2.1.12

излучение поляризованное

2.1.15

излучение ультрафиолетовое

2.1.18

источник точечный

2.1.20

кандела

2.2.1

кандела на квадратный метр

2.2.4

коэффициент диффузного отражения

2. 3.10

коэффициент диффузного пропускания

2.3.21

коэффициент зеркального отражения

2.3.24

коэффициент излучения (полусферический)

2.1.45

коэффициент направленного пропускания

2.3.17

коэффициент отражения

2.3.6

коэффициент поглощения

2.3.4

коэффициент пропускания (для падающего излучения с заданными спектральным составом, поляризацией и пространственным распределением)

2. 3.14

коэффициент пропускания (образца в оптической системе)

2.3.15

коэффициент световозвращения

2.3.26

коэффициент спектральной коррекции (фотометра, фотометрической головки)

2.4.5

лампа

2.5.15

лампа накаливания (электрическая)

2.5.16

лампа спектральная

2.5.17

линия спектральная

2. 1.4

люкс

2.2.3

люксметр

2.5.3

люмен

2.2.2

облучение

2.1.21

облученность пространственная

2.1.23

облученность сферическая (в точке)

2.1.22

освещенность (в точке поверхности)

2.1.33

освещенность горизонтальная

2. 1.34

освещенность, облученность энергетическая (в точке поверхности)

2.1.50

освещенность средняя (на поверхности)

2.1.35

освещенность сферическая (в точке)

2.1.36

отражение

2.3.5

отражение диффузное

2.3.7

отражение зеркальное

2.3.23

отражение диффузное изотропное

2. 3.8

отражение смешанное

2.3.9

плотность по отражению оптическая

2.3.11

плотность по пропусканию оптическая

2.3.22

плотность по фактору коэффициента отражения оптическая

2.3.12

плотность энергетической яркости спектральная

2.1.8

поглощение

2.3.3

показатель преломления комплексный (изотропного светопоглощающего материала)

2. 3.2

показатель энергетической яркости (элемента поверхности среды в заданном направлении при определенных условиях облучения)

2.1.41

поток световой

2.1.28

поток световой полный (источника)

2.1.29

преломление

2.3.1

приемник фотоэлектронный

2.5.1

пропускание

2.3.13

пропускание диффузное

2. 3.18

пропускание диффузное изотропное

2.3.19

пропускание направленное

2.3.16

пропускание смешанное

2.3.20

пространственная облученность

2.1.23

радиометр

2.5.5

радиометрия

2.1.3

распределение силы света пространственное (источника света)

2. 1.32

распределение спектральное

2.1.5

распределение спектральное относительное [относительной, световой или фотонной величины ]

2.1.6

рассеяние

2.3.27

рефлектометр

2.5.6

свет

2.1.11

светимость (в точке поверхности)

2.1.43

светимость энергетическая (в точке поверхности)

2. 1.44

световозвращение

2.3.25

сила света (источника в данном направлении)

2.1.30

сила света сферическая средняя (источника света)

2.1.31

спектр равноэнергетический

2.1.7

спектрорадиометр

2.5.10

спектрофотометр

2.5.9

сфера интегрирующая, шар фотометрический (эквивалентные термины: фотометрический шар, сфера Ульбрихта)

2. 5.11

тело серое

2.5.14

тело черное (излучатель Планка)

2.5.13

температура цветовая

2.1.24

температура цветовая коррелированная

2.1.25

температура яркостная (теплового излучателя для определенной длины волны)

2.1.26

фотометр

2.5.2

фотометр интегрирующий

2. 5.12

фотометрия

2.1.1

фотометрия физическая

2.1.2

чувствительность (приемника)

2.4.1

чувствительность относительная (приемника)

2.4.2

чувствительность спектральная относительная (приемника)

2.4.4

чувствительность спектральная (приемника)

2.4.3

экспозиция (в точке поверхности для данной длительности)

2. 1.46

экспозиция сферическая (в точке для заданной длительности экспозиции)

2.1.47

экспозиция сферическая энергетическая (в точке за данную длительность)

2.1.49

экспозиция энергетическая (в точке поверхности для данной длительности)

2.1.48

эффективность световая относительная спектральная (монохроматического излучения с длиной волны )

2.1.9

яркомер

2.5.4

яркости энергетической спектральная плотность (отнесенная к малому спектральному интервалу в данном направлении в заданной точке)

2. 1.8

яркость (в данном направлении, в данной точке реальной или воображаемой поверхности)

2.1.37

яркость средняя (поверхности)

2.1.38

яркость эквивалентная (поля определенной формы и размера при произвольном относительном спектральном распределении излучения)

2.1.39

яркость энергетическая (яркость излучения) (в данном направлении, в данной точке реальной или воображаемой поверхности)

2.1.40

УДК 621.3.089.6:006.354

МКС 17.180

Ключевые слова: фотометрия, термины, определения

Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М. : Стандартинформ, 2019

Спектральная энергетической освещенности — Энциклопедия по машиностроению XXL

Я, — энергетическая освещенность и спектральная энергетическая освещенность  [c.216]

Спектральная плотность величин, определяемых поверхностной плотностью потока излучения спектральная плотность интенсивности, энергетической светимости, энергетической освещенности), равна  [c.289]

Точно так же размерность спектральной плотности энергетической яркости совпадает с размерностью поверхностной плотности потока излучения (т.е. с размерностью интенсивности, энергетической светимости и энергетической освещенности), а единицы получаются из соответствующих единиц отнесением их к единице телесного угла.  [c.290]


ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОСВЕЩЕННОСТЬ И СПЕКТРАЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ  [c.110]

Спектральная плотность энергетической освещенности дается формулой  [c. 47]

Спектральная плотность энергетической освещенности (спектральная плотность облученности). Спектральная плотность энергетической освещенности есть величина, равная отношению энергетической освещенности dE , соответству-  [c.114]

Следовательно, спектральная плотность энергетической освещенности выражается в тех же единицах, что и спектральная плотность энергетической светимости. По формулам (12.21) и (12.22) получим две размерности спектральной плотности энергетической освещенности, совпадающие с размерностями спектральной плотности энергетической светимости.  [c.115]

Спектральная плотность энергетической освещенности.  [c.189]

Пользуясь формулами (12.21) и (12.22), найдем, что спектральная плотность энергетической освещенности выражается в тех же единицах, что и спектральная плотность энергетической светимости, т. е.  [c.189]

Спектральная плотность энергетической освещенности (спектральная плотность облученности) ь плотность энергетической светимости  [c. 274]

Задача 4. Рассмотрим тепловое действие солнечного излучения. Энергетическая освещенность плоскости, удаленной от солнца на расстояние среднего радиуса земной орбиты и перпендикулярной к падающим лучам, равна 1,37 квт м (0,137 вт см ) (солнечная постоянная), а соответствующая ей визуальная освещенность равна 6 фот. На рис. 4-17 представлен спектральный сбегав освещенности Е в пределах от 0,2 до 6 мкм (кривая 1) и спектральный состав (кривая 2) такой же энергетической освещенности, осуществленной абсолютно черным телом с температурой Т — 5785° К, кото-  [c.158]

