ITBO20100361A1 - Sistema opto-elettronico per misure radiometriche. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

"SISTEMA OPTO -ELETTRONICO PER MISURE

RADIOMETRICHE"

La presente invenzione riguarda un sistema optoelettronico per misure radiometriche ed in particolare un sistema in grado sia di effettuare misurazioni di irradianza solare diretta, sia di valutare la precisione con cui l'asse ottico di riferimento di tale strumento à ̈ orientato verso il Sole.

Alcuni sistemi solari, fotovoltaici o termici, vengono movimentati da apposite strutture meccaniche in modo che essi siano orientati sempre perpendicolarmente alla direzione della radiazione solare, permettendo quindi una più efficace raccolta della potenza emessa dal Sole. I sistemi solari fotovoltaici e termici sono volti a convertire la radiazione solare in energia elettrica o termica. Detti sistemi vengono comunemente esposti alla radiazione solare orientando la loro superficie attiva verso sud e inclinandoli di un opportuno angolo (detto elevazione) rispetto all'orizzonte, in modo da ottimizzare l'angolo tra la radiazione solare e la perpendicolare alla superficie attiva. Questa soluzione permette di massimizzare l'efficienza di raccolta della radiazione solare nelle ore di maggiore irraggiamento. In alcuni casi i sistemi solari vengono montati su strutture meccaniche o elettromeccaniche in grado di inseguire il Sole nel suo moto apparente, e quindi permettono a tali sistemi di essere sempre orientati perpendicolarmente alla radiazione solare diretta, ovvero alla radiazione che giunge direttamente dal disco solare. Anche questa soluzione permette di massimizzare l'efficienza di raccolta della radiazione solare nell'arco dell'intera giornata. Alcuni particolari sistemi solari detti "a concentrazione" fanno uso di sistemi ottici quali lenti o specchi per concentrare la radiazione solare su elementi attivi di piccola dimensione. Tali elementi attivi possono essere celle fotovoltaiche capaci di generare energia elettrica, oppure ricevitori termici capaci di convertire la radiazione solare in calore.

In entrambi i casi, il sistema ottico di concentrazione permette di raccogliere molto efficacemente solo la radiazione solare che cade all'interno di un cono la cui semi-apertura à ̈ detta "accettanza" angolare. L'asse di tale cono à ̈ tipicamente definito asse ottico del sistema. Rispetto ai sistemi solari piani, i sistemi solari a concentrazione hanno una accettanza angolare estremamente ridotta e per garantire l'ottimale efficienza di raccolta à ̈ indispensabile che l'asse ottico del sistema sia precisamente allineato alla direzione da cui provengono i raggi solari.

La necessità del corretto allineamento con la radiazione solare risulta valida anche nel caso di sistemi solari piani. I sistemi di inseguimento solare sono tipicamente dotati di sistemi elettronici di controllo per fornire indicazioni agli attuatori e permettere ai sistemi di conversione di trovarsi costantemente all'angolo ottimale di inclinazione, ovvero ad allineare 1'asse ottico dei sistemi con la direzione da cui provengono i raggi solari. Tali sistemi elettronici di controllo possono fare uso delle coordinate astronomiche (effemeridi) del Sole per un dato giorno e per una data ora, oppure utilizzare sensori di allineamento che forniscono una indicazione diretta dell'inclinazione rispetto alla direzione della radiazione solare.

La precisione tipica dei sistemi di inseguimento dipende fortemente dalla tipologia dei sistemi di conversione utilizzati: nel caso in cui al sistema di inseguimento vengano accoppiati pannelli piani, sia fotovoltaici sia termici, l'errore tollerabile à ̈ tipicamente di alcuni gradi, mentre nel caso di sistemi a concentrazione l'errore tollerabile à ̈ tipicamente di qualche decimo di grado .

I produttori di sistemi ad inseguimento solare sono soliti specificare la precisione con la quale il sistema à ̈ in grado di allinearsi alla direzione della radiazione solare, ma molto raramente vengono fornite prove strumentali di questa indicazione. In più, l'errore di allineamento può dipendere da condizioni ambientali (carico vento, deformazioni termiche, nubi) o da condizioni contingenti (polvere accumulata sui sensori ottici di posizionamento, errori nell'orario utilizzato per il calcolo delle effemeridi solari).

L'utilizzo di uno strumento preposto alla misura della precisione angolare con la quale il sistema di movimentazione insegue il Sole à ̈ quindi di estrema importanza per fornire una indicazione quantitativa dell'errore commesso e dell'andamento temporale di tale errore, in modo da poterlo correlare a particolari condizioni ambientali o contingenti.

Esistono in commercio alcuni strumenti che forniscono questa misura e fanno uso in alcuni casi di sensori CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) o CCD (charge coupled device), in altri casi vengono anche usati dispositivi PSD (position sensitive device).

Questi strumenti non permettono tuttavia di fornire una indicazione della irradianza solare diretta, ovvero della intensità luminosa che proviene direttamente dal disco solare, e quindi non consentono di valutare la perdita di potenza conseguente ad un determinato errore nell'allineamento dei sistemi di conversione con la radiazione solare incidente. Questa limitazione à ̈ dovuta al fatto che l'elemento sensibile dei sensori CMOS, CCD o PSD à ̈ tipicamente realizzato in silicio e la misura della intensità luminosa avviene quantificando la carica foto-generata da componenti elettronici miniaturizzati detti foto-diodi.

Per una loro caratteristica intrinseca, i fotodiodi hanno una curva di risposta spettrale che non può essere costante su tutto lo spettro; essi, infatti, una volta esposti a radiazione luminosa ad ampio spettro come quella solare, danno una risposta mediata dalla loro curva di sensibilità. In particolare i fotodiodi in silicio non possono convertire in cariche elettriche, e quindi in segnale utile, la radiazione luminosa con lunghezza d'onda superiore a 1200 nm mentre lo spettro della radiazione solare si estende anche nel lontano infrarosso, ovvero a lunghezze d'onda superiori.

Anche le lunghezze d'onda relativamente corte (al di sotto di 500 nm) non vengono convertite efficacemente dal silicio. Questo fa si che il segnale elettrico in uscita dal generico dispositivo costituisca una indicazione media della intensità della radiazione incidente all'interno di una particolare banda spettrale ma non permette di misurare precisamente l'intensità radiante su tutto lo spettro di emissione della sorgente solare .

