RU2626219C1 - Method for optimizing optical radiation metrology and device for its implementation - universal photometre-exergometre - Google Patents

Method for optimizing optical radiation metrology and device for its implementation - universal photometre-exergometre Download PDF

Info

Publication number
RU2626219C1
RU2626219C1 RU2016117029A RU2016117029A RU2626219C1 RU 2626219 C1 RU2626219 C1 RU 2626219C1 RU 2016117029 A RU2016117029 A RU 2016117029A RU 2016117029 A RU2016117029 A RU 2016117029A RU 2626219 C1 RU2626219 C1 RU 2626219C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exergy
photoelectric
radiation
energy
quantum
Prior art date
Application number
RU2016117029A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Геннадьевич Свентицкий
Александр Анатольевич Смирнов
Иван Иосифович Свентицкий
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2016117029A priority Critical patent/RU2626219C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2626219C1 publication Critical patent/RU2626219C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00Botany in general
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: portion of optical radiation energy is allocated, which is potentially suitable in photoelectric, photosynthetic, light, erythemic and quantum transformations. Photoelectric and photosynthetic exergy, light, erythemic and quantum photoeffects are measured. With the help of the calculator, the efficiency of the emissions of each wavelength for each type of converted energy is estimated, summed over all wavelengths of the specified range, the received signals are indicated and removed by the integrator at a predetermined time interval, and the photoelectric and photosynthetic exergy are calculated. Further, the obtained values are recorded in the integrator memory, summed and the total exergy of the optical radiation of these two types is obtained, which are indicated on the device display.
EFFECT: improved measurement accuracy.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, экологии, энергетике, медицине и биосфере.The invention relates to agriculture, ecology, energy, medicine and the biosphere.

Известен способ оценки физиологического действия излучения на растения методом фотосинтетической активной радиации (ФАР) и фотосинтезного действия на растения (а.с. №124669, БИ №23, 1959). В известном способе выделяют суммарную энергию диапазона длин волн 380-720 нм и по ней судят о различных светофизиологических действиях излучения на растения.There is a method of evaluating the physiological effect of radiation on plants by the method of photosynthetic active radiation (PAR) and photosynthetic action on plants (A.S. No. 124669, BI No. 23, 1959). In the known method, the total energy of the wavelength range of 380-720 nm is isolated and the various light-physiological effects of radiation on plants are judged by it.

Недостатком известного способа является то, что для его осуществления необходим сложный крупногабаритный прибор с высокой стоимостью для измерения только одной величины, учитывающей фотосинтезную эффективность действия излучения на растения.The disadvantage of this method is that for its implementation requires a complex large-sized device with a high cost for measuring only one value, taking into account the photosynthetic efficiency of radiation on plants.

Возобновляемые источники энергии, в частности солнечное излучения, не согласуются со вторым началом термодинамики и поэтому определить потенциальную превратимость энергии солнечного излучения в работу или электроэнергию, а также в энергию органического вещества посредством фотосинтеза невозможно на основе энтропийного анализа. В то же время, метрология оптического излучения детерминирована квантовой эквивалентностью фотоэффекта, который пропорционален не количеству поглощенной энергии излучения, а количеству эффективно поглощенных его фотонов. Однако, несмотря на более чем столетний поиск теоретического определения эффективно поглощенных фотонов, эта проблема не решена до настоящего времени и эту величину определяют экспериментально в виде спектральной эффективности соответствующего фотоэффекта (спектр действия).Renewable energy sources, in particular solar radiation, are not consistent with the second law of thermodynamics, and therefore it is impossible to determine the potential convertibility of solar radiation energy to work or electricity, as well as to the energy of organic matter through photosynthesis based on entropy analysis. At the same time, the metrology of optical radiation is determined by the quantum equivalence of the photoelectric effect, which is proportional not to the amount of absorbed radiation energy, but to the number of effectively absorbed photons. However, despite more than a century-long search for a theoretical definition of effectively absorbed photons, this problem has not been solved to date and this value is determined experimentally in the form of the spectral efficiency of the corresponding photoelectric effect (action spectrum).