Задача 8. Рассчитать энергетическую освещенность Е , которую вольфрамовая лампа с увиолевым окном создает в ультрафиолетовых лучах на некоторой плоскости, если цветовая температура лампы Г = 2854° К, а ультрафиолетовые лучи выделяются с помощью светофильтра из стекла марки УФС-2 толщиной 10 мм. Коэффициенты спектрального пропускания стекла УФС-2 (вместе с увиолевым окном) даны ниже. Освещенность Е, которую вольфрамовая лампа создает на той же плоскости без фильтра УФС-2, равна 1000 лк  [c. 166]

При энергетических расчетах, кроме спектрального состава излучения, пользуются распределением энергетической освещенности энергетической светимости / , и энергетической яркости В, по длинам волн.  [c.32]


По аналогии со спектральной плотностью потока излучения вводятся понятия о спектральной плотности энергетической освещенности спектральной плотности энергетической светимости и спектральной плотности энергетической яркости Ь[c.32]

При энергетических расчетах кроме спектральной плотности потока излучения пользуются распределением энергетической освещенности Eg по длинам волн — спектральной плотностью энергетической освещенности fg. распределением энергетической светимости Nig — спектральной плотностью энергетической светимости N[g,t, и распределением энергетической яркости Lg — спектральной плотностью энергетической яркости Lg,-  [c.109]

При расчете фотоэлектрических систем для регистрации излучения звезд возникает необходимость перехода от световых величин, устанавливаемых формулой (447), к энергетическим. Звезды излучают, как черное тело, но температура их различна. Все они разбиты на спектральные классы, обозначенные прописными буквами латинского алфавита. Переход от блеска звезды (освещенности, измеренной в люксах) к энергетической освещенности, измеряемой в ваттах на квадратный метр, выполняется через световую эффективность, измеряемую в люменах на ватт (лм-Вт» )  [c.308]

Зная спектральный класс звезды, по формуле (448) определяем энергетическую освещенность у границы земной атмосферы Eg — Е/К-  [c.309]

Энергетическая освещенность Энергетическая яркость Спектральная плотность энергии Спектральная освещенность  [c.34]

Все светотехнические единицы базируются на использовании силы света стандартного источника с определенным распределением энергии по спектру. Для изотропного источника световой поток связан с силой света I равенством Ф = 4п1. Поток выражают в люменах (лм), а освещенность поверхности — в люксах (1 лк = 1 лм/м ). В энергетических единицах световой поток выражают в ваттах (Вт), а освещенность — в ваттах на квадратный метр (Вт/м ). Световому потоку 1 лм соответствует разная мощность излучения в зависимости от его спектрального состава, и для установления между ними количественной связи используют таблицы или графики, характеризующие среднюю чувствительность глаза к излучению той или иной длины волны (см. рис. 1). Приводимые в справочниках коэффициенты для перевода люменов в ватты относятся к узкой спектральной области вблизи А 5550 А, где в среднем чувствительность человеческого глаза оказывается максимальной.  [c.41]

При рещении задач спектрального анализа нет необходимости определять освещенности в абсолютных энергетических единицах, а достаточно знать соотношение этих освещенностей. Поэтому освещенности обычно выражают в относительных единицах, условно называя их интенсивностями .  [c.11]

Фотометрические (визуальные) величины однозначно связаны с радиометрическими (энергетическими) величинами посредством эталонов, основанных на спектральной чувствительности глаза. Фотометрические величины могут быть получены из радиометрических путем интегрирования произведения спектрального распределения излучения на спектральную чувствительность глаза. Например, фотометрический эквивалент радиометрической спектральной освещенности есть освещенность  [c.111]

Во многих случаях интерес представляют не сами энергетические характеристики-света, а те субъективные ощущения, которые с ними связаны. Например, необходимо определить освещенность письменного стола, которая наиболее благоприятна для работы. С помощью энергетических характеристик света этого сделать нельзя, потому что одна и та же мощность излучения, направляемого на стол, вызывает совершенно различные ощущения освещенности стола при различных спектральных составах света. Для решения таких вопросов приходится пользоваться иными, отличными от энергетических величинами, называемыми фотометрическими. Энергетические и фотометрические величины взаимосвязаны.  [c.44]

Полная энергия излучения, падающая на 1 м поверхности за некоторое время t, называется энергетической экспозицией Н. Этой величиной определяется почернение фотоэмульсии при фотографической регистрации излучения, широко используемой во многих оптических и спектральных приборах. При неизменной освещенности H=Et. Экспозиция выражается в джоулях на квадратный метр (Дж/м ).  [c.67]

Важнейшее значение для оптических методов приобретает вопрос о единицах измерения. Как известно, система световых (эффективных) величин построена на основании кривой видности, отражающей среднюю относительную спектральную чувствительность глаза человека. Эта кривая получена экспериментально при изучении зрительного анализатора человека и принята за эталон международной комиссией по освещению (МКО). Однако эффекты поглощения в жидкостях, исследуемых в лабораторной практике, как правило, имеют спектральные характеристики, существенно отличающиеся от кривой видности. Таким образом, использование светотехнических единиц нельзя считать целесообразным. Введение же особых единиц, учитывающих особенности поглощения в каждой из исследуемых жидкостей, также не оправдано. Поэтому наиболее удобным является применение системы лучистых (энергетических) величин.  [c.84]

Отношение квадратов расстояний, на которых эти два источника создают равные яркости наблюдаемых поверхностей, дает в руки экспериментатора числовую меру происшедшего изменения чувствительности глаза, но полученное число зависит как от спектральных составов сравниваемых излучений, так и от степени снижения освещенности. Таким образом, в условиях сумерек количественное сопоставление светового действия разных по составу излучений существенно затрудняется, несмотря на то, что цветовое различие воспринимается в сумерках слабее, чем днем. Очевидно также, что отмеченная выше простая пропорциональность между световыми и энергетическими величинами для излучения постоянного состава в этих условиях нарушается.  [c.40]

V.5.19. Спектральная плотность (интенсивность) величин энергии излучения и его объемной плотности, потока излучения и его поверхностной плотности, энергетической светимости, освещенности, экспозиции и яркости  [c.67]

Спектральная плотность энергетической освещеи-иости (облученности) по длине волны Спектральная плотность энергетической освещенности (облученности) по частоте  [c.240]

Энергетическая освещен-ность, светимость, поверхностная плотность мощности излучения, облученность Плотность силы излучения объемная Спектральная плотность силы излучения Световой эквивалент потока излучения Мс1р Ватт на квадратный метр Вт/м2 эрг/(с.см2) МО-3  [c.88]

В дальнейшем по принципу устройства М. Черни был построен ряд приборов ночного видения в инфракрасном освещении [160, 163] и приборов для спектрального анализа длинноволнового излучения [102, 211, 224]. Чувствительным элементом в них также является тончайшая черненая целлулоидная мембрана, помещенная в камеру с давлением около 1 н1м . Давление в камере определяется режимом масляного испарителя. Толщина масляной пленки на целлулоидной мембране зависит от давления масляных паров в камере эвапорографа и энергетической освещенности участка мембраны. Для визуального наблюдения картин, экспонированных в инфракрасном освещении, масляную пленку освещают холодным видимым светом. Разрешающая способность доходит до 14 линий на 1 мм при разности температур, равной 10 град. По цветам интерференционных полей можно с большой точностью судить об энергетической освещенности участка, а значит, и плотности падающей энергии. Некоторые предварительно возбужденные люминофоры под действием инфракрасного излучения начинают светиться в видимой части спектра. Это свойство было положено в основу метаскопа [145, 160] и может быть применено для сравнительных оценок потоков длинноволновой энергии.  [c.19]

