CZ200880A3 - Termoelektrický snímac efektivní hodnoty stereoinsolace - Google Patents
Termoelektrický snímac efektivní hodnoty stereoinsolace Download PDFInfo
- Publication number
- CZ200880A3 CZ200880A3 CZ20080080A CZ200880A CZ200880A3 CZ 200880 A3 CZ200880 A3 CZ 200880A3 CZ 20080080 A CZ20080080 A CZ 20080080A CZ 200880 A CZ200880 A CZ 200880A CZ 200880 A3 CZ200880 A3 CZ 200880A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sensor
- thermoelectric
- radiation
- sensor according
- stand
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 33
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 3
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 3
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004164 analytical calibration Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Termoelektrický snímac efektivní hodnoty stereoinsolace se skládá ze speciálne delené kovové trubice (1), kde jednotlivé cásti jsou spojeny vodicem (5 a 6) za vytvorení alespon jednoho termoclánku (2) v termobaterii, pricemž každý termoclánek (2) se skládá z cásti (3) s bílým povrchem a cásti (4) s cerným povrchem, celý snímac je chránen krytem (7), pricemž prívodní vodic (8) vede do zobrazovacího merícího zarízení, a snímac je prípadne pripevnen na stojanu (9). Tento snímac umožnuje prostorové snímání slunecní radiace a tedy mnohem presnejší merení v libovolném prostredí, vcetne porostu.
Description
Termoelektrický snímač efektivní hodnoty stereoinsolace
Oblast techniky
Vynález se týká termoelektrického snímače efektivní hodnoty stereoinsolace, což je technické zařízení umožňujícího měření energie záření v oblasti spektra vlnových délek a intenzit charakteristických pro sluneční záření s prostorovou všesměrovou citlivostí.
Dosavadní stav techniky
Měření slunečního záření je základní a principiálně důležitou součástí meteorologických a klimatologických informací. Absorbovaná energie záření Slunce (tj. rozdíl mezi dopadající a odraženou částí) jakékoliv těleso ohřívá. V meteorologii se tím stává zdrojem energie pro všechny následné procesy v atmosféře, hydrosféře i ve svrchní vrstvě pevného povrchu planety. Nerovnoměrný ohřev různých oblastí Země (určovaný zejména denní rotací a ročním oběhem okolo Slunce) je hnací silou všech aktuálních povětrnostních jevů (počasí) i spoluurčujícím komplexem faktorů vytvářejících podnebí neboli klima.
Exaktní měření složek slunečního záření (dopadajícího, rozptýleného, odraženého, absorbovaného, pronikajícího) jsou velmi náročná a nákladná, jak na technické vybavení, tak i na metodiku měření, kalibraci přístrojů a zpracování naměřených hodnot. Proto je hustota aktinometrických profesionálních stanic poměrně malá (v ČR asi 10 stanic v síti Českého hydrometeorologického ústavu) a časové řady dat jsou ve srovnání s jinými meteorologickými prvky krátké (v ČR má měření delší než padesát roků jen observatoř v Hradci Králové).
Pro účely studia globálního klimatu a makroklimatu se jednotlivé toky energie slunečního záření definují a také měří jako hustota zářivého toku dopadajícího na vodorovný povrch snímače. V technických disciplinách zejména v heliotechnice je obvykle měřena radiace dopadající na plochu orientovanou kolmo k paprskům přicházející od slunečního disku. Intenzita záření dopadající na obecně orientovanou plochu se zpravidla z měřených hodnot vypočítává.
V oblasti zemědělského výzkumu je sluneční záření (kromě energetického významu) primárním zdrojem energie pro produkci biomasy prostřednictvím fotosyntézy a tím zdrojem výroby potravin, krmiv i tepla. Dopadající sluneční záření na porost se z podstatné části odráží zpět do atmosféry, částečně se absorbuje a jistý podíl dále proniká do spodních vrstev porostu. Výsledné poměry jsou proto komplikované a vlastní radiační pole je silně nehomogenní. Značnou proměnlivost působí složitý denní chod intenzity záření, ovlivňovaný pohybem Slunce po obloze a oblačností. Detailní studium energetických i fyziologických procesů uvnitř porostu proto vyžaduje poměrně velký počet efektivních hodnot během celé doby vegetace, nejlépe získaný registrací všech složek slunečního záření v celém vertikálním profilu.
