SE440400B - Ljusmetinstrument for kosinusriktig metning av alla infallsriktningar fran ett halvrum - Google Patents

Description

7903223-1 2 10 l5 20 25 30 35 40 for Submarine Ecoldgical Measurements", Netherlands Journal of Sea Research 8 (4): 354 - 360 ett ljusmätinstrument, som skall likformigt mottaga all strålning i det övre halvrummet. För detta ändamål rekommenderas en enkel, spridande halvkula över mottagaren. Denna anordning är emellertid behäftad med extrema fel på upp till 100% av 9o°-värdet.

Vidare är ett mätinstrument känt ur Heath. O.V.S., 1972, Physiologie der Photosynthese, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, som riktningsoberoende skall mottaga ljus, varvid en spridande halvkula med central avskärmning är anordnad. Även denna anord- ning uppvisar stora fel med avseende på riktningsoberoendet.

I tyska patentet 472 363 beskrives ett mätinstrument för siffer- mässig bestämning av ljusintensiteten i ett rum, varvid mät- .instrumentet består av ett för ljuset exponerat hel- eller halvklot. Klotet är grumligt och användes för att uppfånga ljusströmmarna ur olika riktningar, så att integrerad ljusstyrka av ljusströmmarna kan bestämmas genom mätning. Denna anordning fyller syftet att åstadkomma en riktningsoberoende mätning någorlunda väl men är extremt svårhanterlig, eftersom klotet alltid måste vara väsentligt större än den egentliga ljusmot- tagaren. Vidare medger den icke att enbart mäta ljusströmmarna i det övre halvrummet (rymdvinkel Zíï). Uppdelningen av hela ljusflödet i andelar för det övre och undre halvrummet är emellertid mycket väsentlig för praktiska mätningar. Även ett i den tyska patentskriften 556 677 beskrivet mätinstru- ment tjänar samma syfte. En grumlig genomskinlig kon med 340 toppvinkel sättes på ljusmottagaren. Vid en dylik kon är bas- ytan lika stor som den vertikala tvärsnittsytan. Konen värderar visserligen lodrätt och vågrätt infallande ljus lika starkt men för mellanvinklar uppkommer kraftiga övervärderingar.

Vidare är känt ett ljusmätinstrument från Firma Techtum Instru- ment QSM-2500, Umeå, vilket emellertid inte medger någon rikt- ningsoberoende värdering av ljuset. En spektral upplösning med hjälp av en rätlinjig rymdfilter-monokromator kan emellertid genomföras. x) eng. "skyfi1ter", ty. “VerlaufEilter“ 10 15 20 25 30 35 40 3 7903223-1 Dessa kända anordningar för riktningsoberoende mätning värderar således de mellanliggande vinklarna för högt. vid instrument utan spektral upplösning är en fullständig korrektion, speciellt övergången från energiriktig till kvantriktig indikering extremt besvärlig på grund av det begränsade filter- och mottagarurvalet.

Vid instrument med monokromator är en godtycklig spektral värdering möjlig endast efteråt vid utvärderingen. Bärbara mätinstrument med spektral upplösning och vattentätt hus har obekvämt hög vikt och för stora dimensioner. Vid genomkörning av monokromatorn erhålles mekaniska tyngdpunktsändringar, vilka vid rörligt upphängda instrument, t.ex. för undervattensmät- ningar leder till att mäthuvudets riktning rubbas.

Föreliggande uppfinning har fått till uppgift att åstadkomma ett ljusmätinstrument som möjliggör lika värdering av dags- eller konstljus i samtliga infallsriktningar inom halvrummet.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen därigenom att ovanför en detektor är anordnad en kupol såsom spridarkropp, att kupolen består av två ovanför varandra anordnade delkroppar, varav den övre delkroppen sprider ljuset utan att uppnå idealisk halv- rumsgeometri samt att den undre delkroppen kompenserar den övre delkroppens brister.

Härvid kan utföringsformer av ljusmätinstrumentet enligt upp- finnningen innebära att den övre delkroppen är ett halvklot med central avskärmning. Även andra former är möjliga, t.ex. kon- form eller rotationshalvellipsoid. Den undre delkroppen är enligt en fördelaktig utföringsform en cylinder med lika eller mindre diameter än den övre delkroppens diameter i de båda delkropparnas beröringsplan.

Vidareutvecklingar av uppfinningen kan vara kännetecknade därav, att i beröringsplanet anordnas bländare resp. ljusogenom- släppliga ytor. Härigenom kan mellan detektorn och kupolen anordnas en ingångsspalt och en rymdfilter-monokromator, varvid rymdfilter-monokromatorn är ringformigt utförd.