Солнце цредставляет собой плотное ядро, окруженное газовой оболочкой. Температура верхних слоев Солнца примерно 6000 К. Энергетическая светимость Солнца составляет 6,2-10 Вт/см . По-скольку Солнце удалено от Земли на расстоянии 149 000 000 км, то в соответствии с законом квадратов расстояний можно подсчитать энергетическую освещенность возле Земли. За пределами атмосферы, на площадке, перпендикулярной направлению распространения излучения, энергетическая освещенность составляет =1350 Вт/м . Эта величина часто называется солнечной постоянной. Общая же величина потока излучения, испускаемого Солнцем, составляет 3,8-10 Вт. За пределами земной атмосферы освещенность, создаваемая Солнцем, составляет примерно 135 000 лк, а на земной поверхности в средних широтах около 100 000 лк. При расчетах лазерных систем Солнце как излучатель можно принимать за АЧТ, у которого функция спектральной плотности потока излучения определяется температурой 7 =6000 К- Величина спектральной солнечной постоянной (энергия, падающая на единицу площади, перпендикулярно солнечным лучам) зависит от длины волны.  [c.22]

Представляет интерес искусственное вращение плоскости поляризации при освещении образца излучением, частота которого близка к частоте поглощения исследуемого вещества, т.е. когда затуханием колебаний нельзя пренебречь. Эта задача осложнена тем, что до сего времени мы не интересовались, что происходит со спектральной линией, если источник света или поглощающая среда помещены в магнитное поле, Как было впервые установлено в 1896 г. Зееманом, при этом линия расш,епляется на несколько компонент (эффект Зеемана). Число таких компонент, взаимное расположение и относительная интенсивность определяются структурой энергетических уровней, при переходах между которыми возникла исследуемая спектральная линия, и существенно зависят от напряженности прилаженного магнитного по ля. Эффект Зеемана — важное для спектроскопии и атомной физики явление, которое до конца объясняется с позиций кван товой механики.  [c.165]

В этом случае целесообразно ввести в рассмотрение редуцированные энергетические характеристики объекта и изображения, учитывающие спектральные характеристики g (X) не только оптической системы, но и других звеньев оптико-электронно о тракта ( ) слоя пространства между объектом и оптической системой и (X) приемника излучения. Пространственный спектр редуцироканной освещенности в изображении оптической системы  [c.52]

Джоуль иа ивадретиый метр — [ Дж/м J/m ] — единица ударной вязкости, удельной поверхностной энергии, энергетической экспозиции (лучистой экспозиции, энергет. кол-ва освещения), спектральной плотности поврхностной плотности потока излучения (лучистого потока), энергетической светимости (иэлучательности) и освещенности (облученности) по частоте переноса энергии ионизирующего излучения в СИ  [c.262]


Контроль уровни оптического и ультрафиолетового излучения

Страница 1 из 2

Цель работы

Ознакомить студентов со спецификой оптических фотометрических измерений в видимой области спектра и в области ультрафиолетового излучения на примере измерения излучения экрана компьютера с цветным монитором.

Оценить степень экологической безопасности длительного — в течении 8-ми часового рабочего дня — времени пользования компьютером, а также измерить эффективность снижение уровня ультрафиолетового излучения защитным экраном.

Содержание работы.

    Ознакомиться с процедурой измерения яркости экрана компьютера при чистых красном, зеленом и синем цветах экрана. Поскольку экологически вредное воздействие оказывает в основном ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,35 мкм, в измерениях особое внимание нужно уделять не только оптическим измерениям светимости и освещенности, а энергетическим фотометрическим величинам – энергетической светимости и освещенности в диапазоне длин волн 0,35 — 0,2 мкм.

    Дня этой цели создаются специальные люксметры – УФ радиометры, позволяющие измерять традиционные освещенности и яркости в люксах, а также измерять иштральный уровень ультрафиолетового излучения в ваттах на квадратный метр поверхности.

    Важное экологическое значение с точки зрения степени утомляемости человеческого глаза имеет равномерность яркости экрана и «мерцание» экрана, т.е. колебания яркости изображения.

    Данная работа предполагает проведение измерений оптической светимости экрана и освещенности глаз оператора, а также аналогичных энергетических величин в ультрафиолетовой области спектра. В измерениях используется люксметр • УФ радиометр типа ТКА-01 , позволяющий раздельно измерять освещенность в точке расположения фотоприемника и энергетическую ультрафиолетовую освещенность в той же точке. Отдельный режим работы прибора ТКА-01 предусматривает измерение отношения оптической освещенности к энергетической ультрафиолетовой освещенности.

    В процессе работы необходимо также измерить светимость экрана и уровень «мерцании» за определенный промежуток времени.

    Все измерения следует проводить и оформить в соответствии с требованиями метрологических а санитарных служб.

    Теоретическое обоснование

      В оптической фотометрии наиболее часто измеряемая величина — освещенность — определяется как:

      где Φ – световой поток, падающий на поверхность, и  S — площадь поверхности. Основная величина в оптических измерениях — сила света в канделах – определяется как

      где  I — сила света в канделах,  dω — телесный угол в стерадианах. Для равномерного испускания точечного источника света по всем направлениям угол равен  стерадиан и равенство 2 имеет вид:

      Единицей светового потока является люмен (лм) т.е. поток внутри телесного угла в один стерадиан при силе света в одну канделу. Освещенность по формуле 1 при измерении площади в квадратных метрах выражается в люменах на квадратный метр. Эта единица называется люкс, т.е.

      Ту же размерность имеет еще одна светотехническая величина — светимость, определяемая как.

      (5)

      где в отличие от формулы 1 под  разумеется световой поток, испускаемый самосветящейся поверхностью. Светимость выражается в люменах с квадратного метра (но не в люксах!), подчеркивая тем самым разницу в характеристиках самосветящихся и несамосветящихся объектов.

      Для источника света с большой излучающей поверхностью, одним из которых является светящийся экран компьютера, важно не только определить общую излучаемую энергию светового, потока, но и энергию излучения единицы площади излучающей поверхности. Дня этого нужно знать силу света, рассчитанную на единицу видимой поверхности источника. Эта специфическая световая величина называется яркостью источника. Яркость светящейся поверхности определяется как:

      Используя определение силы света (формула 3), имеем:

      Здесь угол  есть угол между нормалью к излучающей поверхности и направлением наблюдения.