V posledních desetiletích se k měření slunečního záření v porostu používají trubicové solarimetry snímající střední efektivní intenzitu jak dopadající energie slunečního záření, tak i odražené energie záření od povrchu půdy a rostlin pod místem měření. Obě složky jsou snímány na horizontálně orientované ploše solarimetru. Z takto získaných hodnot je možné stanovit množství a formu využité solární energie porostem v průběhu času vztažených k vodorovné ploše v dané výšce měření.
Komplexní studium tepelné bilance životního prostředí je podmíněno spolehlivými kvantitativními informacemi o slunečním záření, jeho proměnlivosti v čase i prostoru, transformaci vlivem odrazu a absorpce, a tím i podílu na ohřívání aktivního povrchu. Všeobecné studium energie slunečního záření má proto nezastupitelnou roli nejen při hodnocení efektivity produkce biomasy zemědělských plodin, lesních ekosystémů, ale i při ochraně a tvorbě životního prostředí v podmínkách predikovaných změn klimatu. Problematika stereoínsolace nebyla dosud studována, protože nejsou k dispozici vhodné snímače efektivní hodnoty pro použití v porostech.
□ ··«··» · · ·
J *4« ·· ·»·· ·· ·♦
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky odstraňuje termoelektrický snímač efektivní hodnoty stereoinsolace podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se snímač skládá z dělené kovové trubice, kde jednotlivé části jsou spojeny vodičem za vytvoření alespoň jednoho termočlánku v termobaterii, přičemž každý termočlánek se skládá z části s bílým povrchem a části s černým povrchem, celý snímač je chráněn krytem, přičemž přívodní vodič vede do zobrazovacího měřícího zařízení. Snímač je možné připevnit na stojan.
Termoelektrický snímač podle vynálezu se dále vyznačuje tím, že dělená kovová trubice je z mědi nebo železa nebo hliníku.
Termoelektrický snímač podle vynálezu je též vyznačen tím, že vodič mezi termočlánky v termobaterii je z konstantanu.
Termoelektrický snímač podle vynálezu se ještě vyznačuje tím, že kryt je skleněný.
Termoelektrický snímač podle vynálezu má citlivou plochou ve tvaru protáhlého tenkého válce, čímž se podstatně odlišuje od dosud používaných obdobných snímačů. To umožňuje měření ve studovaném prostředí bez narušení jeho přirozené struktury a tím i ovlivnění radiačního pole.
Hlavní výhodou navrhované konstrukce termoelektrického snímače podle vynálezu je integrální prostorová citlivost k dopadajícímu záření ze všech směrů (stereoinsolace), tzn. reagující i na podíl zářivé energie, který vznikne rozptylem a mnohonásobným odrazem v porostu, který je nedílnou a také využívanou součástí slunečního záření.
Výsledky zkušebních měření navazují na dlouholeté praktické zkušenosti pracoviště dokumentované řadou oponovaných prací publikovaných v ČR a v zahraničí a ve srovnání s dosavadními znalostmi lze předpokládat, že získané údaje budou podnětem k principiálně novému širšímu pohledu na fytoaktinometrické studie a tím i využívání obnovitelných zdrojů energie.
• φ · φ • φ φ φ φ φ φ φ
Efektivní hodnota měřené stereoinsolace je dána délkou snímače a úzce souvisí s nehomogenitou pole zářivé energie a je do značné míry volitelná (typické hodnoty pro většinu zemědělských plodin 1 až 2 m).