Известны статистически усредненные спектры действия: фотосинтеза растений и фотоэлектрического эффекта для кремниевых кристаллических фотоэлементов. Спектральная эффективность светового действия принята по ГОСТ 8.014 - 72, эритемного действия и количества падающих фотонов - по М.В. Соколову (М.В. Соколов Прикладная биофотометрия. - М.: Наука, 1982).Statistically averaged action spectra are known: plant photosynthesis and the photoelectric effect for silicon crystalline solar cells. The spectral efficiency of light action is adopted according to GOST 8.014 - 72, the erythema effect and the number of incident photons - according to M.V. Sokolov (M.V. Sokolov Applied Biophotometry. - M .: Nauka, 1982).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ и устройство определения фотоэлектрической, тепловой и фотобиохимической-фотосинтезной эксергии для трех видов преобразования энергии солнечного излучения, включающий измерение поступающей на растения энергии излучения с учетом эффективности каждой длины волны в диапазоне 300-3000 нм и определение суммарной эксергии, предложенные в патенте РФ (RU 2354104, БИ №13, 2009). В данном способе выделяют и измеряют ту часть энергии оптического излучения, которая потенциально пригодна в фотоэлектрическом, тепловом и фотосинтезном преобразованиях. При этом оценивают эффективность излучений каждой длины волны в отношении каждого вида преобразованной энергии, суммируют по всем длинам волн указанного диапазона. Преобразуют в фототок и усиливают этот сигнал фототока предварительным усилителем, затем проводят индикацию полученных сигналов, которые снимают интегратором с заданным интервалом времени и вычисляют фотоэлектрическую, тепловую и фотосинтезную эксергии.The closest in technical essence to the present invention is a method and device for determining photoelectric, thermal and photobiochemical-photosynthetic exergy for three types of conversion of solar radiation energy, including measuring the radiation energy received by plants, taking into account the effectiveness of each wavelength in the range of 300-3000 nm and determining total exergy proposed in the patent of the Russian Federation (RU 2354104, BI No. 13, 2009). In this method, that part of the energy of optical radiation that is potentially suitable in photoelectric, thermal, and photosynthetic transformations is isolated and measured. In this case, the radiation efficiency of each wavelength is evaluated in relation to each type of converted energy, and summed over all wavelengths of the specified range. They convert it into a photocurrent and amplify this photocurrent signal with a preliminary amplifier, then indicate the received signals, which are recorded by the integrator with a given time interval and calculate the photoelectric, thermal, and photosynthetic exergies.

Недостатками известных способа и устройства для его осуществления является то, что отсутствуют возможности измерения световой величины, имеющей важнейшее значение для всех сфер человеческой деятельности, а также исходной оптико-физической величины, энергетической облученности и количества падающих фотонов. Использование в нем в качестве первичного измерительного приемника - кремниевого фотоэлемента не оправдано, так как это принципиально снижает точность измерения по этому способу и усложняет градуировку и поверку прибора. Отсутствие в нем спектрометра позволяет определять измеряемые величины только для спектрального состава солнечного излучения и не позволяет их определять для спектрального состава электрических источников, а также из-за этого снижается точность определения величин и усложняет разработку первичной метрологии этого способа.The disadvantages of the known method and device for its implementation is that there is no possibility of measuring the light value, which is of critical importance for all spheres of human activity, as well as the initial optical-physical value, energy irradiation and the number of incident photons. The use of a silicon photocell as a primary measuring receiver in it is not justified, since it fundamentally reduces the measurement accuracy by this method and complicates the calibration and calibration of the device. The absence of a spectrometer in it allows one to determine the measured values only for the spectral composition of solar radiation and does not allow them to be determined for the spectral composition of electric sources, and also because of this, the accuracy of determining the values decreases and complicates the development of primary metrology of this method.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа и устройства для определения фотоэлектрической и фотосинтезной эксергии, а также световых, оптико-физических, квантовых и эритемных величин для излучения любого спектрального состава, измерение поступающей на облучаемый объект энергии излучения с учетом эффективности каждой длины волны в диапазоне 280-3000 нм и определение суммарной эксергии и фотоэффектов.The objective of the invention is to develop a method and device for determining photoelectric and photosynthetic exergy, as well as light, optical-physical, quantum and erythema values for radiation of any spectral composition, measuring the radiation energy received at the irradiated object taking into account the efficiency of each wavelength in the range 280- 3000 nm and determination of total exergy and photo effects.