Secondo quanto noto, la misura della radiazione solare diretta avviene tipicamente per mezzo di uno strumento esterno detto pireliometro, il quale à ̈ dotato di un sensore ad ampio spettro (termopila) e permette di misurare direttamente l'intensità della radiazione incidente all'interno di un cono di apertura complessiva di circa 6 gradi. Analogamente ai sensori di puntamento, questi strumenti vengono fissati solidalmente alla struttura meccanica di inseguimento ed allineati con l'asse ottico dei sistemi di conversione solare. Trattandosi di uno strumento separato dal sensore di puntamento esiste la necessità di effettuare un allineamento preciso tra i due in modo che le misure radiometriche di intensità radiante (irradianza) siano coerenti con le misure della precisione di inseguimento. In altre parole, gli strumenti per la rilevazione della precisione di inseguimento solare fanno tipicamente uso di sensori di posizione (CCD, CMOS o PSD) che, per loro caratteristiche intrinseche, non possono fornire misurazioni radiometriche precise della intensità luminosa incidente sul sensore. Tali sensori a semiconduttore, basati sull'effetto fotoelettrico, convertono una porzione dei fotoni incidenti in cariche elettriche costituendone il segnale utile. Le diverse lunghezze d'onda incidenti sulla superficie attiva di tali sensori vengono convertite con efficienza diversa e, a parità di intensità radiante, danno quindi una risposta elettrica diversa. La curva che descrive il rapporto tra corrente elettrica generata e la potenza ottica incidente in funzione della lunghezza d'onda à ̈ detta curva di risposta spettrale del dispositivo.

Nel caso di dispositivi al silicio la curva di risposta spettrale si estende tipicamente da 400 nm a 1000 nm. Il segnale in uscita da questi dispositivi à ̈ matematicamente descritto dall'integrale del prodotto tra la curva di risposta spettrale del dispositivo e la densità spettrale di potenza della radiazione incidente. Per la natura intrinseca della funzione integrale non à ̈ possibile, a partire dal segnale in uscita da detti dispositivi semiconduttori, risalire alla distribuzione spettrale della radiazione incidente. Come conseguenza di ciò, il segnale elettrico in uscita da un dispositivo a semiconduttore non può identificare univocamente l'intensità della radiazione incidente a meno che non si conosca perfettamente lo spettro della radiazione luminosa e la curva di risposta spettrale del dispositivo.

E' noto che la radiazione solare che giunge sulla superficie terrestre subisce variazioni diurne e stagionali della densità spettrale di potenza per effetto dell'assorbimento e della diffusione da parte dei gas, del vapor d'acqua e delle polveri presenti nell'atmosfera.

Per effettuare una misura precisa della irradianza diretta occorre fare uso di un sensore a largo spettro, come la termopila, utilizzata ampiamente dei piranometri e pireliometri. Questo tipo di sensore ha una risposta spettrale praticamente costante su tutta la gamma di lunghezze d'onda che va da 300 nm a 2800 nm.

Per effettuare una precisa misura di intensità radiante à ̈ altresì possibile utilizzare uno "spettroradiometro" calibrato, ovvero uno strumento che fornisce la curva della densità spettrale di potenza in funzione della lunghezza d'onda. L'integrale della densità spettrale di potenza esteso, almeno in linea di principio, su tutte le lunghezze d'onda fornisce la irradianza sul piano del sensore.

Nel caso lo spettro della radiazione da misurare presenti una certa regolarità e le sue variazioni non siano completamente arbitrarie, non à ̈ necessario effettuare misure di densità spettrale di potenza con intervalli di lunghezze d'onda estremamente ridotti (come nel caso degli spettro-radiometri basati su elementi dispersivi o diffrattivi), ma à ̈ sufficiente effettuare un numero ridotto di misurazioni monocromatiche per risalire ad una descrizione attendibile del contenuto energetico dello spettro in esame. Ovviamente, perché il calcolo della irradianza totale sia preciso occorre che tali misurazioni vengano condotte su un ampia banda di lunghezze d'onda in modo da comprendere la banda ultravioletta dello spettro, la banda visibile e l'ampia banda infrarossa.

Il documento CN101398301 descrive un'apparecchiatura di misurazione della precisione di inseguimento per un sistema fotovoltaico di inseguimento a due assi.

La luce incidente viene convogliata mediante una guida di luce, ed attraverso un vetro sintetico, su di un bersaglio semitrasparente sul quale sono disposti diverse corone circolari concentriche indicanti ognuno diversi gradi di precisione nella misurazione di tracking del Sole. Questo apparato può essere montato direttamente sul sistema fotovoltaico e può dare una misura della precisione dell'inseguimento del Sole in base al punto del bersaglio in cui va ad incidere la luce .

Il documento CN 201043889 descrive un trasduttore della posizione del Sole ad alta precisione composto da una lente convessa, un diodo fotosensibile o una fotocellula ed un circuito di elaborazione del segnale. L'immagine del Sole formata dalla lente convessa, viene convogliata sulla fotocellula o sul diodo fotosensibile, questo permette al circuito di processare la posizione del Sole. Questo sistema, applicato ai sistemi fotovoltaici permette di inseguire la posizione del Sole. Nella descrizione del brevetto in questione, non si fa riferimento alla precisione che à ̈ in grado di fornire; US 2010/0000517 (A1) descrive un sistema in cui viene analizzata la luce solare per individuarne ed isolarne la parte di radiazione diretta per l'inseguimento solare. La luce incidente, proveniente da diverse direzioni, incide su polarizzatori con angoli diversi per determinarne l'energia di radiazione. Successivamente la luce viene filtrata con filtri interierenziali per isolare la radiazione solare diretta. Infine la luce attraversa una lente sferica per incidere su una configurazione di celle a quattro quadranti, questo permette di allineare un sistema di raccolta della radiazione solare in modo da ricevere la radiazione diretta. Questo apparato non à ̈ uno strumento di misura, ma un sensore di posizione che permette di allineare un sistema con la direzione della radiazione proveniente dal Sole.

Il documento CN101329583 descrive un dispositivo automatico di tracciamento solare composto da: un sensore di posizione solare PSD (Position Sensor Detector), un chip DS1302 che fornisce ora e data in tempo reale, un circuito di elaborazione del segnale, un microcomputer per il controllo del chip, un meccanismo di inseguimento. Il PSD à ̈ un fotodiodo segmentato con l'area sensibile divisa in più zone. In base alla zona colpita, si riesce a risalire alla deflessione del fascio e conseguentemente allo spostamento del supporto riflettente .

Il documento US2008029652 (A1) descrive un sensore solare per il mantenimento dell'assetto di un satellite con l'utilizzo di un sensore APS (Active Pixel Sensor) come rivelatore. L'apparecchiatura à ̈ così composta: un diaframma, un sensore APS, unità di rilevamento, unità di elaborazione ed interfaccia. Il diaframma à ̈ in questo caso una maschera ricavata in un wafer di silicio da 300 micron. L'immagine del Sole incide sul sensore dopo essere passata attraverso la maschera posta a 3,5mm dal sensore. Un'immagine dei vari spot solari si forma così sul sensore. L'unità di rilevamento con il sensore CMOS APS, à ̈ programmata per fornire il valore di grigio di ogni pixel dell'immagine acquisita attraverso la maschera. L'unità di elaborazione analizza le coordinate di ogni pixel sull'APS e, sulla base di questo dato e sul livello di grigio di ogni pixel, elabora l'angolo di assetto che viene successivamente trasferito al computer tramite l'interfaccia. Le dimensioni di questo apparato sono 85x85x45 mm, un peso di 250g. L'accuratezza à ̈ di 0.05 in FOV di 120 x 120, il rate di update à ̈ 10hz. Per applicazioni nel campo dei satelliti sono richiesti un FOV ampio, un peso contenuto e un'ottima precisione nella determinazione dell'assetto del satellite o del rover .