      Для несамосветящихся объектов яркость определяется как освещенность, отнесенная к величине телесного угла, под которым наблюдается отраженное поверхностью излучение:

      Поскольку человеческий глаз ультрафиолетовое излучение не воспринимает, категории освещенности и яркости для этой области спектра неприменимы. В этом случае используют энергетические фотометрические величины и единицы, которые формально выражаются теми же формулами, что и светотехнические, но вводятся как чисто энергетические. Энергетический световой поток выражается в ваттах, энергетические освещенность и яркость выражаются в ваттах та квадратный метр, т.е.:

      Важной характеристикой оптического излучения является видность, т.е. отношение светового потоки к полной истинной мощности лучистой энергии

      Для среднестатистического человеческого глаза видность имеет максимум на длине волны 0,55 мкм, спадая в красную и ультрафиолетовую области спектра. Максимальная видность при длине волны 0,55 мкм составляет 683 люмена на ватт. Эта величина называется механическим эквивалентом света , т.е. при

       

      Измерительный прибор

        В данной работе измерительным прибором служит люксметр — УФ радиометр ТКА-01, имеющий фотометрическую головку с двумя фотоприемниками. Чувствительность одного фотоприемника скорректирована со спектральной чувствительностью человеческого глаза и позволяет проводить измерения освещенности в точке расположения фотоприемника в люксах. Другой фотоприемник имеет постоянную чувствительность в широком диапазоне длин волн от ультрафиолетовой границы видности человеческого глаза 0,4 мкм до 0,25 мкм.

        Если не учитывать тепловое инфракрасное излучение, то отношение фототоков двух фотоприемников прибора ТКА-01 позволяет измерить величину, пропорциональную видности в люксах на Вт/м2. Прибор имеет три клавиши, при нажатии которых измеряется либо освещенность в люксах, либо энергетическая ультрафиолетовая освещенность в Ваттах на м2, либо отношение этих двух величин, характеризующее ультрафиолетовую видность.

        Для самосветящихся объектов, к которым относится экран монитора компьютера, прибором можно измерить светимость экрана, если совместить блок фотоприемников со светящейся поверхностью экрана.

        Для несамосветящихся объектов прибор измеряет освещенность в той точке, где находится фотоприемник.

        Яркость излучающего объекта может быть вычислена из геометрических построений. Например, для точечного источника света или для идеально светорассеивающей поверхности яркость равна измеренной освещенности, поделенной на телесный угол в  стерадиан.

         


        НачалоПредыдущая 1 2 Следующая > Последняя >>

        Освещённость — Википедия

        Материал из Википедии — свободной энциклопедии

        Освещённость — световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади[1].

        Определение и свойства

        Освещённость численно равна световому потоку, падающему на участок поверхности малой единичной площади:

        Ev=dΦvdσ.{2}}\cos i,}

        где Iv{\displaystyle I_{v}} — сила света в канделах; r{\displaystyle r} — расстояние до источника света; i{\displaystyle i} — угол падения лучей света относительно нормали к поверхности.

        Аналогом освещённости в системе энергетических фотометрических величин является облучённость.

        Освещённость в фототехнике определяют с помощью экспонометров и экспозиметров, в фотометрии — с помощью люксметров.

        Примеры

        Описание Освещённость, лк
        Вне атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца[2][3] 135 000
        Наибольшая солнечная освещённость при чистом небе 100 000
        Обычная освещённость летом в средних широтах в полдень 17 000
        В облачную погоду летом в полдень 12 000
        При киносъёмке в студии 10 000
        Обычная освещённость зимой в средних широтах 5 000
        На футбольном стадионе (искусственное освещение) 1200
        На открытом месте в пасмурный день 1000—2000
        Восход и заход Солнца в ясную погоду 1000
        В светлой комнате вблизи окна 1000
        На рабочем столе для тонких работ 400–500
        На экране кинотеатра 85–120
        Необходимое для чтения 30–50
        В море на глубине 50—60 м до 20
        Ночью в полнолуние 0,2
        В безлунную ночь 0,001—0,002
        В безлунную ночь при сплошной облачности до 0,0002

        См. также

        Примечания

        Литература

        • Гуревич М. М. Фотометрия. Теория, методы и приборы. — 2-е изд. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983. — 272 с.
        • Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.


        Объяснение радиометрии и фотометрии — Учебный центр Андора

        Что такое радиометрия?

        Радиометрия — это наука о измерении света в любой части электромагнитного спектра. На практике этот термин обычно ограничивается измерением инфракрасного, видимого и ультрафиолетового света с помощью оптических инструментов. Освещенность — это интенсивность света, измеряемая в ваттах на квадратный метр.

        Что такое фотометрия?

        Фотометрия — это наука об измерении видимого света в единицах, взвешенных в соответствии с чувствительностью человеческого глаза.Это количественная наука, основанная на статистической модели визуальной реакции человека на свет, то есть нашего восприятия света, в тщательно контролируемых условиях. Фотометрический эквивалент сияния называется освещенностью и измеряется в люменах на квадратный метр (люкс).

        Зрительная система человека

        Зрительная система человека реагирует на свет в электромагнитном спектре с длинами волн от 380 до 770 нанометров (нм). Мы видим свет с разными длинами волн как непрерывную цветовую гамму в видимом спектре: 650 нм — красный, 540 нм — зеленый, 450 нм — синий и т. Д.

        Чувствительность человеческого глаза к свету зависит от длины волны. Например, источник света с энергетической яркостью один ватт / м² зеленого света кажется намного ярче, чем тот же источник с энергетической яркостью один ватт / м² красного или синего света. В фотометрии мы не измеряем ватты лучистой энергии. Скорее, мы пытаемся измерить субъективное впечатление, производимое стимуляцией зрительной системы глаз-мозг человека излучательной энергией.

        Эта задача чрезвычайно усложняется нелинейной реакцией глаза на свет.Он зависит не только от длины волны, но и от количества лучистого потока, от того, является ли свет постоянным или мерцающим, от пространственной сложности воспринимаемой сцены, адаптации радужной оболочки и сетчатки, психологического и физиологического состояния наблюдателя и множество других переменных

        Тем не менее, субъективное впечатление от просмотра можно количественно оценить для «нормальных» условий просмотра. В 1924 году Международная комиссия по освещению (Международная комиссия по освещению, или CIE) попросила более ста наблюдателей визуально сопоставить «яркость» монохроматических источников света с разными длинами волн в контролируемых условиях.Усреднение результатов измерений дает так называемый фотопический отклик воспринимаемого «среднего» человека-наблюдателя, как показано на графике ниже:

        Кривая слева показывает реакцию на низкий уровень освещенности. Сдвиг чувствительности происходит из-за того, что два типа фоторецепторов, колбочки и палочки, отвечают за реакцию глаза на свет. Кривая справа показывает реакцию глаза при нормальных условиях освещения, и это называется фотопической реакцией.Колбочки реагируют на свет в этих условиях, и они также отвечают за восприятие цвета человеком.

        Кривая слева показывает реакцию глаз на низкий уровень света и называется Scotopic response . При слабом освещении стержни наиболее активны, и человеческий глаз более чувствителен к любому количеству присутствующего света, но менее чувствителен к диапазону цветов. Палочки очень чувствительны к свету, но состоят из одного фотопигмента, что приводит к потере способности различать цвета.

        Преобразование между фотометрическими единицами, учитывающими физиологию человека, и прямолинейными радиометрическими единицами определяется следующим образом: (фотометрическая единица) = (радиометрическая единица) x (683) x V (?), Где V (?) — фотопическая реакция , ‘, показанное ранее, и в основном говорит нам, насколько эффективно глаз улавливает свет определенных длин волн.

        Отклик Photopic является функцией длины волны света, поэтому для преобразования радиометрических единиц в фотометрические сначала требуется знание источника света.Если источник указан как имеющий определенную цветовую температуру, мы можем предположить, что его спектральная яркость излучения такая же, как у излучателя идеального абсолютно черного тела, и использовать закон Планка , определенный ранее.