В результате использования предлагаемого изобретения достигается оптимизация агротехнологий и снижение техногенной энергоемкости производства сельскохозяйственной продукции, а также определяется устойчивость функционирования естественных экосистем и биосферы в целом путем учета количества падающих фотонов, определения фотоэлектрической и фотосинтезной эксергии за счет измерения одним прибором исходной оптико-физической величины - энергетической облученности - и мощности эксергии или эффективной облученности для всех фотоэффектов с приемником оптического излучения на основе термоэлемента с постоянной спектральной чувствительностью по падающей энергии. При этом исключается необходимость корригирования измерительного приемника и метрологического согласования его с абсолютно черным телом, из-за чего принципиально повышается точность измерения, упрощается градуировка и поверка прибора, снижается его стоимость и затраты на эксплуатационное обслуживание. Также в энергетике и сельскохозяйственном производстве появляется возможность контролировать условия освещения рабочих мест, а также вести учет количества падающих фотонов и благоприятных доз естественного ультрафиолетового эритемного облучения.As a result of using the present invention, optimization of agricultural technologies and reduction of technogenic energy intensity of agricultural production are achieved, and the stability of the functioning of natural ecosystems and the biosphere as a whole is determined by taking into account the number of incident photons, determining the photoelectric and photosynthetic exergy by measuring with one device the initial optical-physical quantity - energy irradiation - and exergy power or effective irradiation for all photoeffects comrade optical radiation receiver on the basis of the thermopile at a constant spectral sensitivity of the incident energy. This eliminates the need for correcting the measuring receiver and matching it with a completely black body, which fundamentally increases the accuracy of measurement, simplifies calibration and calibration of the device, reduces its cost and the cost of maintenance. Also in energy and agricultural production, it becomes possible to control the lighting conditions of workplaces, as well as to keep track of the number of incident photons and favorable doses of natural ultraviolet erythema radiation.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе оптимизации метрологии оптического излучения, включающем оптимальное определение фотоэлектрической и фотосинтезной эксергии, а также световых, оптико-физических, квантовых и эритемных величин для излучения любого спектрального состава, измерение поступающей на облучаемый объект энергии излучения с учетом длины волны по названным фотоэффектам в диапазоне 280-3000 нм и определение суммарной эксергии и фотоэффектов, выделяют ту часть энергии оптического излучения как для солнечного спектра, так и иных спектральных составов, которая потенциально пригодна в фотоэлектрическом, фотосинтезом, световом, эритемном и квантовом преобразованиях, и измеряют фотоэлектрическую, фотосинтезную эксергии, световой, эритемный и квантовый фотоэффекты применительно к этим видам преобразования энергии как солнечного спектра излучения, так и иных спекральных составов, при этом с помощью вычислителя оценивают эффективность излучений каждой длины волны в отношении каждого вида преобразованной энергии, суммируют по всем длинам волн указанного диапазона, проводят индикацию полученных сигналов, которые снимают интегратором с заданным интервалом времени, и вычисляют фотоэлектрическую и фотосинтезную эксергии, записывают полученные значения в памяти интегратора, суммируют и получают суммарное значение эксергии оптического излучения этих двух видов, которые индицируют на дисплее устройства, и используют в процессе последовательного определения названных двух видов эксергии.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed method for optimizing the metrology of optical radiation, which includes the optimal determination of photoelectric and photosynthetic exergy, as well as light, optical-physical, quantum and erythema values for radiation of any spectral composition, measuring the radiation energy received on the irradiated object, taking into account the wavelengths of the above photoeffects in the range of 280-3000 nm and the determination of the total exergy and photoeffects emit that part of the energy of the optical radiation values for both the solar spectrum and other spectral compositions, which is potentially suitable in photoelectric, photosynthesis, light, erythema and quantum transformations, and measure photoelectric, photosynthetic exergy, light, erythema and quantum photoeffects as applied to these types of energy conversion as the solar radiation spectrum , and other spectral compositions, while using a computer to evaluate the effectiveness of the radiation of each wavelength in relation to each type of converted energy, summarize They are used for all wavelengths of the specified range, an indication of the received signals is carried out, which are recorded by the integrator with a given time interval, and photoelectric and photosynthetic exergies are calculated, the obtained values are recorded in the integrator’s memory, summarized and the total exergy value of the optical radiation of these two types, which are indicated by display device, and used in the process of sequential determination of these two types of exergy.