Il documento US3876880 descrive un piranometro per la misura della radiazione solare globale all'interno dello spettro solare. Questo strumento consta di tre teste di misura cioà ̈ rivelatori termoelettrici con filtri emisferici disposti in maniera concentrica. Ad ogni rivelatore à ̈ accoppiato un filtro selettivo per le lunghezze d'onda nel campo dell'infrarosso, del visibile e dell'ultravioletto rispettivamente per coprire l'intero spettro della radiazione solare. Tale strumento à ̈ dotato di un sistema di ventilazione per prevenire il surriscaldamento dovuto all'assorbimento della lunghezze d'onda maggiori.

Il documento US5455415 descrive un sensore di insolazione dalle dimensioni compatte che individua una direzione principale di insolazione e di intensità in conformità alle condizioni atmosferiche. Viene trasmessa solo una parte del fascio incidente su una superficie predeterminata distanziata di una quantità nota, la quale à ̈ ricoperta di un film per conversione fotoelettrica costituito da semiconduttori. Il fascio incidente sulla superficie genera quindi un segnale elettrico corrispondente alla posizione di ricezione della luce, determinandone il centro di intensità. Queste informazioni vengono utilizzate per la correzione di un sistema di condizionamento in base alla direzione principale di insolazione.

In questo contesto, il compito tecnico precipuo della presente invenzione à ̈ proporre un sistema optoelettronico di misura che consenta di ovviare ai suddetti inconvenienti.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ proporre un sistema opto-elettronico di misura che permetta di fornire, grazie ad una apposita calibrazione spettro-radiometrica, sia una precisa indicazione della intensità solare diretta (irradianza) su tutto lo spettro solare, sia una misura della precisione con cui l'asse ottico del sistema à ̈ allineato rispetto alla direzione da cui provengono i raggi solari.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ offrire la possibilità di integrare la misura della precisione di puntamento e la misura della irradianza in un unico strumento evitando l'utilizzo di due strumenti separati (sensore di puntamento e pireliometro) e permettendo inoltre di ottenere indicazioni aggiuntive derivanti dall'elaborazione delle immagini raccolte.

II compito tecnico precisato ed almeno gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un sistema opto-elettronico di misura comprendente le caratteristiche tecniche esposte nelle rivendicazioni annesse.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un sistema opto-elettronico di misura dell'irradianza solare come illustrato negli uniti disegni in cui:

la figura 1 illustra un sistema di misura secondo la presente invenzione in una vista laterale schematica con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre; la figura 2 illustra un particolare del sistema di figura 1 in una vista prospettica schematica;

la figura 3 illustra un sistema opto-elettronico di misura secondo la presente invenzione in una seconda forma realizzativa in una vista laterale schematica con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre; - la figura 4 illustra un sistema opto-elettronico di misura secondo la presente invenzione in una vista prospettica schematica;

la figura 5 illustra un'applicazione del sistema opto-elettronico di misura di cui alle figure precedenti, in una vista prospettica schematica;

la figura 6 illustra una porzione del sistema optoelettronico di misura secondo la presente invenzione in una scala ingrandita ed in una vista laterale schematica;

la figura 7 illustra un diagramma a blocchi relativo ad una metodologia di calcolo implementabile dal sistema opto-elettronico di misura secondo la presente invenzione;

la figura 8 illustra un secondo diagramma a blocchi relativo ad una seconda metodologia di calcolo implementabile dal sistema opto-elettronico di misura secondo la presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, con il numero 1 Ã ̈ indicato un sistema opto-elettronico di misura secondo la presente invenzione.

Il sistema 1 comprende uno strumento 100 di misura facente anch'esso parte della presente invenzione.

Recenti studi scientifici condotti dagli inventori hanno dimostrato che la regolarità delle variazioni dello spettro della radiazione solare à ̈ tale da permettere il calcolo dell'irradianza globale (integrata su tutto lo spettro di lunghezze d'onda) a partire da un numero ridotto di misurazioni monocromatiche.

Tali misure monocromatiche sono condotte all'interno di in una banda di lunghezze d'onda piuttosto ristretta, compresa fra i 300nm e i 1200nm.

Lo strumento 100 permette il calcolo dell'irradianza globale, ovvero integrata su tutto lo spettro di lunghezze d'onda, a partire da almeno una radiazione monocromatica .

Lo strumento 100 secondo la presente invenzione comprende un sensore fotoelettrico 101 provvisto di una matrice di pixel, ed un circuito stampato o circuito elettronico 102 sul quale à ̈ montato il sensore 101.

Più in particolare, lo strumento 100 comprende una camera ottica 103 nella quale à ̈ racchiuso il sensore 101.

Il sensore 101 ha una predeterminata e nota curva di risposta spettrale ed un predeterminato tempo minimo di esposizione (ad esempio 0,1 ms) che corrisponde al minimo tempo di esposizione dei pixel del sensore stesso (101.

Inoltre, il sensore 101 opportunamente comandato, come sarà chiarito in seguito, registra le immagini che si formano su di esso ed esegue un cosiddetto scatto fotografico che corrisponde al tempo di acquisizione delle immagini.

Lo strumento 100 comprende un sistema ottico 104 il cui piano focale giace sulla superficie sensibile o regione attiva 134 del sensore 101.

In generale il sistema ottico 104 comprende una o più lenti per focalizzare la sorgente luminosa osservata con lo strumento 100 sul sensore 101; per maggiore semplicità, senza per questo perdere di generalità, si farà nel seguito riferimento ad una unica lente con riferimento al sistema ottico 104.

Con centro del sistema ottico si intende il centro della suddetta lente.

La regione attiva 134 e la lente del sistema ottico 104 definiscono il campo di vista dello strumento 100.

Per lo strumento 100 à ̈ altresì possibile definire un asse ottico 137.

Una unità o sistema di elaborazione dati 130 à ̈ collegabile allo strumento 100 mediante un sistema di comunicazione 110.

Vantaggiosamente, in una preferita forma realizzativa, il sistema di comunicazione 110 Ã ̈ definito da una connessione Universal Serial Bus (USB).

Alternativamente, il sistema di comunicazione 110 Ã ̈ di tipo senza fili o "wireless".

Vantaggiosamente, in una forma realizzativa alternativa schematicamente illustrata ad esempio nella figura 3 in linea tratteggiata, il sistema di elaborazione dati 130 Ã ̈ integrato all'interno dello strumento 100.

In uso, come sarà di seguito meglio chiarito, il sensore 101 converte l'immagine formata dal sistema ottico 104 in un segnale elettrico analogico o digitale che viene inviato, attraverso il sistema di comunicazione 110, all'unità di elaborazione dati esterna 130.

Secondo quanto noto, con asse ottico si intende l'asse sostanzialmente individuato dal centro del sensore, ovvero dalla regione attiva del sensore, e dal centro della lente del sistema ottico.