Vlastní snímač je tvořen určitým počtem termočlánků v termobaterii snímající teplotní rozdíl mezi ozářenými plochami s odlišnou absorpční schopností pro sluneční záření. Jednotlivé aktivní sekce termobaterie, tedy termočlánky, jsou tvořeny částí kovové trubice upravené do charakteristického tvaru a vzájemným propojením vodičem z komplementárního kovu tvořícího termočlánky. Povrch vytvořené termobaterie je následně upraven tak, aby jednotlivé spoje byly sériově napojeny na plochy s rozdílnou absorpční schopností.
Termoelektrický snímač podle vynálezu je v optimálním případě dlouhý 1 až 2 m a obsahuje 10 až 30 aktivních termočlánků 2, každý s částí 3 s bílým povrchem a částí 4 s černým povrchem. Termočlánky 2 jsou sériově propojeny do termobaterie. Je nutné, aby dělená kovová trubice 1 byla z vodivého kovu, jako je měď, železo nebo hliník a propojovací komplementární vodič 5 a 6_mezi termočlánky 2 byl ze slitiny konstantan. Napěťová citlivost snímače podle vynálezu je srovnatelná s průmyslově vyráběnými aktinometrickými snímači, tj. řádově milivolty při plném ozáření běžně se vyskytujícími toky slunečního záření, vnitřní odpor snímače je malý, řádově ohmy až desítky ohmů, jako vhodné indikační zařízení (univerzální) slouží galvanoměry, registrační přístroje, dataloggery, měřící ústředny. Kalibrace snímače podle vynálezu se provádí metodou „slunce - stín“ podle kalibračních standardů World Meteorological Organization nebo Národního radiačního centra ČHMÚ v Hradci Králové, Dělená kovová trubice 1 je opatřena trubicovým krytem 7, zejména skleněným, chránícím citlivé plochy termočlánků 2 z bílých částí 3 a černých částí 4 proti vodě a znečištění prachem a odstraňuje i vliv infračervené dlouhovlnné složky záření okolních těles. Prostorové uspořádání snímače podle vynálezu výhodně umožňuje integrální prostorovou citlivost k dopadajícím a odraženým radiačním tokům ze všech směrů ve spektru vlnových délek typických pro sluneční záření. Získané
- 2MÉNÉNÝ . .
--LIST• ·
4 · · é · ·*·« ·♦·· · ·· ··♦* «· ·· hodnoty je možné odečítat na měřícím zařízení připojeném pomocí přívodních kabelů 8 ke snímači. Snímače je možné umístit kdekoliv, např. do porostu pomocí jednoduchých stojanů 9.
Na přiloženém výkresu je na obr. 1 schématicky znázorněn celý snímač podle vynálezu při měření v porostu v porovnání s dosavadními snímači, kde značí 1 - termoelektrický snímač prostorové stereoinsolace podle vynálezu, 2 - liniový solarimetr v pozici pro měření odraženého záření, pro měření globálního záření byl otočen citlivou plochou o 180°, 3 - další snímače na měření radiace. Na obr. 2 je schéma snímače podle vynálezu, na obr. 3 je fotografie snímače podle vynálezu. Na obr. 4 je graf 1, který uvádí hodnoty globálního záření snímané liniovým solarimetrem v porostu kukuřice nad povrchem půdy, v porostu ve výšce cca 1m a nad porostem, místem měření byla Praha 6 - Suchdol, 6. až 7. 8. 2007. Na obr. 5 je graf 2, který uvádí sluneční záření naměřené termoelektrickým snímačem podle vynálezu v porostu kukuřice nad povrchem půdy, v porostu ve výšce cca 1 m a nad porostem, místem měření byla Praha 6 - Suchdol, 6. až 7. 8. 2007. Na obr. 6 je tabulka 1 s hodnotami ze základního statistického porovnání obou souborů získaných pomocí dvou odlišných typů snímačů (globální záření - liniový solarimetr, stereoinsolace - termoelektrický snímač podle vynálezu).