Технический результат достигается также тем, что в предлагаемом устройстве - универсальном фотометре-эксергометре, содержащем блок приемника оптического излучения с термоэлементом и спектрометром, вычислитель, суммирующий поступление на поверхность земли двух видов эксергии оптического излучения в течение заданного периода времени, вычислитель содержит блок вычислений, последовательно переключаемый на измерение каждого вида фотоэлектрической и фотосинтезной эксергии, светового, эритемного и квантового фотоэффекта, соединенный с блоком функций и дисплеем, при этом блок функций содержит блоки распределения энергии солнечного излучения, спектральной чувствительности кремниевого фотоэлемента, спектральной эффективности фотосинтеза растений, светового действия на глаз человека, эритемного и квантовых действий, а выходы этих блоков соединены с блоком вычисления фотоэлектрической эксергии, фотосинтезной эксергии, а также светового, эритемного и квантового фотоэффектов, которые своими выходами соединены с дисплеем, а выход блока приемника оптического излучения соединен с входом вычислителя, при этом приемник оптического излучения содержит компенсированной термоэлемент, имеющий спектральную чувствительность, подобную спектральной чувствительности абсолютно черного тела.The technical result is also achieved by the fact that in the proposed device is a universal photometer-exergometer containing an optical radiation receiver unit with a thermocouple and a spectrometer, a computer that summarizes the arrival of two types of optical radiation exergy on the earth's surface for a given period of time, the computer contains a calculation unit, sequentially switched to the measurement of each type of photoelectric and photosynthetic exergy, light, erythema and quantum photoelectric effect, connected to function block and display, while the function block contains blocks for the distribution of energy of solar radiation, the spectral sensitivity of a silicon photocell, the spectral efficiency of plant photosynthesis, the light effect on the human eye, erythema and quantum actions, and the outputs of these blocks are connected to the block for calculating photoelectric exergy, photosynthetic exergy as well as light, erythemal and quantum photo effects, which are connected to the display with their outputs, and the output of the optical radiation receiver unit with it is single with the input of the calculator, while the optical radiation receiver contains a compensated thermocouple having a spectral sensitivity similar to the spectral sensitivity of a completely black body.

Причиной необходимости изобретения предлагаемого способа является переход от энтропийного анализа с 80-х г.г. XX столетия большинства энергетиков мира к эксергетическому методу, как более надежному и менее сложному.The reason for the need for the invention of the proposed method is the transition from entropy analysis from the 80s. XX century, most of the world's power engineers to the exergy method, as a more reliable and less complex.

Предлагаемый способ включает измерение оптико-физической величины - энергии излучения в области длин волн 280 - 3000 нм - посредством термоэлемента с постоянной спектральной чувствительностью по падающей энергии; измерение распределения энергии излучении по спектру на основе дифракционной решетки; электронного устройства, содержащего спектральную эффективность действия излучения: светового на глаз человека, фотосинтезного на растения, фотоэлектрического на кристаллический кремниевый фотоэлемент, эритемного и показатель определения количества падающих фотонов. Электронное устройство осуществляет расчет значений эффективных величин по названным спектрам действия и распределению энергии излучения по спектру, а также индикаторное устройство. Выделяют и измеряют ту часть энергии любого спектрального состава, которая потенциально пригодна для осуществления соответствующего фотоэффекта и количества падающих фотонов.The proposed method includes measuring the optical-physical quantity - radiation energy in the wavelength region of 280 - 3000 nm - by means of a thermocouple with constant spectral sensitivity for incident energy; measurement of the energy distribution of radiation over the spectrum based on a diffraction grating; an electronic device containing the spectral efficiency of the action of radiation: light on the human eye, photosynthesis on plants, photoelectric on a crystalline silicon photocell, erythema, and an indicator for determining the number of incident photons. An electronic device calculates the values of effective values from the named action spectra and the distribution of radiation energy over the spectrum, as well as an indicator device. The part of energy of any spectral composition that is potentially suitable for the implementation of the corresponding photoelectric effect and the number of incident photons is isolated and measured.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1 и 2.The essence of the invention is illustrated in FIG. 1 and 2.