Con percorso ottico si intende il percorso passante per la lente del sistema ottico e definito fra la generica sorgente luminosa che si sta osservando ed il centro del sensore .

In altre parole, con percorso ottico si intende il percorso che percorre il generico raggio per giungere dalla sorgente al sensore attraverso il sistema ottico. Il sensore e la lente definiscono nel complesso il campo di vista dello strumento ovvero quella regione dello spazio in cui le sorgenti luminose emettono raggi che attraverso il sistema ottico giungono sul sensore.

Il percorso ottico risulta pertanto definito all'interno del campo di vista.

Lo strumento 100 comprende una pluralità di filtri passabanda 105 inseribili, con le modalità di seguito descritte, lungo il percorso ottico.

Ciascun filtro 105 ha una predeterminata banda passante. Nella preferita forma realizzativa illustrata, i filtri 105 sono disposti da parte opposta al sensore 101 rispetto al sistema ottico 104.

In altre parole, i filtri 105 sono posizionabili lungo il percorso ottico fra una sorgente luminosa 133 ed il sistema ottico 104.

Con riferimento alle figure, si osservi che il filtri 105 sono raffigurati inclinati per evitare indesiderati effetti di riflessione delle onde incidenti.

I filtri 105 sono configurati in modo da separare una radiazione incidente 128 in due bande spettrali complementari. In pratica, lungo il percorso ottico sono inseriti, alternativamente, i filtri passabanda 105 che separano lo spettro della radiazione incidente 128 in due bande spettrali complementari.

Preferibilmente, una prima banda o porzione di radiazione quasi monocromatica 129 viene trasmessa verso il sensore 101 mentre una seconda banda o porzione, non illustrata, complementare alla prima porzione 129, viene riflessa verso l'esterno dello strumento 100.

Con particolare riferimento alle figure 1 e 2, si osserva che lo strumento 100 comprende una ruota o supporto porta-filtri 106 avente asse di rotazione 112. I filtri passabanda 105, tre nella forma realizzativa illustrata nella figura 2, sono supportati dalla ruota 106 e sono disposti radialmente e hanno tutti la stessa distanza "d" dall'asse di rotazione 112 della ruota 106. In particolare, la distanza "d" Ã ̈ tale per cui ciascun filtro 105 possa essere posizionato allineato con l'asse ottico del sistema ottico 104 mediante opportune rotazioni della ruota 106.

Lo strumento 100 comprende un motore elettrico 107 comandato dal citato circuito elettronico 102.

Entrando maggiormente nel dettaglio, lo strumento 100 comprende preferibilmente un foto accoppiatore 111, di tipo sostanzialmente noto, collegato ed in comunicazione con il circuito 102 per pilotare il posizionamento dei filtri 105.

In altre parole, i filtri 105 vengono posizionati alternativamente lungo il percorso ottico dalla ruota porta-filtri 106 messa in rotazione dal motore elettrico 107 comandato dal circuito elettronico 102.

Il comando per la registrazione dell'immagine o scatto fotografico viene fornito al sensore 101 dal foto accoppiatore 111 collegato al circuito elettronico 102. In particolare, il foto-accoppiatore 111 permette di dare il comando di scatto al sensore 101 quando uno dei filtri passabanda 105 Ã ̈ inserito lungo il percorso ottico .

Come sarà di seguito meglio chiarito, lo strumento 101 comprende un elemento otturatore 117 o otturatore sostanzialmente opaco alla radiazione luminosa per oscurare il campo di vista del foto-accoppiatore 111. In pratica, il foto-accoppiatore 111 fornisce il comando di scatto al sensore 101 quando il campo di vista dello strumento 100 à ̈ oscurato dall'elemento 117, in modo da identificare l'elemento di riferimento della sequenza di immagini acquisite dal sensore.

Preferibilmente, secondo quanto illustrato, lo strumento 100 comprende un filtro attenuatore 108 a densità neutra.

Vantaggiosamente, essendo come accennato il tempo di esposizione del sensore inferiormente limitato, il filtro attenuatore 108 impedisce che al sensore 101 giunga troppa luce.

Vantaggiosamente, il filtro 108 Ã ̈ supportato e mantenuto inserito lungo il percorso ottico.

Preferibilmente, inoltre, lo strumento 100 comprende una finestra protettiva 109.

Preferibilmente la finestra 109 Ã ̈ sostanzialmente trasparente.

In altre parole, lungo il percorso ottico sono preferibilmente inseriti il filtro attenuatore 108 a densità neutra e la finestra protettiva 109 sostanzialmente trasparente.

Nella preferita forma realizzativa illustrata, lo strumento 100 comprende un supporto 125 per il filtro 108 e per la finestra protettiva 109.

Vantaggiosamente, il filtro 108 e la finestra 109 sono mantenuti in posizione dal supporto 125 che provvede a mantenere costante la loro inclinazione rispetto all'asse ottico dello strumento 100 per evitare riflessi indesiderati verso il sensore 101.

Vantaggiosamente, lo strumento 100 comprende un corpo di contenimento 123 o contenitore all'interno del quale sono alloggiati il sensore 101, il circuito stampato 102 e la camera ottica 103.

Il sistema ottico 104 à ̈ anch'esso inserito all'interno del corpo 123 che à ̈ provvisto di un'apertura 301 attraverso la quale la radiazione di interesse, preferibilmente quella solare, raggiunge il sistema ottico 104.

Il supporto 125 Ã ̈ posizionato sostanzialmente coassiale con l'apertura 301 e con il sensore 101.

Con riferimento alla figura 4, si osserva in una vista schematica come appare esternamente lo strumento 100. Il contenitore 123 Ã ̈ preferibilmente impermeabile e stagno e comprende un supporto 120.

Preferibilmente, il supporto 120 comprende una pluralità di regolazioni meccaniche, non illustrate, che permettono di regolare finemente l'inclinazione dello strumento 100 rispetto al piano su cui viene fissato lo strumento 100 stesso.

Come accennato, una delle superfici esterne del contenitore 123 presenta l'apertura 301 nella quale à ̈ fissata la citata finestra 109 sostanzialmente trasparente che permette alla radiazione solare diretta di entrare all'interno dello strumento 100.

Secondo quanto illustrato e accennato, lo strumento 100 à ̈ collegato all'unità di elaborazione dati esterna 130 attraverso il sistema di comunicazione 110 preferibilmente definito da un collegamento elettrico o alternativamente e preferibilmente da un collegamento wireless .

Entrando maggiormente nel dettaglio relativamente alla ruota porta-filtri 106, con riferimento alla figura 2, si osserva che, come accennato, il supporto 106 rotante porta filtri ruota attorno all'asse 112.

Il supporto 106 ospita una pluralità di filtri 105 posizionabili lungo il percorso ottico in modo che lo strumento 100 sia in grado di acquisire immagini della sorgente 133 a differenti lunghezze d'onda in funzione del filtro 105 utilizzato.

Nella preferita forma realizzativa illustrata, i filtri consentono il passaggio delle lunghezze d'onda 500nm, 700nm e 900nm.