Následující příklad provedení termoelektrický snímač podle vynálezu pouze dokládá, aniž by ho jakkoliv omezoval.
Příklad provedení
K měření byl připraven termoelektrický snímač ve tvaru dlouhého úzkého válce. Skládal se z měděné dělené trubice 1 o délce 1 m, na které bylo umístěno 12 aktivních termočlánků 2 v termobaterii. Každý termočlánek 2 se skládal z části 3 s bílým povrchem a části 4 s černým povrchem, přičemž propojení mezi termočlánky 2 bylo provedeno konstantanovým vodičem 5 a 6. Snímač podle vynálezu byl pomocí přívodního vodiče 8 spojen s ^Měněný * » · · » » · · * v · • · 9« · · · ΦΦ • Φ ΦΦΦ φ φ φ φ φ φ 6· Φ ΦΦΦ φΦφφ • ΦΦΦ · ΦΦ ΦΦΦΦ ΦΦ φφ galvanoměrem. Pro dokonalou ochranu proti prachu a vlhkosti bylo vše uloženo do dlouhého skleněného krytu 7 a snímač byl upevněn na stojanu 9.
Měření probíhalo v několika patrech vzrostlého porostu kukuřice s kontrolním použitím liniového solarimetru (AO170402) a nově s termoelektrickým snímačem podle vynálezu, který snímal efektivní hodnoty stereoinsolace slunečního záření dopadajícího ze všech stran na válcovou plochu. Umístění obou snímačů v horním patře porostu, resp. nad porostem jsou na obr. 1.
Rozdíly mezi získanými výsledky jsou patrné na grafech 1 a 2 na obr. 3 a ve statistickém porovnání v tabulce 1.
Získané a zpracované výsledky dokumentují kvalitativně nový pohled, který se liší od standardních aktinometrických údajů z měření liniovými snímači s plošným povrchem. Lze předpokládat přehodnocení řady dříve získaných výsledků radiačních měření v oblasti slunečního záření, kdy právě určitá rozporná zjištění při měření podmínek porostového mikroklimatu byla podnětem pro vznik snímače podle vynálezu.
Průmyslová využitelnost
Termoelektrický snímač efektivní hodnoty stereoinsolace má integrální prostorovou citlivost k dopadajícím a odraženým radiačním tokům ze všech směrů ve spektru vlnových délek typických pro sluneční záření, což umožňuje lepší využívání perspektivních obnovitelných zdrojů energie.
Vysvětlení vztahových značek, použitých v textu
- dělená kovová trubice
- termočlánek, sériově zapojený do termobaterie
- část s bílým povrchem
- část s černým povrchem
- vodič z konstantanu spojující termočlánky
- vodič z konstantanu spojující termočlánky ^ZMĚNĚNÝ
- kryt ve tvaru trubice
- přívodní vodič
-stojan
Claims (4)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Termoelektrický snímač efektivní hodnoty stereoinsolace, vyznačující se tím, že se snímač skládá z dělené kovové trubice (1), kde jednotlivé části jsou spojeny vodičem (5 a 6) za vytvoření alespoň jednoho termočlánku (2) v termobaterii, přičemž každý termočlánek (2) se skládá z části (3) s bílým povrchem a části (4) s černým povrchem, celý snímač je chráněn krytem (7), přičemž přívodní vodič (8) vede do zobrazovacího měřícího zařízení, a snímač je případně připevněn na stojan (9).
- 2. Termoelektrický snímač podle nároku 1, vyznačující se tím, že dělená kovová trubice (1) je z mědi nebo železa nebo hliníku.
- 3. Termoelektrický snímač podle nároku 1, vyznačující se tím, že vodič (5 a 6) mezi termočlánky (2) v termobaterii je z konstantanu.