На фиг. 1 представлена общая схема устройства универсального фотометра-эксергометра.In FIG. 1 shows a general diagram of the device universal photometer-exergometer.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема устройства - универсального фотометра-эксергометра.In FIG. 2 shows a schematic diagram of a device - a universal photometer-exergometer.

Устройство - универсальный фотометр-эксергометр содержит блок приемника оптического излучения 1, состоящий из компенсированного вакуумного термоэлемента 2 с термопарами 3 и корпусом 4, спектрометра 5 с косинусной насадкой 6, линзой 7, дифракционной решеткой 8, фотодиодной линейкой 9, корпусом 10, блока обработки сигнала 11, вычислителя 12, состоящего из входного компенсационного канала 13, входного измерительного канала 14, усилителя 15, блока функций 16, содержащего блоки распределения энергии солнечного излучения, спектральной чувствительности кремниевого фотоэлемента, спектральной эффективности фотосинтеза растений, светового действия на глаз человека, эритемного и квантовых действий, блока вычислений 17, содержащего блоки вычисления фотоэлектрической эксергии, фотосинтезной эксергии, а также светового, эритемного и квантового фотоэффектов, интегратора фотоэлектрической и фотосинтезной эксергии 18, дисплея 19, выхода на ПК 20, причем выход блока приемника оптического излучения 1 и блок функций 16 соединены с блоком вычислений 17, а блок вычислений соединен с дисплеем 19.The device is a universal photometer-exergometer contains an optical radiation receiver unit 1, consisting of a compensated vacuum thermocouple 2 with thermocouples 3 and a housing 4, a spectrometer 5 with a cosine nozzle 6, a lens 7, a diffraction grating 8, a photodiode array 9, a housing 10, a signal processing unit 11, a calculator 12, consisting of an input compensation channel 13, an input measuring channel 14, an amplifier 15, a function block 16, containing solar energy distribution units, spectral sensitivity to a belt photocell, the spectral efficiency of plant photosynthesis, light action on the human eye, erythema and quantum actions, a calculation unit 17 containing blocks for calculating photoelectric exergy, photosynthetic exergy, as well as light, erythema and quantum photoeffects, an integrator of photoelectric and photosynthetic exergy 18, display 19 output to PC 20, wherein the output of the optical radiation receiver unit 1 and the function block 16 are connected to the computing unit 17, and the computing unit is connected to the display 19.

Блок приемника оптического излучения 1 содержит компенсированный термоэлемент, имеющий спектральную чувствительность, подобную спектральной чувствительности абсолютно черного тела, который исключает необходимость при градуировке прибора согласовывать его с исходной величиной всей фото-оптометрии - свечой.The optical radiation receiver unit 1 contains a compensated thermocouple having a spectral sensitivity similar to the spectral sensitivity of an absolutely black body, which eliminates the need for calibrating the device to match it with the initial value of all photo-optometry - a candle.

Работает устройство - универсальный фотометр-эксергометр следующим образом.The device works - a universal photometer-exergometer as follows.