        Искусственные источники в целом не имеют такого же спектрального распределения, что и идеальное черное тело, но для наших целей мы будем считать их равными. График выше показывает спектральную яркость нескольких излучателей черного тела. Если рассматривать фотопическую оценку излучения черного тела при температуре Т = 2045К.

        Интеграция произведения светоизлучения функцией Photopic обеспечивает преобразование радиометрического сигнала в фотометрический.

        Ознакомьтесь с нашим ассортиментом из сопутствующих товаров ниже …

        6.7 Какова общая освещенность любого объекта?

        6.7 Какова общая освещенность любого объекта?

        Если спектральная освещенность функции распределения Планка интегрирована по всем длинам волн, то общая освещенность, излучаемая в полушарие, определяется по закону Стефана – Больцмана :

        Fs = σ T4 Это уравнение не отображается должным образом из-за несовместимого браузера.См. Технические требования в Ориентации для получения списка совместимых браузеров.

        [6,6]

        , где σ называется постоянной Стефана – Больцмана (5,67 x 10 –8 Вт м –2 K –4 ). F s имеет единицы СИ: Вт м –2 , где m 2 относится к площади поверхности объекта, который излучает.

        Закон Стефана – Больцмана (полная) освещенность применяется к объекту, который излучает в соответствии со спектральной энергетической освещенностью функции распределения Планка.Если мы посмотрим на рисунок ниже, мы увидим, что солнечный спектр в верхней части атмосферы похож на функцию распределения Планка, но не полностью соответствует ей. Однако функция распределения Планка с такой же полной освещенностью, как солнце, имеет температуру 5777 К, как на втором рисунке.

        Солнечный спектр и атмосферные поглощающие газы с длинами волн от 240 нм до 2,5 мкм.

        Спектральная освещенность функции распределения Планка, P e (уравнение 6.4), излучаемый в полусферу для солнца, T sun = 5777 K.

        Кредит: В. Брюн

        Проверьте свое понимание

        Облака излучают. Предположим два сферических облака, одно с радиусом 100 м и температурой 275 К, а второе с радиусом 100 м и температурой 230 К. Предположим, что они оба излучают в соответствии с функцией распределения Планка, рассчитайте излучение для каждое облако в Вт · м –2 и в Вт. Какое облако излучает больше общей энергии и на сколько?

        Нажмите, чтобы ответить.

        ОТВЕТ:

        Облако T (К) Радиус облака (м) F s (Вт м –2 ) F s x 4πR c 2 (Ш)
        275 100 324 4,1 х 10 7
        230 100 159 2.0 х 10 7

        Более теплое облако излучает примерно в два раза больше энергии, чем более холодное облако. Эти маленькие облака излучают довольно много энергии во всех направлениях, но часть ее направлена ​​вниз к поверхности Земли. Если мы сделаем простое предположение, что половина излучения идет вверх, а другая половина идет вниз, количество энергии, излучаемой к поверхности Земли за секунду, составляет примерно 10 миллионов Вт. Если облака не слишком далеко от поверхности, это нисходящее излучение может вносят несколько сотен Вт · м –2 тепла на поверхность Земли.Таким образом, облака могут действовать как дополнительные источники тепла для поверхности Земли, поддерживая ее температуру выше, чем в ясную ночь. Изображение ниже — это инфракрасная фотография неба над Огденом, штат Юта. Инфракрасное излучение, регистрируемое камерой, было преобразовано в температуру, при этом более высокие температуры указывают на большее инфракрасное излучение.

        Как рассчитывается солнечная энергетика и как мы сделали это в 30 раз быстрее

        Когда вы садитесь проектировать солнечную установку для потенциального клиента, вероятно, одна из первых вещей, которую вы рассматриваете, — это то, сколько солнечной энергии (освещенности) доступно в разных местах.Если вы используете программное обеспечение для дистанционного проектирования солнечной энергии, вместо того, чтобы полагаться на ручные измерения в проекте, все, что вам нужно сделать, это нажать кнопку, и программа сгенерирует карту освещенности, показывающую солнечную освещенность в каждой точке на крыше модели вашего участка. .

        Но что происходит за кулисами в вашем солнечном программном обеспечении для получения этой карты освещенности? Понимаете ли вы различные компоненты, которые входят в расчет солнечной освещенности?

        Хотя одно из преимуществ программного обеспечения для солнечной энергии состоит в том, что вам не нужно слишком много думать об этих расчетах, может быть полезно понимание того, как рассчитывается солнечная энергия, чтобы ответить на вопросы клиентов.Здесь, в Aurora, мы много думаем об этих расчетах, и в последнее время наши инженеры усиленно работали над обновлениями, которые увеличили скорость расчетов освещенности в 30 раз!

        Сегодняшняя запись в блоге объясняет принципы расчета солнечного излучения и обсуждает некоторые вычислительные подходы, которые мы использовали, чтобы ускорить этот критический процесс.

        Пример карты солнечной освещенности, созданной программой Aurora solar.

        Основы расчета энергетической освещенности

        Хотя вы можете подумать, что солнечное излучение основано только на солнечных лучах, которые непосредственно достигают поверхности, на самом деле существует несколько источников освещенности, которые используются в расчетах.Первым из них является то, что прямая «лучевая» освещенность , которую вы можете интуитивно связать с освещенностью. Это включает в себя определение, есть ли какие-либо объекты, которые могут блокировать попадание солнечных лучей на солнечную панель (то есть вызывать затенение), чтобы определить, должен ли этот компонент быть включен в общую освещенность.

        В дополнение к этому, необходимо учитывать два типа «диффузной» или непрямой освещенности: рассеянная освещенность неба — свет, отраженный от атмосферы, отдельно от прямых солнечных лучей, падающих на панель, и рассеянное излучение, отраженное от земли , свет, отраженный от земли.

        Чтобы вычислить эти три основных типа освещенности, необходимо также принять во внимание угол массива и направление на солнце относительно панели.

        Есть три основных типа солнечного излучения, которые необходимо учитывать при расчетах освещенности на конкретной поверхности; к ним относятся прямое излучение от лучей солнца, а также диффузное излучение как от неба, так и от земли.

        Из этих вычислений определение того, могут ли прямые лучи солнца попадать на панель, требует наибольшей вычислительной мощности.Это связано с тем, что затенение от окружающих объектов должно быть рассчитано на основе положения солнца в каждый световой час в году — эти вычисления могут быстро складываться!

        Определение пересечения солнечных лучей

        Чтобы определить, попадут ли солнечные лучи непосредственно на конкретную поверхность, нужно сначала иметь точное представление об окружающей среде, включая такие объекты, как деревья, окружающие здания и плоскости крыш, а также препятствия, такие как световые люки, вентиляционные отверстия и дымоходы.Вот почему отправной точкой для создания солнечной конструкции в Aurora является построение 3D-модели объекта.

        Механизм освещения

        Aurora преобразует полностью смоделированный объект проекта в более простые формы, которые больше подходят для вычислительных процессов на компьютерах.

        Aurora преобразует 3D-модель объектов проекта в более простые формы. Затем Aurora вычисляет, будет ли какая-либо из этих форм компонентов блокировать солнечные лучи в течение каждого светового часа в году, что является одним из ключевых компонентов расчета солнечного излучения.