Preferibilmente, i filtri 105 sono installati nella ruota 106 ad una distanza "d" costante dall'asse 112. La sincronizzazione dello scatto fotografico del sensore 101 con il passaggio di uno dei filtri 105 lungo il percorso ottico viene opportunamente segnalata.

In particolare, il supporto 106 comprende una pluralità di riferimenti 115 e 124.

Preferibilmente, nella configurazione illustrata a titolo di esempio, i riferimenti 115 sono definiti ciascuno da uno scasso praticato sul bordo 106a del supporto porta-filtri 106 e sono previsti radialmente allineati con un relativo filtro 105.

Lo strumento 101 comprende, come accennato, un fotoaccoppiatore opto-elettronico 111 di tipo sostanzialmente noto.

In particolare, il foto-accoppiatore 111 permette di dare il comando di scatto al sensore 101 al passaggio dei riferimenti 115 ovvero quando uno dei filtri passabanda 105 Ã ̈ inserito lungo il percorso ottico.

Vantaggiosamente, la ruota porta filtri 106 Ã ̈ realizzata in modo che uno dei riferimenti, indicato per chiarezza con il riferimento 124 in figura 2, sia posizionato sulla ruota 106 in maniera tale che, quando il foto accoppiatore 111 intercetta il riferimento 124, il supporto rotante porta filtri 106 intercetti sostanzialmente tutta la radiazione luminosa entrante dalla finestra 109.

In pratica, al riferimento 124 non corrisponde un filtro 105 ma il corpo della ruota 106 che intercetta tutta la radiazione luminosa e definisce il citato otturatore 117.

In tal modo, all'istante di acquisizione corrispondente al riferimento 124, corrisponderà una immagine nera che consente di ordinare le immagini acquisite attraverso i filtri 105.

Ciascun filtro 105 consente l'acquisizione di una immagine della sorgente luminosa indagata ad una precisa lunghezza d'onda.

Tuttavia, il risultato di una sequenza di scatti sarebbe una successione di immagini che non consente di attribuire, per ogni immagine, la lunghezza d'onda di acquisizione ovvero del filtro 105 in uso in quel momento.

La presenza nelle successioni di immagini dell'immagine acquisita in corrispondenza del riferimento 124 consente di ordinare le altre e conoscere, per ciascuna immagine, la lunghezza d'onda di acquisizione.

Con riferimento alla figura 3, si osserva una seconda forma realizzativa dello strumento 100 secondo la presente invenzione.

Lo strumento 100 Ã ̈ descritto in modo dettagliato relativamente alle differenze dalla forma realizzativa descritta in precedenza.

Lo strumento 100 comprende il sensore 101, dotato di una matrice di pixel, montato sul circuito stampato 102. Il sensore 101 à ̈ racchiuso nella camera ottica 103 sulla quale à ̈ fissato il sistema ottico 104 il cui piano focale giace sulla superficie sensibile del sensore 101. Il sensore 101 converte 1'immagine formata dal sistema ottico 104 in un segnale elettrico, analogico o digitale, che viene inviato attraverso il sistema di comunicazione 110 all'unità di elaborazione dati esterna 130.

Si osservi che in questa forma realizzativa, lo strumento 100 comprende un solo filtro passabanda 116. Il filtro 116 à ̈ inserito nel percorso ottico dello strumento 100 ed à ̈ compreso nello stesso percorso ottico .

Il filtro 116 separa lo spettro della radiazione incidente 128 in due bande spettrali complementari.

Una prima banda di radiazione quasi monocromatica 129 viene trasmessa verso il sensore 101, mentre una seconda porzione, complementare a detta prima porzione 129 viene riflessa verso l'esterno.

Il comando per la registrazione dell'immagine viene fornito al sensore dall'unità esterna di elaborazione dati 130.

Alternativamente, lo strumento 100 comprende un temporizzatore, schematizzato in linea tratteggiata con un relativo blocco 131, preferibilmente previsto nel sensore 101.

Il temporizzatore 131, come accennato, fornisce al sensore 101 il comando per la registrazione dell'immagine.

Nella preferita forma realizzativa illustrata, lungo il percorso ottico sono inseriti anche il filtro attenuatore 108 a densità neutra e la finestra protettiva 109.

Preferibilmente, il filtro 108 e la finestra 109 sono mantenuti in posizione dal supporto 125 che provvede a mantenere costante la loro inclinazione rispetto all'asse ottico del sistema al fini di evitare riflessi verso il sensore 101.

La figura 5 illustra schematicamente una forma applicativa dello strumento 100.

Data una pluralità di convertitori solari complanari 200, lo strumento 100 à ̈ montato solidalmente alla struttura 202 di sostegno degli stessi.

Lo strumento 100 viene posizionato in modo che il suo asse ottico 137 sia sostanzialmente allineato alla direzione perpendicolare alla superficie individuata dai convertitori solari 200.

La struttura di sostegno 202 comprende un sistema di movimentazione 201 o di inseguimento solare che provvede ad allineare la normale al piano dei convertitori solari 200 con la direzione da cui provengono i raggi solari 230.

Vantaggiosamente, lo strumento 100 permette di verificare che il sistema di posizionamento 201 sia efficace ed operi in modo che sia massimizzata l'energia prodotta dai convertitori 200.

Il sistema ottico 104 dello strumento 100 oggetto della presente invenzione consente di formare l'immagine di una sorgente luminosa, in particolare e preferibilmente della sorgente solare, indicata con il riferimento 133 nella figura 1, sul sensore 101 dotato della matrice di pixel.

Il sensore 101 à ̈ vantaggiosamente in grado di convertire l'intensità radiante di detta immagine in un segnale elettrico che può essere successivamente digitalizzato. Preferibilmente, il sensore 101 à ̈ di tipo CCD o, alternativamente, CMOS.

Il sensore 101 comprende, come accennato, una regione attiva o superficie sensibile 134 di tipo sostanzialmente noto.

Con particolare riferimento alla figura 6, si osserva che la regione attiva 134 del sensore 101 individua, come accennato, attraverso il sistema ottico 104, una porzione 136 dello spazio definita come "campo di vista".

Il campo di vista à ̈ tale che eventuali sorgenti luminose puntiformi isotrope poste all'interno di detto campo di vista possiedano almeno una prima frazione della radiazione emessa che viene inviata dal sistema ottico 104 sulla superficie sensibile 134 del sensore.

Lungo il percorso ottico che la radiazione percorre per arrivare al sensore 101, sono posti i filtri ottici passabanda 105 che trasmettono la prima porzione della radiazione incidente 129 verso il sensore 101.

Come accennato i filtri 105 riflettono o assorbono la porzione dello spettro complementare alla porzione 129. In questo modo à ̈ possibile formare su detto sensore 101 immagini quasi monocromatiche della sorgente solare ovvero immagini contenenti una banda ridotta di lunghezze d'onda.