Блок приемника 1 располагают в месте измерения оптического излучения. Поступившее излучение через косинусную насадку 6, коррелирующую падающее излучение под косинусную зависимость, падает на измерительную термопару термоэлемента 3, а также измерительную часть спектрометра 5. Напряжение на термоэлементе создает термо-ЭДС, которая подается на вход измерительного канала 14. Для компенсации температуры в корпусе термоэлемента находится вторая термопара 3, изолированная от попадания оптического излучения, напряжение с нее подается на вход компенсационного канала 13. Далее сигналы с измерительного 14 и компенсационного канала 13 попадают на вход усилителя сигнала 15, затем сигнал поступает в блок вычислений 17 и блок измерения оптико-физических величин. Сигнал с измерительной части спектрометра поступает в блок обработки сигнала 11, откуда выходной сигнал поступает на вход блока вычислений 17. В свою очередь сигналы с блоков вычислений фотоэлектрической и фотосинтезной эксергии снимают интегратором 18 с заданным интервалом времени и записывают полученные значения в памяти интегратора. Результаты вычислений выводятся на дисплей 19 и также поступают на выход 20 для подключения ПК.The receiver unit 1 is located in the place of measurement of optical radiation. The incoming radiation through the cosine nozzle 6, which correlates the incident radiation to the cosine dependence, falls on the measuring thermocouple of the thermocouple 3, as well as the measuring part of the spectrometer 5. The voltage on the thermocouple creates a thermo-emf, which is supplied to the input of the measuring channel 14. To compensate the temperature in the thermocouple body there is a second thermocouple 3, isolated from optical radiation, the voltage from it is supplied to the input of the compensation channel 13. Next, the signals from the measuring 14 and compensation the ion channel 13 enter the input of the signal amplifier 15, then the signal enters the computing unit 17 and the measuring unit of the optical-physical quantities. The signal from the measuring part of the spectrometer enters the signal processing unit 11, from where the output signal enters the input of the computation unit 17. In turn, the signals from the photovoltaic and photosynthetic exergy computation units are removed by the integrator 18 with a given time interval and the obtained values are recorded in the integrator's memory. The calculation results are displayed on the display 19 and are also output 20 for connecting a PC.

Для определения фотоэлектрической, химической фотосинтезной эксергии, светового, эритемного и квантового фотоэффектов для преобразования энергии как солнечного спектрального состава излучения, так и иных спектральных составов в устройство введены функции: распределение энергии солнечного излучения и спектральной чувствительности кремниевого фотоэлемента, спектральной эффективности фотосинтеза растений, светового действия на глаз человека, эритемного и квантовых действий. Значение каждого вида эксергии в общем случае определяется по выражениюTo determine the photoelectric, chemical photosynthetic exergy, light, erythema and quantum photo effects for converting the energy of both the solar spectral composition of the radiation and other spectral compositions, the following functions were introduced into the device: the distribution of the energy of solar radiation and the spectral sensitivity of a silicon photocell, the spectral efficiency of plant photosynthesis, light action on the human eye, erythema and quantum actions. The value of each type of exergy is generally determined by the expression

Figure 00000001
Figure 00000001

где P(λ)max - значение падающего монохроматического потока для длины волны, соответствующей максимальной спектральной эффективности оптического излучения, ϕ(λ) - спектральная интенсивность источника оптического излучения, K(λ) - относительная спектральная эффективность, λ1, λ2 - граничные значения длин волн измеряемого участка, t1, t2 - время начала и конца поступления оптического излучения, dλ - дифференциал по длине волны, dt - дифференциал по времени.where P (λ) max is the value of the incident monochromatic flux for the wavelength corresponding to the maximum spectral efficiency of optical radiation, ϕ (λ) is the spectral intensity of the optical radiation source, K (λ) is the relative spectral efficiency, λ 1 , λ 2 are the boundary values wavelengths measured section, t 1, t 2 - start and end time of receipt of optical radiation, dλ - differential wavelength, dt - time differential.

Claims (2)