        Отсюда механизм освещения Авроры вычисляет положение солнца относительно панели для каждого светового часа в году; в течение каждого часа он проверяет, попадает ли луч солнца на панель на какой-либо объект в сцене. Если луч пересекается с объектом, это означает, что он не может достичь этой точки на поверхности, и компонент освещенности прямым лучом не должен включаться в расчет освещенности (другими словами, это место затеняется в этот час дня).

        Для создания карты освещенности Aurora интеллектуально сэмплирует различные точки на крыше.Для моделирования производительности Aurora вычисляет освещенность в определенных точках на каждой панели или цепочке ячеек.

        Программа Aurora solar рассчитывает, будут ли какие-либо объекты на площадке солнечного проекта блокировать солнечные лучи в любой конкретный час.

        Расчет энергетической освещенности в 30 раз быстрее

        Поскольку сайт проекта может содержать тысячи объектов, а пересечения с солнечными лучами должны рассчитываться для каждого светового часа в году, количество вычислений, которые необходимо выполнить, может быть значительным.

        Обычно в данном месте более 5000 часов светового дня. Это означает, что для каждой точки на крыше должно быть смоделировано более 5000 потенциальных мест расположения солнца, а сложный проектный объект может потребовать расчетов освещенности от 100000 до 500000 точек! Как вы понимаете, выполнение этих процессов по одному иногда может быть длительным процессом, особенно для очень больших или сложных сайтов.

        Вычисление того, достигнут ли солнечные лучи (освещенность прямым лучом) заданной точки, требует значительных вычислительных мощностей, особенно для таких сложных объектов, как этот.Путем параллельного вычисления множества компонентных процессов (т. Е. Одновременно) программа Aurora solar смогла обеспечить 30-кратное повышение скорости создания карты освещенности.

        Вот почему команда вычислений Aurora приступила к разработке подхода, позволяющего Aurora выполнять многие из этих вычислений одновременно. Это было сделано с использованием графических процессоров (GPU).

        В отличие от центральных процессоров или центральных процессоров, с которыми вы, возможно, знакомы как с устройствами, выполняющими большую часть вычислительных процессов на вашем компьютере, графические процессоры намного лучше справляются с тысячами параллельных вычислительных операций.Это позволило резко ускорить расчеты затенения.

        Вычисляя пересечения солнечных лучей с тысячами объектов в сцене параллельно (одновременно), а не последовательно (один за другим), Aurora смогла обеспечить 30-кратное увеличение скорости. Чтобы представить это в контексте, энергетическую освещенность для крупного коммерческого объекта с фотоэлектрической системой мощностью 7 МВт теперь обычно можно рассчитать менее чем за 20 секунд. И, конечно же, при этом сохраняется высокая точность затенения, которой известна Aurora.

        Усовершенствованное программное обеспечение

        Aurora для проектирования солнечных батарей значительно упростило для подрядчиков и проектировщиков солнечных батарей определение того, сколько солнечной энергии доступно для солнечных батарей, которые они проектируют. Вместо того, чтобы посещать дом или офис каждого потенциального клиента и проводить ручные измерения с крыши или земли, где будет расположен массив, теперь это можно сделать точно одним нажатием кнопки. Национальная лаборатория возобновляемой энергии подсчитала, что это может сэкономить установщикам солнечных батарей более 800 долларов на систему.

        В следующий раз, когда вы нажмете «моделировать» в Aurora, вы не только заметите, что карта освещенности создается намного быстрее, чем вы могли ожидать, но и лучше почувствуете, что происходит «под капотом» в программного обеспечения. Как мы обсуждали в недавнем посте, возможность объяснить возможности ваших программных инструментов для солнечной энергии — это один из способов помочь потенциальным клиентам понять качество ваших процессов проектирования солнечных батарей и почувствовать себя более уверенно, выбирая вашу компанию для установки солнечных батарей.

        Общие сведения об излучении (яркости), энергетической освещенности и потоках излучения

        Яркость источника увеличивается за счет увеличения его излучаемой мощности, уменьшения площади излучения источника или излучения излучения в меньший телесный угол. Строго говоря, яркость определяется в каждой точке излучающей поверхности как функция положения и как функция угла наблюдения.Часто, как в приведенном выше примере, мы используем яркость источника для обозначения яркости, усредненной по апертуре конечного размера и по некоторому интересующему нас телесному углу.

        Энергия излучения — это сохраняемая величина в оптической системе, поэтому яркость, измеряемая в ваттах на единицу площади на единицу телесного угла, падающая на детектор, не превышает яркости на излучателе. На практике для любого пучка лучей, сопоставляющего излучатель с детектором, яркость, видимая на детекторе, будет уменьшаться из-за света, который поглощается по пути или рассеивается из телесного угла пучка лучей, достигающего детектора.

        Рассмотрим пример. Предположим, что кто-то видит глазом ксеноновую (Xe) лампу с короткой дугой мощностью 35 Вт, а затем — люминесцентную лампу с прямой трубкой мощностью 60 Вт, обе на одинаковом расстоянии в несколько метров. (В качестве справочной информации, дуговая лампа мощностью 35 Вт излучает значительно меньшую видимую мощность, чем люминесцентная лампа 60 Вт.) Какой источник света воспринимается более ярким или, с радиометрической точки зрения, имеет более высокую яркость? Лампа с короткой дугой Xe кажется намного ярче, хотя дуговая лампа мощностью 35 Вт излучает меньшую мощность, чем люминесцентная лампа 60 Вт.Это связано с гораздо меньшей площадью излучения (A) лампы с короткой дугой по сравнению с очень большой площадью излучения люминесцентной лампы, в то время как глаз принимает излучение под более или менее одинаковым телесным углом (Ω). когда расстояние между глазом и источником одинаковое. Хрусталик глаза формирует яркое изображение дуги Xe на очень небольшом участке сетчатки, и глаз не чувствует себя комфортно. Люминесцентная лампа с большей площадью изображения будет формировать изображение на гораздо большей площади сетчатки, которую глаз может воспринимать более комфортно.Дуговая лампа имеет гораздо большую яркость, чем люминесцентная лампа, хотя излучает меньшую мощность.

        В качестве еще одного примера представьте, что вы используете Xe и люминесцентные лампы для освещения небольшой площади, например, конца оптического волокна диаметром 200 мкм. В результате более высокой яркости источника излучение дуговой лампы Xe мощностью 35 Вт может быть гораздо более эффективно собрано и сфокусировано в волокно. Напротив, люминесцентная лампа мощностью 60 Вт с низким уровнем яркости будет неэффективна в передаче энергии излучения в волокно, независимо от того, какой тип фокусирующей оптики используется.

        Источники света с лазерным приводом от Energetiq обладают сверхвысокой яркостью благодаря небольшой площади излучения (диаметр ~ 100 мкм). Излучение от источника с такой высокой яркостью и малой площадью излучения можно еще более эффективно направить в оптическое волокно диаметром 200 мкм, описанное выше. Это также верно для других оптических систем с малыми апертурами и ограниченным телесным углом приема — оптических систем с малой «étendue» — таких как узкие щели монохроматора. (Дополнительное обсуждение étendue см. В Примечании к приложению № 002-2-14-2011, Etendue и расчеты оптической пропускной способности.)

