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        全(quan)自動直接輻射傳感器:太陽輻射光照度和光強度的區別(bie)

        發布時間:2020-06-04

        太陽輻射光照度,即通常所說(shuo)得勒克司度(lux),表示(shi)被(bei)攝(she)主體表麵單位麵積上受到的光通量(liang)。1勒克司相當於1流明/平方米,即被(bei)攝(she)主體每平方米的麵積上,受距離一米、發光強度為1燭光的光源,垂直照射的光通量(liang)。光照度是衡量(liang)拍攝(she)環境的一個(ge)重要指標。

        全(quan)自動直接輻射傳感器


        全(quan)自动直接辐射传感器.jpg


        光強度 定義。 光是一種(zhong)輻射能,故(gu)各種(zhong)光源所發出的光能都有一定的強度。這種(zhong)光能的強度,就叫作“光強度”。它一般(ban)以(yi)燭光為計(ji)算單位。即以(yi)點燃(ran)一種(zhong)特製的鯨油(you)蠟燭,依它沿水平方向(xiang)的發光強度作為基數--1燭光。現(xian)在(zai)所用的以(yi)電源發光的光源,其光強度的計(ji)算單位仍以(yi)燭光為標準,稱作國(guo)際(ji)燭光。在(zai)習慣上我們稱瓦特。

        在(zai)光度學中是沒有“光強”這樣(yang)一個(ge)概念(nian)的。常用的光學量(liang)概念(nian)有發光強度、光照度、光出射度和光亮度。“光強”隻是一個(ge)通俗的說(shuo)法,很難(nan)說(shuo)對(dui)應哪(na)一個(ge)光度學概念(nian)。以(yi)上所說(shuo)的幾個(ge)概念(nian)都是有嚴格的物理定義的:

        1.發光強度:光源在(zai)單位立體角(jiao)內發出的光通量(liang),單位是坎德(de)拉,即每球麵度1流明。

        2.光照度:被(bei)照明麵單位麵積上得到的光通量(liang),單位是勒克斯,即每平方米1流明。

        3.光出射度:光源單位麵積上發出的光通量(liang),單位與光照度相同。

        4.光亮度:單位麵積上沿法線方向(xiang)的發光強度,或稱單位麵積在(zai)其法線方向(xiang)上單位立體角(jiao)內發出的光通量(liang),單位是尼特,即每平方米每球麵度1流明。

        由於發光強度、光亮度與方向(xiang)有關,容易推導出:各個(ge)方向(xiang)上光亮度相同的光源其發光強度是方向(xiang)的餘弦函(han)數,在(zai)法線方向(xiang)上發光強度最大,稱為餘弦輻射體,也叫朗伯光源。各個(ge)方向(xiang)上發光強度都相等的光源其光亮度就是不等的。

        發光強度、光出射度和光亮度都是表示(shi)光源的發光的發光特性的。樓上所說(shuo)考慮太陽到地球距離的平方是將(jiang)太陽當成點光源,利用地麵上的照度計(ji)算太陽的發光強度。而把太陽朝向(xiang)地球的這一麵作為一個(ge)麵光源,再(zai)除(chu)以(yi)這個(ge)麵積就是太陽在(zai)與地球連線方向(xiang)的光亮度。當然這與太陽直接發光的發光強度或光亮度相比(bi)是有下降的,因(yin)為太陽光經(jing)過大氣還要衰減的。

        這些光學量(liang)都用到光通量(liang),光通量(liang)是與輻射能通量(liang)相對(dui)應的光學量(liang),因(yin)為光是一種(zhong)電磁輻射。不同波長的電磁波1瓦的輻射能通量(liang)所相當的光通量(liang)是不一樣(yang)的,換算到光通量(liang)要考慮人(ren)眼的光譜靈敏(min)度曲(qu)線,即人(ren)眼對(dui)不同波長同樣(yang)的輻射能通量(liang)所感受到的光是不一樣(yang)的,如紅外光、微波、紫外光等人(ren)眼是看不見的,而400nm到760nm波長的可(ke)見光是人(ren)眼能看得見的。

        在(zai)物理光學中也提到“光強”,是用麥克斯韋方程組解出光的電矢(shi)量(liang),電場強度的平方就是物理光學中的光強,主要用於計(ji)算幹涉(she)、衍(yan)射效應得到的圖形。

        在(zai)光學各相關學科中光強度是一個(ge)比(bi)較(jiao)含糊的概念(nian),不同的分支有不同的說(shuo)法,有的等同於發光強度,有的等同於光照度,有的等同於光亮度。而光度學中這幾個(ge)概念(nian)是有嚴格的物理意義的。

        由於地麵上的照度是由天空及地球上整(zheng)個(ge)環境包括天空各部分的亮度、地麵上其他反射體反射、散射而得到的光亮度綜(zong)合(he)產生的照度,所以(yi)難(nan)以(yi)用一個(ge)直接的公式進行計(ji)算。不過可(ke)以(yi)借助(zhu)成像光學係統(tong)來實現(xian)您的想(xiang)法,可(ke)以(yi)用一個(ge)照相物鏡,或者(zhe)簡(jian)單點用一個(ge)放(fang)大鏡也行,將(jiang)某(mou)一部分光源例如天空或別(bie)的什麼成像於像麵上,將(jiang)照度計(ji)置於像麵測得照度E,則E=1/4*π*K*L*(D/f')2。公式中的2是平方,應該是上標的,這裏打不出來。K是光學係統(tong)的透過率,L就是你要求(qiu)的亮度,D是你的成像係統(tong)的通光口徑,f'是成像係統(tong)的焦(jiao)距。如果是照相物鏡,D/f'就是光圈(quan)數的倒(dao)數。利用這個(ge)公式就可(ke)以(yi)從照度換算到亮度。這個(ge)公式用於計(ji)算對(dui)無窮遠成像時像麵的照度或已知(zhi)照度反過來求(qiu)無窮遠物的亮度。

        太陽輻射光照強度(單位:lux)與太陽光輻射度(單位:W/m2)的轉換關係

        數據引自《照明手冊》

        太陽的幾個(ge)數據供(gong)參考:

        發光強度—2.838×10^(27)cd,

        亮度—1.865×10^(9)cd/m2,

        總發射光通量(liang)—3.566×10^(28)lm,

        太陽常數—1535w/ m2,(與太陽光垂直的平麵上的幅照度),

        大氣層外日光法線照度E0—126800 lx,

        太陽光直射時地麵法線照度Enz=E0×P,

        P—大氣透過率,(非常晴朗為0.85、普通晴天為0.75、雲塵多的晴天為0.55).

        幅(出)射度與照度是兩個(ge)不同的物理量(liang),賦值的對(dui)象不同,所以(yi)沒有確(que)定的轉換關係.



        
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