1. Способ оптимизации метрологии оптического излучения, включающий оптимальное определение фотоэлектрической и фотосинтезной эксергии, а также световых, оптико-физических, квантовых и эритемных величин для излучения любого спектрального состава, измерение поступающей на облучаемый объект энергии излучения с учетом эффективности каждой длины волны по названным фотоэффектам в диапазоне 280-3000 нм и определение суммарной эксергии и фотоэффектов, отличающийся тем, что выделяют ту часть энергии оптического излучения как для солнечного спектра, так и иных спектральных составов, которая потенциально пригодна в фотоэлектрическом, фотосинтезном, световом, эритемном и квантовом преобразованиях, и измеряют фотоэлектрическую, фотосинтезную эксергии, световой, эритемный и квантовый фотоэффекты применительно к этим видам преобразования энергии как солнечного спектра излучения, так и иных спекральных составов, при этом с помощью вычислителя оценивают эффективность излучений каждой длины волны в отношении каждого вида преобразованной энергии, суммируют по всем длинам волн указанного диапазона, проводят индикацию полученных сигналов, которые снимают интегратором с заданным интервалом времени, и вычисляют фотоэлектрическую и фотосинтезную эксергии, записывают полученные значения в памяти интегратора, суммируют и получают суммарное значение эксергии оптического излучения этих двух видов, которые индицируют на дисплее устройства, и используют в процессе последовательного определения названных двух видов эксергии.1. A method for optimizing the metrology of optical radiation, including the optimal determination of photoelectric and photosynthetic exergy, as well as light, optical-physical, quantum, and erythema values for radiation of any spectral composition, measuring the radiation energy delivered to the irradiated object taking into account the efficiency of each wavelength from the above photoeffects in the range of 280-3000 nm and the determination of the total exergy and photo effects, characterized in that they emit that part of the energy of optical radiation as for solar spec spectra and other spectral compositions, which are potentially suitable for photoelectric, photosynthesis, light, erythema and quantum transformations, and measure photoelectric, photosynthetic exergy, light, erythema and quantum photoeffects as applied to these types of energy conversion, both the solar radiation spectrum and other spectral compositions, while using a calculator to evaluate the effectiveness of radiation of each wavelength in relation to each type of converted energy, summarized for all wavelengths of the decree of this range, they indicate the received signals, which are recorded by the integrator with a given time interval, and calculate the photoelectric and photosynthetic exergies, write the obtained values in the integrator’s memory, summarize and obtain the total optical energy exergy of these two types, which are displayed on the device’s display, and use in the process of sequential determination of these two types of exergy. 2. Устройство - универсальный фотометр-эксергометр, содержащее блок приемника оптического излучения с термоэлементом и спектрометром, вычислитель, суммирующий поступление на поверхность Земли двух видов эксергии оптического излучения в течение заданного периода времени, отличающееся тем, что вычислитель содержит блок вычислений, последовательно переключаемый на измерение каждого вида фотоэлектрической и фотосинтезной эксергии, светового, эритемного и квантового фотоэффекта, соединенный с блоком функций и дисплеем, при этом блок функций содержит блоки распределения энергии солнечного излучения, спектральной чувствительности кремниевого фотоэлемента, спектральной эффективности фотосинтеза растений, светового действия на глаз человека, эритемного и квантовых действий, а выходы этих блоков соединены с блоком вычисления фотоэлектрической эксергии, фотосинтезной эксергии, а также светового, эритемного и квантового фотоэффектов, которые своими выходами соединены с дисплеем, а выход блока приемника оптического излучения соединен с входом вычислителя, при этом приемник оптического излучения содержит компенсированный термоэлемент, имеющий спектральную чувствительность, подобную спектральной чувствительности абсолютно черного тела.2. The device is a universal photometer-exergometer containing an optical radiation receiver unit with a thermocouple and a spectrometer, a computer that summarizes the arrival of two types of optical radiation exergy on the Earth’s surface for a given period of time, characterized in that the computer contains a calculation unit that is subsequently switched to measurement each type of photovoltaic and photosynthetic exergy, light, erythema and quantum photoelectric effect, connected to the function block and display, while the block fun It contains blocks for the distribution of energy of solar radiation, the spectral sensitivity of a silicon photocell, the spectral efficiency of plant photosynthesis, the light effect on the human eye, erythema and quantum actions, and the outputs of these blocks are connected to a unit for calculating photoelectric exergy, photosynthesis exergy, as well as light, erythema and quantum photoeffects, which are connected by their outputs to the display, and the output of the receiver unit of the optical radiation is connected to the input of the calculator, while IR optical radiation comprises a compensated thermocouple having a spectral sensitivity similar to the spectral sensitivity of the blackbody.
RU2016117029A 2016-04-29 2016-04-29 Method for optimizing optical radiation metrology and device for its implementation - universal photometre-exergometre RU2626219C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016117029A RU2626219C1 (en) 2016-04-29 2016-04-29 Method for optimizing optical radiation metrology and device for its implementation - universal photometre-exergometre

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016117029A RU2626219C1 (en) 2016-04-29 2016-04-29 Method for optimizing optical radiation metrology and device for its implementation - universal photometre-exergometre

