Устройство для измерения пространственной освещенности Советский патент 1993 года по МПК G01J1/04 

Изобретение относится к области фотометрии и может быть использовано при измерении освещенности объектов, находящихся в условиях естественного и искусственного освещения, в частности для измерения пространственной освещенности в растениеводстве и светотехнике.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и повышение точности измерений.

: На чертеже схематически представлено заявляемое устройство. На фиг. 1 сферическая насадка, вид сбоку, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - схема взаимного расположения регистрируемого светового потока и приемной площадки фотоприемника..

Устройство содержит фотоприемник 1, приемная площадка 2 которого помещена в сферическую насадку, поверхность сферической насадки 3 разбита на двенадцать одинаковых сферических пятиугольников. Сферическая насадка изготовлена из молочного стекла. На пятиугольниках фиг. 1 показаны различные варианты нанесенных покрытий из непрозрачной краски, соответственно в виде диафрагмы (обеспечивающей диафраг- мирование световых потоков в пределах каждого правильного сферического пятиугольника): сетки, отдельных пятен, фигур и т.д. На пятиугольник 4 покрытие не нанесено, т.к. в пределах этого пятиугольника пропускание насадки имеет наименьшее значение.

Устройство подготавливалось к работе следующим образом: сферическая насадка диаметром 80 мм разбивалась на 12 одинаковых пятиугольников таким образом, что один пятиугольник совпадал с приемной площадкой 2 фотоприемника 1, затем с помощью излучателя интегрального равномерного светового потока, в качестве которого брался источник ОД-20Э с кварцевым световодом и пятиугольной насадкой, проводилось облучение каждого пятиугольника насадки таким образом, что ось светоVI

О

00 СЬ

СО

со

вого потока совпадала с центром насадки и центром облучаемого пятиугольника, и снимались показания фотоприемником в качестве которого брался фотодиод ФД-24К, т.е. определялся средний коэффициент пропускания в относительных единицах для каждого сферического пятиугольника, результаты сведены в табл. 1.

Далее определялась величина облученности, регистрируемая фотоприемником 1, в параллельном пучке света с диаметром 100 мм, ось которого поочередно совмещалась с центром каждого сферического пятиугольника и центром насадки, полученные значения в относительных единицах сведены в табл. 2.

Затем, принимая за базу первый пятиугольник с минимальным коэффициентом пропускания (фиг, 1 № 4) и используя выражение (8) были рассчитаны площадки светофильтров для каждого пятиугольника.

Для простоты светофильтры были выполнены в виде круглых дисков, которые были нанесены на центральную часть каждого пятиугольника. Далее были проведены повторные измерения в пучке света с диаметром ТОО мм, результаты которых были сведены в таблицу 3.

Для испытаний была выбрана сферическая насадка, у которой анизотропия поверхности при работе в широком пучке с диаметром 100 мм доходила до 4,8%. После нанесения светофильтров с соответствующая максимальная анизотропия составляет 1,4%.

Устройство работает следующим образом, насадка помещается на площадке, где требуется измерение пространственной освещенности, например в теплице на высоте кроны растений, т.к. листья воспринимают световые потоки не только из верхней полусферы, где расположены источники искусственного освещения и остекление, пропускающее естественные световые потоки, но и из нижней полусферы - отраженные световые потоки.

При перемещении солнца основной Световой поток будет попадать на различные сферические пятиугольники поверхности сферической насадки 3, при этом будет постоянно регистрироваться объективная величина пространственной освещенности, т.е. наличие корректирующих светофильтров позволяет устранить зависимость показаний фотоприемник 1 от условий падения света на сферическую насадку 3.

Применение заявляемого устройства позволит получать объективные данные о величине пространственной освещенности, что особенно важно в растениеводстве для

правильного подбора источников искусственного освещения, расположения растений, селекционной работы и т.д,

Техническим преимуществом заявляемого устройства по сравнению с прототипом является более высокая точность измерения, за счет новой конструкции, в том числе за счет использования корректирующих светофильтров.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения пространственной освещенности, содержащее фотоприемник и полую сферическую рассеивающую насадку из светопроницаемого материала, при этом участок внутренней поверхности

насадки представляет собой приёмную площадку фотоприемника, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено фильтрами для коррекции пропускания, выполненными на

участках внешней поверхности насадки, представляющей собой п одинаковых площадок в виде правильных сферических многоугольников, причем площадь фильтров определяется из соотношения

..-

Рп S 1

(Qn).(1 -p)+pA -.

Г l(7rf(0t)-(1 /D)+pA J

где Pn - площадь фильтра, выполненного на n-й площадке;.

S - площадь каждого сферического многоугольника;

г 1 и г п - коэффициенты пропускания соответственной первой и n-й площадок;

f (в ) и f (Or) индикатрисы яркости в направлении пропускания;

О - угол между нормалью к центру внутренней поверхности рассматриваемой многоугольной площадки и прямой, соединяющей центры внутренней поверхности рассматриваемой площадки и приемной площадки фотоприемника;

р - коэффициент отражения внутренней поверхности насадки;

А - постоянная величина для данной насадки.

2. Устройство поп, 1,отличающее- с я тем, что фильтры выполнены в виде

сетки из светонепроницаемого материала.

Т-а б л и ц а 1

Использование: при измерении oceej щенности объектов, находящихся в условиях естественного и искусственного освещения. Сущность изобретения: устройство,, содержащее фотоприемник и полую сферическую насадку, рассеивающую и светопроницаемую, у которой участок внутренней поверхности выполнен в виде приемной площадки фотоприемника, снабжено корректирующими светофильтрами, причем поверхность сферической насадки разбита на п одинаковых площадок, каждая из которых представляет собой правильный сферический т-угольник. 3 табл. 3 ил.

№rwm/h угольн.

1

Таблица2

ТаблицаЗ

8

10

11

г