La banda di lunghezze d'onda ovvero la banda della porzione 129 dello spettro trasmessa al sensore 101, à ̈ preferibilmente inferiore a 50 nm e ancora più preferibilmente inferiore o uguale a 10 nm in modo da poter considerare la risposta spettrale del sensore fotoelettrico 101 costante su tale intervallo di lunghezze d'onda.

Quando il sole giace all'interno del campo di vista 136 del sistema ottico 104, la sua immagine viene a formarsi sulla superficie sensibile 134 del sensore 101. L'interposizione di uno dei filtri 105 permette di rendere l'immagine che si forma sul sensore sostanzialmente monocromatica.

Vantaggiosamente, lo strumento 100 comprende un filtro polarizzatore 113 per attenuare l'intensità della radiazione che giunge sul sensore 101.

Preferibilmente, lo strumento 100 comprende una pluralità di filtri polarizzatori 113 opportunamente combinati .

In pratica, i filtri polarizzatori, opportunamente combinati, assolvono le stesse funzione dei filtri attenuatori 108.

Al fine di garantire la protezione almeno del sistema ottico 104 dagli agenti atmosferici esterni, lo strumento 100 comprende una protezione ottica trasparente 114.

Le immagini monocromatiche raccolte dal sensore 101 vengono inviate in formato digitale attraverso il sistema di comunicazione 110, di tipo elettrico o senza fili (wireless) all'unità di elaborazione dati 130.

Preferibilmente, il sensore 101 Ã ̈ impostato per acquisire immagini alla massima frequenza possibile.

L'unità di elaborazione dati 130 calcola, dalle immagini raccolte dal sensore 101, una mappa di irradianza sul piano del sensore stesso 101.

Più precisamente, l'unità di elaborazione dati 130 calcola la mappa di irradianza sul piano del sensore 101 grazie alla curva di risposta spettrale del sensore stesso 101.

Affinché il risultato del calcolo dell'irradianza sia preciso, occorre che il valore di risposta spettrale del sensore 101 sia costante all'interno dell'intervallo di lunghezze d'onda che concorrono a formare le singole immagini monocromatiche.

Grazie ad un calcolo della propagazione inversa dei raggi dal sensore alla superficie di ingresso del sistema ottico 104 à ̈ possibile risalire alla densità spettrale di potenza della radiazione incidente 128 sullo strumento 100.

Vantaggiosamente infatti, à ̈ opportuno che lo strumento 100 fornisca indicazione della densità spettrale di potenza della radiazione all'ingresso del sistema ottico che à ̈ differente dalla densità spettrale della radiazione sul sensore 101.

La densità spettrale di potenza della radiazione all'ingresso del sistema ottico corrisponde, in applicazione, alla densità spettrale di potenza della radiazione sui convertitori.

Il sensore infatti fornisce la densità spettrale sul piano del sensore stesso, la curva di risposta spettrale fornisce indicazione di come passare dalle unità

digitali arbitrarie alla potenza (W/m<2>) ad una

predeterminata lunghezza d'onda sul sensore.

Per la presente trattazione à ̈ di interesse la potenza in ingresso al sistema ottico 104 che funge da concentratore della potenza sul sensore 101 e pertanto occorre calcolare la potenza in ingresso.

Vantaggiosamente, tale calcolo, si basa sulla divergenza angolare intrinseca del sole così da poter calcolare la potenza in ingresso al sistema ottico prima della concentrazione sul sensore dovuta al sistema ottico dello strumento.

In altre parole lo strumento 100 à ̈ dotato di una fotocamera digitale, definita in sintesi dal sensore 101 e dal sistema ottico 104, in grado di raccogliere una pluralità di immagini monocromatiche della sorgente solare corrispondenti a diverse lunghezze d'onda. Detta pluralità viene comunemente indicata come "datacube". Il "datacube" viene successivamente inviato al sistema di elaborazione dati 130 che, grazie ad una metodologia di calcolo meglio descritta in seguito, permette di ricavare la distribuzione angolare della radiazione incidente e una misura della irradianza diretta sul piano normale alla direzione da cui provengono i raggi. L'analisi di "datacube" successivi permette di rappresentare l'evoluzione temporale dei due parametri calcolati dall'elaboratore (distribuzione angolare della radiazione incidente e irradianza sul piano normale alla radiazione) .

Grazie alla elaborazione digitale delle singole immagini di ciascun "datacube" à ̈ possibile ricavare una pluralità di informazioni per la valutazione della efficienza di conversione dei convertitori 200 e sulla affidabilità del sistema di inseguimento solare 201.

Per ricavare l'irradianza diretta su tutto lo spettro solare a partire da un numero ridotto di misure della densità spettrale di potenza ricavate dalle corrispondenti immagini acquisite dal sensore 101 a predeterminate lunghezze d'onda, à ̈ stato individuato, come accennato, un preferito procedimento di calcolo di seguito descritto con riferimento alla figura 7.

Più in particolare, il sensore misura un'intensità che corrisponde ad un contenuto energetico; conoscendo la larghezza di banda grazie al filtro 105 utilizzato, si ricava la densità spettrale di potenza ovvero il contenuto energetico della banda che à ̈ passata

attraverso il filtro 105 misurata in W .

m nm

Utilizzando la pluralità di immagini monocromatiche o "datacube", l'unità di elaborazione dati 130 calcola l'irradianza diretta sul piano normale alla direzione da cui provengono i raggi solari.

Vantaggiosamente, il calcolo dell'irradianza avviene senza l'ausilio di uno strumento aggiuntivo a larga banda come il pireliometro.

Preferibilmente, l'unità di elaborazione dati 130 calcola la distribuzione angolare della radiazione incidente e ne individua il "centroide" o "punto al centro". Il confronto di più "datacube" acquisiti in momenti successivi permette di calcolare precisamente lo spostamento angolare tra l'asse ottico (137) dello strumento 100 e la direzione da cui provengono i raggi 230. Questo parametro costituisce l'elemento essenziale per valutare l'errore angolare commesso dal sistema di inseguimento. L'unità di elaborazione dati 130 permette, inoltre, di registrare l'evoluzione temporale dell'errore commesso dal sistema di inseguimento 201 e di rappresentarlo sotto forma di grafico o tabella.

In una prima forma di implementazione, il procedimento secondo la presente invenzione per il calcolo della irradianza sul piano normale alla direzione da cui proviene la radiazione luminosa esterna comprende una fase di acquisizione nella quale vengono acquisite, mediante lo strumento 100 una pluralità di immagini sostanzialmente monocromatiche ovvero presentanti una predeterminata lunghezza d'onda.

Il procedimento comprende una fase di calcolo dell'irradianza in cui, per ciascuna delle immagini sostanzialmente monocromatiche acquisite dal sensore 101 viene calcolata la mappa dell'irradianza sul piano del sensore 101.

Il procedimento comprende una seconda fase di calcolo in cui, per ciascuna delle lunghezze d'onda a cui sono state acquisite le immagini, viene calcolata la distribuzione angolare dell'intensità luminosa.

Il procedimento comprende una terza fase di calcolo in cui, per ciascuna delle lunghezze d'onda a cui sono state acquisite le immagini, viene calcolata la distribuzione angolare dell'intensità luminosa.