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626219C1 true RU2626219C1 (en) 2017-07-24

Family

ID=59495855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016117029A RU2626219C1 (en) 2016-04-29 2016-04-29 Method for optimizing optical radiation metrology and device for its implementation - universal photometre-exergometre

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626219C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109063227A (en) * 2018-06-13 2018-12-21 中国农业大学 A kind of multi-energy generating system equivalence * source model construction method
CN111582766A (en) * 2020-06-04 2020-08-25 广西慧云信息技术有限公司 System and method for alternately irrigating plants according to environmental parameters

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2280975C1 (en) * 2005-02-10 2006-08-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Method and device for determination of exergy of optical radiation in plant growing
RU2354104C1 (en) * 2007-10-24 2009-05-10 Российская академия Сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Method and device for determination of photoelectric, thermal and photobiochemical photosynthetic exergy for three types of solar energy conversion
WO2009114017A1 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Exergy-based evaluation of an infrastructure
US20100305923A1 (en) * 2007-11-27 2010-12-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System synthesis to meet exergy loss target value

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2280975C1 (en) * 2005-02-10 2006-08-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Method and device for determination of exergy of optical radiation in plant growing
RU2354104C1 (en) * 2007-10-24 2009-05-10 Российская академия Сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Method and device for determination of photoelectric, thermal and photobiochemical photosynthetic exergy for three types of solar energy conversion
US20100305923A1 (en) * 2007-11-27 2010-12-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System synthesis to meet exergy loss target value
WO2009114017A1 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Exergy-based evaluation of an infrastructure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109063227A (en) * 2018-06-13 2018-12-21 中国农业大学 A kind of multi-energy generating system equivalence * source model construction method
CN111582766A (en) * 2020-06-04 2020-08-25 广西慧云信息技术有限公司 System and method for alternately irrigating plants according to environmental parameters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khatami et al. On the deduction of single coal particle combustion temperature from three-color optical pyrometry
Holland et al. Radiometry of proximal active optical sensors (AOS) for agricultural sensing
JP4944231B2 (en) Solar cell evaluation device and light source evaluation device used therefor
CN102012266B (en) Photosynthetic radiation illuminometer and measuring method thereof
RU2626219C1 (en) Method for optimizing optical radiation metrology and device for its implementation - universal photometre-exergometre
Salinas et al. Experiments for combustion temperature measurements in a sugarcane bagasse large-scale boiler furnace
CN105938013A (en) Spectrometer and correction method thereof
CN102080990B (en) Four-waveband high temperature measuring device and method
Rajendran et al. On the development of a low-cost photosynthetically active radiation (par) sensor
CN105444882A (en) Eight-channel radiometer capable of realizing self-calibrating function
CN102620841A (en) Transient temperature measuring and inverting system based on spectrum technology
Kuusk et al. Hyperspectral radiometer for automated measurement of global and diffuse sky irradiance
RU2510498C1 (en) Determination of dust particle concentration nd mean size
Booth et al. Errors in the reporting of solar spectral irradiance using moderate bandwidth radiometers: an experimental investigation
CN105371958A (en) Method of calibrating quantum efficiency of infrared detector by using correlated photons
Bonefačić et al. Two-color temperature measurement method using BPW34 PIN photodiodes
Winter et al. Uncertainty analysis of a photometer calibration at the DSR setup of the PTB
Preslenev et al. Reading, processing and correction of spectroscopic information in a diffraction grating spectral device
US20130066574A1 (en) Method for Determining Characteristics of a Photoconverter Without Contact
Yoo et al. High dynamic range measurement of spectral responsivity and linearity of a radiation thermometer using a super-continuum laser and LEDs
RU119876U1 (en) ANALYSIS OF SPECTRAL ENERGY CAPACITY OF OPTICAL RADIATION FLOW
CN201488811U (en) Photosynthetic radiation luminometer
RU2354104C1 (en) Method and device for determination of photoelectric, thermal and photobiochemical photosynthetic exergy for three types of solar energy conversion
CN113588115B (en) Temperature measurement method based on multispectral colorimetric
RU2280975C1 (en) Method and device for determination of exergy of optical radiation in plant growing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180430