- 4. Termoelektrický snímač podle nároku 1, vyznačující se tím, že kryt (7) je skleněný.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2008-80A CZ304800B6 (cs) | 2008-02-13 | 2008-02-13 | Termoelektrický snímač efektivní hodnoty stereoinsolace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2008-80A CZ304800B6 (cs) | 2008-02-13 | 2008-02-13 | Termoelektrický snímač efektivní hodnoty stereoinsolace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ200880A3 true CZ200880A3 (cs) | 2009-08-26 |
| CZ304800B6 CZ304800B6 (cs) | 2014-10-29 |
Family
ID=40986365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2008-80A CZ304800B6 (cs) | 2008-02-13 | 2008-02-13 | Termoelektrický snímač efektivní hodnoty stereoinsolace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304800B6 (cs) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3098380A (en) * | 1960-09-06 | 1963-07-23 | Wisconsin Alumni Res Found | Radiation measuring device |
| US3131304A (en) * | 1961-03-24 | 1964-04-28 | Armstrong Cork Co | Differential radiometer for sensing net rate of heat exchange |
| FR2105436A5 (cs) * | 1970-09-07 | 1972-04-28 | Commissariat Energie Atomique | |
| RU2180098C2 (ru) * | 2000-02-29 | 2002-02-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Устройство определения интенсивности инфракрасного облучения |
-
2008
- 2008-02-13 CZ CZ2008-80A patent/CZ304800B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ304800B6 (cs) | 2014-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kipp et al. | The performance of active spectral reflectance sensors as influenced by measuring distance, device temperature and light intensity | |
| Cabrera‐Bosquet et al. | High‐throughput estimation of incident light, light interception and radiation‐use efficiency of thousands of plants in a phenotyping platform | |
| Sauer et al. | Radiation balance and evaporation partitioning in a narrow-row soybean canopy | |
| Michel et al. | Performance and uncertainty of CNR1 net radiometers during a one-year field comparison | |
| Anthoni et al. | Variation of net radiation over heterogeneous surfaces: measurements and simulation in a juniper–sagebrush ecosystem | |
| Jin et al. | In situ calibration of light sensors for long-term monitoring of vegetation | |
| Pereira et al. | Evaporation of intercepted rainfall from isolated evergreen oak trees: Do the crowns behave as wet bulbs? | |
| Muñoz-García et al. | Low-cost irradiance sensors for irradiation assessments inside tree canopies | |
| Kim et al. | Calibration of the pyranometer sensitivity using the integrating sphere | |
| Freitas et al. | Experimental performance of commercial OPV panels tested outdoor | |
| CN101251417B (zh) | 半球形天空亮度测量仪器 | |
| CZ200880A3 (cs) | Termoelektrický snímac efektivní hodnoty stereoinsolace | |
| Hangs et al. | A simple technique for estimating above-ground biomass in short-rotation willow plantations | |
| CZ18667U1 (cs) | Termoelektrický snímač efektivní hodnoty stereoinsolace | |
| Pieri | Modelling radiative balance in a row-crop canopy: cross-row distribution of net radiation at the soil surface and energy available to clusters in a vineyard | |
| Hicks et al. | Heat and momentum transfer characteristics of adjacent fields of soybeans and maize | |
| Abdel-Ghany et al. | Convective heat transfer coefficients between horizontal plastic shading nets and air | |
| ES2579208B1 (es) | Sistema y método de detección de radiación incidente sobre un receptor solar | |
| Dawson | Likely effects of standing and lying on the radiating heat load experienced by a resting kangaroo on a summer day | |
| Abdel-Ghany et al. | Methods for determining the temperature of a plastic net under solar and thermal radiation conditions | |
| CZ2008110A3 (cs) | Termoelektrický snímac efektivní hodnoty prostorové radiacní bilance | |
| Wang et al. | Assessing the Influence of Urban Lights on Night Sky Brightness with a Smartphone | |
| Engin et al. | Design of a plant leaf area meter using PV cell and embedded microcontroller | |
| KR101369925B1 (ko) | 태양전지를 이용한 간이 알베도 측정장치 | |
| Romano et al. | A method to implement a monitoring system based on low-cost sensors for micro-environmental conditions monitoring in greenhouses |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20150213 |