II procedimento comprende una quarta fase di calcolo in cui, per ciascuna delle lunghezze d'onda a cui sono state acquisite le immagini, viene calcolata la densità spettrale di potenza in ingresso allo strumento (100). Il procedimento comprende una quinta fase di calcolo in cui, tramite una combinazione delle densità spettrali di potenza, viene calcolata 1'irradianza sul piano perpendicolare alla direzione di provenienza della radiazione.

Con riferimento al diagramma a blocchi illustrato nella figura 7 si osservi altresì quanto segue.

L'immagine che il sistema 1 acquisisce non deve essere satura, ovvero non deve essere tutta bianca o tutta nera.

In una fase di inizializzazione, viene configurata, in particolare, la velocità di acquisizione delle immagini. Una volta acquisita l'immagine si verifica che il tempo di esposizione sia corretto ovvero che l'immagine non risulti satura. In tal caso va modificato il tempo di esposizione.

Al fine dell'acquisizione dell'immagine, del Sole in particolare, per il calcolo del centroide occorre eliminare dal calcolo i pixel per i quali corrisponde un rumore indesiderato ovvero si impone all'unità di elaborazione di considerare, per i calcoli, solamente i pixel che hanno un valore superiore ad una predeterminata soglia.

Il valore digitale dei pixel di interesse viene quindi integrato .

Come accennato à ̈ quindi calcolata 1'irradianza sul piano del sensore e successivamente sul piano della lente ovvero all'ingresso del sistema ottico 104.

Forma oggetto della presente invenzione anche un procedimento per il calcolo dell'angolo di disallineamento tra l'asse ottico dello strumento 100 e la direzione da cui proviene la radiazione luminosa esterna che si vuole indagare.

Questo procedimento comprende una fase di acquisizione dell'immagine della sorgente luminosa.

In una prima fase di calcolo viene determinata la mappa di intensità sul piano del sensore 101.

In una seconda fase di calcolo, viene determinato il centroide della distribuzione luminosa corrispondente alla immagine della sorgente luminosa esterna.

In una terza fase di calcolo viene determinata la distanza tra il centroide e il centro della superficie sensibile 134 del sensore.

In una quarta fase di calcolo, viene calcolato l'angolo corrispondente al disallineamento tra 1'asse ottico dello strumento 137 e la direzione media da cui provengono i raggi luminosi.

Forma oggetto della presente invenzione anche un procedimento per il calcolo dell'angolo di disallineamento tra due posizioni successive dello strumento 100.

Il procedimento per il calcolo dell'angolo di disallineamento tra due posizioni successive dello strumento 100 comprende una fase di acquisizione di una prima immagine della sorgente luminosa.

Successivamente viene calcolata la mappa di intensità sul piano del sensore 101.

Il procedimento comprende quindi una fase di calcolo delle coordinate del centroide della distribuzione luminosa corrispondente alla prima immagine della sorgente luminosa esterna ed una fase di memorizzazione di tali coordinate.

Viene quindi acquisita una seconda immagine della sorgente luminosa in un istante di tempo successivo a quello di acquisizione della prima immagine.

Relativamente a questa seconda acquisizione, viene calcolata la mappa di intensità sul piano del sensore 101.

Il procedimento prevede quindi di calcolare le coordinate del centroide della distribuzione luminosa corrispondente alla seconda immagine della sorgente luminosa esterna ed una fase di memorizzazione di tali coordinate.

Il procedimento comprende quindi una fase di calcolo del vettore che individua la variazione delle coordinate dei due centroidi memorizzati; il procedimento comprende poi una fase di calcolo dell'angolo di disallineamento individuato dal vettore ricavato al punto precedente. Nel diagramma a blocchi di figura 8 sono schematizzate le fasi descritte, unitamente alle fasi di calibrazione sostanzialmente analoghe a quelle descritte in precedenza.

L'invenzione come descritta consegue importanti vantaggi.

Il sistema 1 opto-elettronico di misura, come accennato, permette il calcolo dell'irradianza globale, ovvero integrata su tutto lo spettro di lunghezze d'onda, a partire da almeno una radiazione monocromatica e pertanto presenta un'architettura estremamente più semplice rispetto agli strumenti noti.

Lo strumento 100 permette di ridurre notevolmente la complessità degli strumenti spettro-radiometrici per misurazioni di irradianza solare.

Lo strumento 100 consente di limitare la rilevazioni monocromatiche a poche lunghezze d'onda.

In particolare, essendo relativamente ristretta la banda all'interno della quale occorre effettuare le misurazioni, Ã ̈ possibile utilizzare un sensore 101 al silicio, la cui banda di risposta spettrale si estende tipicamente da 300 a 1100 nm.

Tra le varie tipologie di elementi fotosensibili in silicio che possono essere utilizzati secondo la presente invenzione, vi sono, a seconda della loro architettura interna, le matrici di pixel, comunemente indicate come sensori CMOS, CCD o PSD.

I sensori matriciali di tipo CMOS, CCD o PSD offrono inoltre la possibilità di risalire alla distribuzione spaziale di intensità radiante sul piano degli elementi fotosensibili.

Preferibilmente, il sistema ottico 104 dello strumento 1 comprende lenti acromatiche, in tal modo, ponendo la superficie attiva di detti sensori sul piano focale di una lente acromatica che corregge le aberrazioni cromatiche, Ã ̈ possibile associare ad ogni punto del piano immagine, e quindi ad ogni pixel del sensore 101, una particolare direzione da cui provengono i raggi.

In tal modo, Ã ̈ possibile ricavare la distribuzione angolare dall'immagine sul sensore 101 indipendentemente dalla lunghezza d'onda.

Dalla immagine raccolta dal sensore 101 Ã ̈ possibile ricavare, con opportuni calcoli, la distribuzione angolare della radiazione incidente e quindi l'errore di allineamento tra la direzione da cui provengono i raggi e l'asse ottico dello strumento.

Interponendo lungo il percorso ottico un filtro passabanda, con larghezza di banda relativamente ridotta, la radiazione che giunge al sensore (101) à ̈ da considerarsi, a tutti gli effetti, monocromatica e quindi à ̈ possibile ottenere la distribuzione angolare della radiazione ad una determinata lunghezza d'onda. Il procedimento, come descritto, permette, a partire da una pluralità di immagini monocromatiche raccolte a lunghezze d'onda diverse, di risalire alla distribuzione angolare di intensità radiante e alla irradianza globale diretta a cui à ̈ esposto lo strumento 100. Queste due informazioni costituiscono i parametri fondamentali che à ̈ necessario conoscere per valutare sia l'efficienza di conversione di un sistema solare tracciante sia per stimare l'errore di puntamento con elevata precisione. La presente invenzione à ̈ quindi relativa ad un sistema optoelettronico comprendente sostanzialmente una fotocamera digitale dotata di filtri di attenuazione a densità neutra e di uno o più filtri ottici passabanda in grado di raccogliere una serie di immagini monocromatiche che vengono successivamente elaborate da un sistema di elaborazione al fine di ricavare l'errore angolare tra la direzione da cui provengono i raggi solari e l'asse ottico dello strumento stesso.