Uppfinningen uppnår speciella fördelar, som består i att instru- mentet medger belysnings- och remissionsmïtningar, frïwst för 7903223-1 10 15 20 25- 30 35 ekologiska, trädgârds~ eller arbetsfysiologiska ändamål inkl. spektralfördelningen. Således sättes över en mätöppning en kupol av ljusspridande material samt bländare, som åstadkommer den allsidiga känsligheten. Dimensionerna för halvklot resp. klot och cylinder är optimerade på minimal avvikelse från riktningsoberoendet. Motsvarande gäller för den inversa kosinus- värderingen, varvid delkropparna och bländarna måste uppvisa andra dimensioner. Speciellt kan den undre cylinderns diameter göras lika stor för båda tillämpningar.

Kosinusvärderingen alstras på fördelaktigt sätt genom en i och för sig känd plan spridarskiva med definierad kant. Den spektrala upplösningen däremot uppnås genom ett ringformigt interferens- rymdfilter (rymdfilter-monokromator) med extra öppning med korrektionsfilter för integralmätning (vitt ljus) resp. belys- ningsstyrkemätning (luxvärdering). De olika spektrala värderings- kurvorna erhålles genom motsvarande våglängdsberoende modifiering av mottagarens elektriska utgångssignal. I och för detta är speciellt en digitalisering och efterföljande omräkning möjlig med hjälp av en i instrumentet anbringbar mikroprocessor.

Uppfinningen skall nu närmare förklaras i anslutning till på bifogade ritningar återgivna utföringsexempel. Därvid visar: fig. l olika värdering av infallande ljus med olika riktning fig. 2 riktningsoberoende mätning av ljus fig 3 och 4 olika riktningsvärderingar fig 5 - 7 tre olika kupolutföranden för belysningsmätning fig 8 ett ljusmätinstrument för mätning även under vatten fig 9 avvikelsen mellan faktisk och idealisk värdering fig 10 beräkning av spridarkroppen 2 med lineär värdering Gängse ljusmätningar förutsätter ett mätinstrument, där det ljuskänsliga elementet resp. detektorn l har plan form och så- ledes värderar infallande ljus i olika riktning i motsvarighet till Lamberts kosinuslag enligt fig. l. Mätvärdet M = L . cos cš, varvid vinkeln för ljusintensiteten. 10 15 20 25 30 35 s 7903223-1 Växter t.ex. är riktningsoberoende ljusmottagare (riktninge- mottagare som detektor l enligt fig. 2). För att få en för trädgårdstekniska eller ekologiska ändamål lämplig värdering av de olika ljusriktningarna måste ske en riktningsoberoende mätning sådan den visas i fig. 2. Mätinstrumentet l mäter hela det övre halvrummet (rymdvinkel 2 pi). Mätvärdet M svarar mot ljusintensiteten L. Krävs mätningar även i det ännu icke upp- mätta undre halvrummet (resterande rymdvinkeln 2 pi), användes antingen ett andra mätinstrument eller mätningen upprepas efter avpassad vridning av mäthuvudet l.

En skugglös belysning av arbetsplatser kräver en riktnings- oberoende värdering av ljuset. Vid värderingen enligt kosinus- lagen mätes emellertid just det ljus, som belyser godtyckliga föremåls sidoytor, nästan inte alls. Vid remissionsmätningar däremot mätes av en yta reflekterat ljus via en ovanför ytan anordnad ljusmätare l. Av perspektiviska skäl värderas härvid långt åt sidan belägna ytområden zš R2 (se här de sohematiska återgivningarna för olika riktningsvärderingar i fig. 3 och 4) faktorn l/cos2

Claims (4)

7903223-1 10 15 20 8 PATENTKRAV

1. Ljusmätinstrument för kosinusriktig mätning av alla infallsriktningar från ett halvrum fram till en gränsvinkel med en ljuskänslig detektor (1), ovanför vilken är anordnad en såsom kupol (2) utformad linsan- ordning såsom spridningskropp, k ä n n e t e c k - n a t därav, att kupolen (2) består av ett undre cy- linderformigt avsnitt (4), och ett övre, halvklotlik- nande avsnitt (3) med samma eller större diameter, var- vid ett kulkalottformat, med cylinderaxeln koncentriskt omrâde (5) på halvklotet (3) är ljusogenomsläppligt täckt.

2. Ljusmätinstrument enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a t därav, att i ett förbindníngsplan (6) mellan de båda avsnitten (3, 4) utanför den ljuskäns- liga detektorzonen (1) har anordnats bländare (7) resp ringformade ljusogenomsläppliga områden (10).

3. Ljusmätinstrument enligt krav 1 och 2, k ä n - n e t e c k n a t därav, att mellan detektorn (1) och kupolen (2) har anordnats en ingångsspalt (8) och en rymdfiltermonokromator (9).

4. Ljusmätinstrument enligt krav 3, t e c k n a t därav, att rymdfiltermonokromatorn (9) är ringformigt utförd. k ä n n e -