        Облучение

        Излучение — это радиометрический термин, обозначающий мощность падающего на поверхность электромагнитного излучения на единицу площади. Единица СИ для энергетической освещенности — ватты на квадратный метр [Вт / м2] или милливатты на квадратный миллиметр [мВт / мм2]. (Излучение иногда называют интенсивностью, но это использование приводит к путанице с другим стандартным, но редко используемым радиометрическим блоком — интенсивностью излучения, которая измеряется в ваттах на стерадиан.)

        Если точечный источник излучения испускает излучение равномерно во всех направлениях и отсутствует поглощение, то энергетическая освещенность падает пропорционально квадрату расстояния от источника, поскольку общая мощность постоянна и распространяется по площади, которая увеличивается с увеличением квадрат расстояния от источника излучения.Чтобы сравнить освещенность разных источников, необходимо учитывать расстояние от источника. Для таких измерений часто используется расстояние 50 см.

        Энергия излучения — полезная мера для приложений, где мощность должна подаваться на большие площади. Например, освещение класса или футбольного поля — это в первую очередь вопрос подачи определенного количества ватт на квадратный метр. Это может быть достигнуто за счет использования одного источника высокой мощности. Однако, поскольку освещенность не зависит от телесного угла, несколько источников можно комбинировать, освещая стены или поле под разными углами.

        Освещенность источника — не самая полезная мера при разработке эффективной системы оптической связи, которая собирает излучение от источника, а затем доставляет излучение в оптический прибор. Такие оптические инструменты будут иметь ограниченную входную апертуру и ограниченный телесный угол приема. В таких случаях наиболее полезным является яркость источника (его «яркость»).

        Сияющий поток

        Радиантный поток — это лучистая энергия в единицу времени, также называемая мощностью излучения [Вт, мВт или мкВт].Лучистый поток часто используется для описания выходной мощности излучения источника излучения или мощности излучения, принимаемой оптическим прибором. Примеры лучистого потока: мощность излучения, проходящая через точечное отверстие; мощность излучения, выходящего из оптического волокна лазера с волоконной связью; мощность излучения, полученная детектором мощности.

        Единицы излучаемого потока не включают площадь или телесный угол, и поэтому не помогают в определении того, будет ли конкретный источник света с определенным лучистым потоком полезен для передачи своей мощности оптическому прибору.В нашем предыдущем примере люминесцентная лампа мощностью 60 Вт излучает больший поток излучения (мощность), чем дуговая лампа Xe мощностью 35 Вт. Но с соответствующей фокусирующей оптикой дуговая лампа будет передавать больший поток излучения на оптическое волокно диаметром 200 мкм. Управляемый лазером источник света, такой как EQ-99 от Energetiq, может иметь меньший излучаемый поток излучения, чем дуговая лампа мощностью 35 Вт, но его более высокая яркость позволяет ему передавать еще больший поток излучения на оптическое волокно диаметром 200 мкм, чем дуговая лампа мощностью 35 Вт. -напольная лампа.

        Спектральная яркость, спектральная энергетическая освещенность и спектральный поток излучения

        Три обсуждаемых выше термина — это величины, используемые для характеристики излучения в определенном диапазоне длин волн (УФ, ВИД и / или ИК).Также принято рассматривать эти значения как единицу длины волны (на нм) в спектре. Для мощности излучения на единицу длины волны используется спектральный поток излучения в единицах СИ — ватт на метр [Вт / м] или, чаще, милливатт на нанометр [мВт / нм]. Для излучения, падающего на поверхность, используется термин спектральная энергетическая освещенность, и его единица измерения в системе СИ составляет [Вт / м3] или, чаще, единицы [мВт / мм2-нм]. Для мощности излучения в пределах единичного телесного угла от единичной излучающей площади и единичной длины волны термин — спектральная яркость, чаще всего в единицах [мВт / мм2-нм-ср].

        Спектральное сияние — ключевой показатель при выборе источника для приложения. В целом, большинство источников излучения демонстрируют вариации спектральной яркости по всему спектру излучения. На рисунке 3 спектральная яркость показана для дейтериевой лампы (D2) мощностью 30 Вт, дуговой лампы Xe высокой яркости 75 Вт и для двух версий лазерного источника света Energetiq, EQ-99 и EQ-1500.

        Рисунок 3: Спектральная яркость EQ-99X LDLS, EQ-77 LDLS, EQ-400, LDLS, короткодуговая лампа Xe мощностью 75 Вт, вольфрамовая лампа
        и лампа D2.

        Для нашего более раннего примера освещения оптического волокна 200 мкм предположим, что мы хотим сравнить четыре источника света на рисунке 3 при подаче излучения с длиной волны 200 нм в волокно. Поскольку ключевым параметром является спектральная яркость источников на длине волны 200 нм, из рисунка 3 видно, что спектральная яркость Xe-лампы примерно на один порядок выше (« ярче »), чем у лампы D2, а источники LDLS — еще на порядок. величины выше, чем у лампы Xe. При использовании той же фокусирующей оптики, используемой для ввода света от каждого источника в оптоволокно длиной 200 мкм, лучистый поток, подаваемый в оптоволокно, аналогичным образом будет изменяться на те же порядки величины.

        Выводы

        При проектировании оптических приборов ученые и инженеры, выбирающие источники света, будут подвергаться воздействию множества спецификаций источников и радиометрических условий. Важно понимать природу спецификаций и сформулировать их в радиометрических терминах, которые позволят принять соответствующие проектные решения. В целом, для типичных оптических приборов, таких как спектроскопия и визуализация, больше всего необходимо понимать яркость и спектральную яркость источника света.Для прибора с ограничивающими апертурами и телесными углами яркость источника определяет, сколько излучения проходит через прибор. Оптимальная система может быть разработана путем тщательного согласования инструмента с источником соответствующего излучения.

        <Назад к списку технических документов

        Просмотр в формате PDF>

        : Часто задаваемые вопросы о солнечных онлайн-инструментах :: Поддержка :: 3TIER

        Vaisala предлагает различные солнечные батареи для различных целей. Представленные различные физические величины и единицы измерения, используемые в этих продуктах, могут несколько сбивать с толку.

        Вы можете изменить единицы измерения, отображаемые в Solar Prospecting Tools, с Вт / м & sup2 на kWh / m & sup2 / день в меню «Учетная запись», расположенном в верхнем правом углу экрана. В этом меню в разделе «Настройки» вы можете изменить отображаемый тип устройства.

        Энергия излучения — это показатель солнечной энергии, который определяется как скорость, с которой солнечная энергия падает на поверхность. Единица мощности — ватт (сокращенно Вт). В случае солнечного излучения мы обычно измеряем мощность на единицу площади, поэтому освещенность обычно указывается как Вт / м & sup2, то есть ватт на квадратный метр.Освещенность, падающая на поверхность, может меняться и меняется от момента к моменту, поэтому важно помнить, что освещенность — это мера мощности — скорость получения энергии, а не общее количество энергии.

        Общее количество солнечной энергии, которое выпадает за определенный период времени, называется инсоляцией. Инсоляция — это мера энергии. Это энергия солнца, накопленная за определенный период времени.