Lo strumento 100 consente altresì di ricavare la distribuzione angolare della densità spettrale di potenza per ciascuna delle immagini monocromatiche raccolte dalla fotocamera.

Lo strumento 100 consente di ottenere indicazione della irradianza solare diretta estrapolata per l'intero spettro di emissione solare a partire da acquisizioni di immagini monocromatiche.

Lo strumento 100 può vantaggiosamente essere montato solidalmente alla struttura di supporto di un sistema di inseguimento solare per moduli fotovoltaici o termici e provvedere quindi ad indicare una indicazione dell'errore commesso dal sistema di inseguimento.

Lo strumento 100 permette contemporaneamente di fornire una misura dell'irradianza solare diretta sul piano perpendicolare alla radiazione solare.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema opto-elettronico per misure radiometriche su una radiazione luminosa (128) emessa da una sorgente luminosa (133) caratterizzato dal fatto di comprendere: - uno strumento (100) comprendente un sensore (101) provvisto di una matrice di pixel per registrare almeno un'immagine di detta sorgente luminosa; - un sistema ottico (104) associato a detto sensore (101) per formare l'immagine di detta sorgente luminosa su detto sensore (101), detto sensore (101) e detto sistema ottico (104) definendo il campo di vista (136) di detto strumento; - detto strumento (100) comprendendo inoltre almeno un filtro passabanda (105) intercettante detto campo di vista in modo che detta immagine sia sostanzialmente monocromatica, detto sistema comprendendo una unità di elaborazione (130) associata a detto sensore (101) per acquisire detta immagine sostanzialmente monocromatica e determinare 1'irradianza di detta sorgente luminosa (133) a partire da detta immagine sostanzialmente monocromatica .
2. 2. Sistema opto-elettronico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unità di elaborazione (130) permette di calcolare la distribuzione angolare di detta radiazione luminosa a partire da detta immagine monocromatica.
3. 3. Sistema opto-elettronico secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto filtro passabanda (105) ha banda passante di 700 nm.
4. 4. Sistema opto-elettronico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detto strumento (100) comprende una pluralità di filtri passabanda (105) ciascuno dei quali caratterizzato da una rispettiva banda passante e mezzi di posizionamento (106, 107) operativamente attivi su detti filtri passabanda (105) per posizionare detti filtri passabanda (105) nel campo di vista di detto strumento (100).
5. 5. Sistema opto-elettronico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di posizionamento (106, 107) comprendono un supporto porta filtri (106) girevole attorno ad un asse di rotazione (112), detti filtri passabanda (105) essendo installati su detto supporto porta filtri(106).
6. 6. Sistema opto-elettronico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto strumento (100) comprende dei mezzi di pilotaggio (111, 115, 124) di detto sensore (101) associati a detto sensore (101) per inviare un comando di scatto a detto sensore (101) così da acquisire detta immagine sostanzialmente monocromatica.
7. 7. Sistema opto-elettronico secondo le rivendicazioni 5 e 6 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi di pilotaggio (111, 115, 124) comprendono un foto-accoppiatore (111) associato a detto supporto (106), detto supporto (106) presentando una pluralità di riferimenti (115) ciascuno corrispondente ad uno di detti filtri passabanda (105), detto foto-accoppiatore (111) fornendo il comando di scatto in corrispondenza di un allineamento con uno di detti riferimenti (115).
8. 8. Sistema opto-elettronico secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto supporto (106) comprende un otturatore (117) e presenta un secondo riferimento (124) in corrispondenza di detto otturatore (117), detto foto-accoppiatore (111) fornendo un comando di scatto a detto sensore (101) in corrispondenza di un allineamento di detto secondo riferimento (124), detto campo di vista (136) risultando oscurato da detto otturatore (117).
9. 9. Sistema opto-elettronico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto strumento (100) comprende almeno un filtro attenuatore (108) a densità neutra disposto fra detto sensore (101) e detta sorgente luminosa (133) per attenuare l'intensità di detta radiazione.
10. 10. Sistema opto-elettronico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto strumento (100) comprende almeno un filtro polarizzatore (113) disposto fra detto sensore (101) e detta sorgente luminosa (133) per attenuare l'intensità di detta radiazione.
11. 11. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità di elaborazione (130) à ̈ integrata in detto strumento (100).
12. 12. Procedimento per il calcolo dell'irradianza di una radiazione luminosa proveniente da una sorgente luminosa (133), caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di : acquisizione di una pluralità di immagini sostanzialmente monocromatiche di detta sorgente (133) mediante un sistema (1) opto-elettronico per misure radiometriche secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11; calcolo della mappa di irradianza sul piano del sensore (101) per ciascuna delle immagini sostanzialmente monocromatiche acquisite dallo strumento (100); calcolo della distribuzione angolare della intensità luminosa per ciascuna delle lunghezze d'onda a cui sono state acquisite le immagini; calcolo della densità spettrale di potenza in ingresso allo strumento (100) per ciascuna delle lunghezze d'onda a cui sono state acquisite le immagini sostanzialmente monocromatiche; calcolo della irradianza sul piano perpendicolare alla direzione di provenienza della radiazione luminosa tramite una combinazione lineare di dette densità spettrali di potenza.
13. 13. Procedimento per il calcolo dell'angolo di disallineamento tra l'asse ottico del sistema optoelettronico per misure radiometriche secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11 e la direzione da cui proviene la radiazione luminosa esterna, detto procedimento essendo caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: acquisizione dell'immagine della sorgente luminosa (133); calcolo della mappa di intensità sul piano del sensore (101); calcolo del centroide della distribuzione luminosa corrispondente alla immagine della sorgente luminosa (133); calcolo della distanza tra detto centroide e il centro dell'area sensibile (134) del sensore (101); calcolo dell'angolo corrispondente al disallineamento tra l'asse ottico di detto strumento (100) e la direzione media da cui proviene detta radiazione luminosa.
14. 14. Procedimento per il calcolo dell'angolo di disallineamento tra due posizioni successive di uno strumento di misura (100) facente parte del sistema opto-elettronico (1) per misure radiometriche secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11 caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: acquisizione di una prima immagine della sorgente luminosa (133); calcolo della mappa di intensità corrispondente a detta prima immagine sul piano del sensore (101); calcolo delle coordinate del centroide della distribuzione luminosa corrispondente a detta prima immagine e memorizzazione di tali coordinate; acquisizione di una seconda immagine della sorgente luminosa (133) in un istante di tempo successivo a detta prima immagine; calcolo della mappa di intensità corrispondente a detta seconda immagine sul piano del sensore (101); calcolo delle coordinate del centroide della distribuzione luminosa corrispondente a detta seconda immagine e memorizzazione di tali coordinate; calcolo del vettore che individua la variazione delle coordinate dei due centroidi memorizzati; calcolo dell'angolo di disallineamento individuato da detto vettore.