        А теперь самое запутанное. Если солнце светит с постоянной мощностью 1000 Вт / м & sup2 в течение одного часа, мы говорим, что оно доставило 1 кВтч / м & sup2 энергии.Количество мощности — это произведение мощности (1000 Вт / м & sup2) на продолжительность времени (1 час), так что единицей энергии является кВтч. Инсоляция (измеренная в кВтч) — это не то же самое, что мощность (измеренная в кВт), точно так же, как мили в час — это не то же самое, что мили.

        Еще один широко используемый термин — «часы пиковой солнечной активности», который отражает энергию, полученную в течение всего светового дня, как определено эквивалентным количеством часов, которое потребуется для достижения того общего значения энергии, при средней солнечной освещенности 1000 Вт / м & sup2.Хотя «пиковые солнечные часы» измеряются в часах, из-за допущений, лежащих в основе его определения, это значение взаимозаменяемо с кВтч / м и суп2 / день.

        Если вы не нашли то, что искали, обратитесь в службу поддержки 3TIER за дополнительной помощью.

        Измерение спектральной освещенности — Бентам

        Спектральная освещенность в точке на поверхности определяется уравнением:

        Где dΦ (λ) — мощность излучения в интервале длин волн dλ, падающая на элемент поверхности (из полусферы над этой поверхностью), площадью dA этого элемента и интервалом длин волн dλ.

        Символ: E λ

        Единица измерения: Вт ∙ м -2 ∙ нм -1

        Поскольку освещенность учитывает освещение от полусферы над поверхностью, необходимо учитывать влияние внеосевых вкладов: поскольку угол падения отклоняется от нормали к поверхности, поэтому освещенность, создаваемая этим источником, уменьшается на косинус угол падения.

        Следовательно, при измерении спектральной освещенности входная оптика должна иметь отклик, который взвешивает угловые составляющие на косинус этого угла.

        При измерении освещенности измерительная оптика, обычно диффузор или интегрирующая сфера, должна иметь косинусоидальный угловой отклик для правильного учета внеосевых вкладов: при заданном угле от нормали к поверхности проецируемая площадь на поверхности увеличивается на косинус указанного угла, что приводит к уменьшению освещенности.

        Следует также отметить применение закона обратных квадратов. При условии, что источник излучает одинаково во всех направлениях, можно видеть, что энергетическая освещенность изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от источника, произведение двух является интенсивностью излучения источника.

        ССЫЛКА НА: Измерение спектральной интенсивности излучения

        Закон обратных квадратов часто используется при вычислении освещенности источника на другом расстоянии или в гониофотометрах, где сообщаемый параметр (сила света) получается из произведения освещенности и измеренного расстояния в квадрате.

        сопутствующие товары

        Рекомендации

        Как измерить солнечную энергию?

        Что такое глобальное солнечное излучение?
        Энергия, излучаемая солнцем, равна 3.72 X 1020 МВт. Средняя освещенность, достигающая за пределами атмосферы Земли, обычно до солнечных лучей, является солнечной постоянной. Принятое значение, полученное НАСА по внеземным измерениям в 2008 году, составляет 1360,8 ± 0,5 Вт / м2. На самом деле он не постоянный из-за эллиптической орбиты Земли и цикла активности солнечных пятен.

        Излучение у поверхности Земли наиболее сильно, когда Солнце находится прямо над головой под «зенитным углом Солнца» (θ), равным 0 °, а толщина атмосферы минимальна — относительная масса воздуха 1.0 для этого места. Когда солнце движется вниз, луч прямого нормального излучения (DNI) падает на поверхность Земли под углом и распространяется, уменьшая количество энергии на единицу площади как функцию косинуса. На горизонте (θ = 90 °) воздушная масса примерно в 11 раз больше, чем на кратчайшем пути.

        Проходя через атмосферу, солнечное излучение рассеивается, отражается и поглощается молекулами воздуха, частицами аэрозоля, каплями воды и кристаллами льда в облаках. Это производит рассеянное солнечное излучение.Интенсивность и спектр солнечного излучения, получаемого на поверхности Земли, заметно меняется в зависимости от места, времени, даты и атмосферных условий.

        Глобальная горизонтальная освещенность (GHI) из полусферы над горизонтальной плоской поверхностью представляет собой комбинацию DNI с поправкой на угол падения луча (θ) и диффузной горизонтальной освещенности (DHI). GHI = DNI * cosθ + DHI. Все эти параметры измеряются в единицах Вт / м2.

        Что такое пиранометр?
        Пиранометры определены в ISO 9060: 1990 как инструменты для измерения полусферической (глобальной) солнечной радиации для солнечной энергии.В частности, в диапазоне длин волн от 300 нм (10-9 м) до 3000 нм это часто называют «коротковолновым» солнечным излучением.

        ISO 9060: 1990 имеет три категории; повышение успеваемости от второго класса через первый класс до среднего стандарта. Лучшие пиранометры значительно превосходят требования Вторичного стандарта. Первичный эталон — это, по сути, Мировой радиометрический эталон (WRR), поддерживаемый Всемирным радиационным центром в Давосе, Швейцария. Все калибровки пиранометров ISO должны быть прослежены до WRR.

        Фотодиодные детекторы (или фотоэлементы) не могут соответствовать требованиям ISO 9060 для равного отклика на солнечное излучение в спектральном диапазоне. Соответствующие пиранометры используют принцип термоэлектрического обнаружения. Входящее излучение почти полностью поглощается горизонтальной почерневшей поверхностью, и результирующее повышение температуры измеряется с помощью термопар, соединенных в термобатарею.

        Необходимо защитить черное покрытие извещателя от внешних воздействий, таких как осадки, грязь и ветер.Полевые пиранометры имеют полусферический купол, сделанный из стекла оптического качества, которое может улучшить направленную характеристику детектора. Двойные купола еще больше уменьшают влияние динамично изменяющихся условий окружающей среды, а белый солнцезащитный экран сводит к минимуму нагревание жилья.

        Пиранометры с термобатареями не требуют источника питания. Детектор генерирует небольшое напряжение, пропорциональное разнице температур между черной поглощающей поверхностью и корпусом прибора.Это порядка 10 мкВ (микровольт) на Вт / м2, поэтому в солнечный день выходная мощность будет около 10 мВ (милливольт). Каждый пиранометр имеет уникальную чувствительность, определяемую в процессе калибровки, которая используется для преобразования выходного сигнала в микровольтах в общую энергетическую освещенность в Вт / м2. Для поддержания работоспособности обычно рекомендуется повторная калибровка каждые два года, а высококачественный водонепроницаемый разъем для сигнального кабеля значительно упрощает процесс.

        На неопределенность измерения влияют факторы, которые зависят от конструкции и конструкции пиранометра.Лучшие пиранометры со стеклянными куполами могут достигать погрешности в суточном общем GHI менее 2%. Лучшая модель использует кварцевые купола и может измерять в пределах 1%.

        Интеллектуальный пиранометр
        Интеллектуальный пиранометр требует небольшого количества энергии, но дает преимущества по сравнению с традиционными пассивными приборами. Они имеют встроенную цифровую обработку сигналов и промышленный стандарт передачи данных RS-485 Modbus. Доступен ряд информации о состоянии и конфигурации, а приборы имеют индивидуальную адресацию, что обеспечивает возможность последовательного подключения в сетях и экономию на прокладке кабелей.

        Автор: Клайв Ли из Kipp & Zonen

        .

        Добавить комментарий

        Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *