照度傳感器課件

1、光環(huán)境檢測(cè)策劃與制作人員： 王申麗 劉尚武 宗 睿 曹正茂 邱恒清 曾祥斐 劉同海 徐微微 疑問5132輻射機(jī)理及度量傳感器類型及測(cè)量原理ZD照度傳感器使用 傳感器發(fā)展趨勢(shì)4光照對(duì)農(nóng)業(yè)生物的影響主要表現(xiàn)在光強(qiáng)、光質(zhì)、以及光照時(shí)間 光強(qiáng)的作用：生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)建構(gòu)作用。典型例子植物黃化現(xiàn)象。光質(zhì)的作用：紅光有利于糖的合成，藍(lán)光有利于蛋白質(zhì)的合成。光對(duì)動(dòng)物生殖、體色變化、遷徙、毛羽更換、生長(zhǎng)發(fā)育有影響。紫外光過強(qiáng)有致死作用，波長(zhǎng)360nm即開始有殺菌作用。200-300nm的輻射下，殺菌力強(qiáng)，能殺滅空氣中、水面和各種物體邊面的微生物，這對(duì)于抑制自然界的傳染病病原體是極為重要的。光周期5波長(zhǎng)（nm）0

2、5001500100020003000250025002000150010005000輻射能（W/m2.mm）太陽輻射光譜地面大氣層外緣6000K黑體輻射可見光紅外線紫外線38076048.3%8.7%43.0%二、農(nóng)業(yè)中常用光照術(shù)語輻射量光合作用有效輻射光度量1、輻射量及其單位輻射能量(Qe)包括紫外輻射、可見光輻射和紅外輻射的全部輻射能量。單位J。輻射通量(e)單位時(shí)間到達(dá)或通過某一面積的輻射能量。單位為W。輻射強(qiáng)度(Ie)點(diǎn)輻射源在單位時(shí)間內(nèi)在單位立體角內(nèi)所發(fā)出輻射通量，單位為W/sr輻射照度輻照度（Ee），單位面積上所接受的輻射通量。單位：W/m2。光譜輻照度輻射亮度(Le)單位面積的

3、源輻射（散射）面發(fā)射（散射）的輻射強(qiáng)度。單位為W/(m2sr)基本輻射度量的名稱、符號(hào)和定義方程名稱符號(hào)單位符號(hào)輻射能Qe焦耳J輻射通量，輻射功率e瓦特W輻射強(qiáng)度e瓦特球面度Wsr-1輻射亮度e瓦特球面度平方米Wm-2 sr-1輻射出射度e瓦特平方米Wm-2輻射照度e瓦特平方米Wm-23、光度量及其單位光度量和輻射度量的定義及其方程是一一對(duì)應(yīng)的，都是波長(zhǎng)的函數(shù)，一般加下標(biāo)v和 e來區(qū)分 如e，e，Ie，Me，Ee等 v，v，Iv，Lv, Mv，Ev等所不同的只是光度量只適用于可見光區(qū)段（0.40 0.78m），而光輻射度量在整個(gè)電磁波譜范圍內(nèi)都有意義。常用光度學(xué)量的名稱、符號(hào)與單位名稱符號(hào)單位

4、符號(hào)光量Qv流明秒lms光通量 v流明lm發(fā)光強(qiáng)度v坎德拉cd光亮度v坎每平方米 cdm-2光出射度v流每平方米lmm-2光照度（光強(qiáng)度）v勒克司LxA 光量子轉(zhuǎn)換為輻射度單位將量子傳感器的輸出單位由mol/sm2 （400700nm）轉(zhuǎn)換成輻射度單位W/m2的過程非常復(fù)雜。對(duì)于不同光源轉(zhuǎn)換系數(shù)不同必須知道輻射源的光譜分布曲線1w/m24.6 mol/sm214輻射度是W在400700nm波段的積分值給定波長(zhǎng)處每秒發(fā)射的光子數(shù)因此400700nm波段范圍內(nèi)每秒發(fā)射的光子數(shù)為（4-1）（4-2）（4-3）這個(gè)積分可由量子傳感器測(cè)量，如果R是以mol/sm21 mol/sm26.0221017光子

5、（sm2）為單位的量子傳感器的讀數(shù)，則有由式 與式 可得16（4-4）（4-1）（4-4）（4-5）因?yàn)閃 同時(shí)在分子分母中，可以用標(biāo)準(zhǔn)曲線N代替式中：為所取區(qū)間長(zhǎng)度； 為各區(qū)間中點(diǎn)處的波長(zhǎng)；Ni為位于區(qū)間中點(diǎn)波長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)輻射輸出。17（4-6）最后得：式中R的單位為mol/sm2（4-7）B 光子單位轉(zhuǎn)換為光學(xué)度單位將光子單位mol/(sm2)（400-700nm）轉(zhuǎn)換成光學(xué)度Ws的單位lx（400-700nm）的轉(zhuǎn)換過程除以下各步外與上相同。 1000lx19.5 mol/(sm2)1）用方程Wx=683 代入方程（4-1）， 是CIE曲線的發(fā)光系數(shù)，在550nm處y =1， 是光譜照度（W

6、/（m2nm）。2）用 =683*6.022*1017（Rhc） 代入方程（4-5）。3）用 =683*6.022*1017（Rhc） 代入方程（4-6）。4）用 =8.17*104（R） 代入方程（4-7）5）首先用求各區(qū)間中點(diǎn)處的 乘以對(duì)應(yīng)區(qū)間中點(diǎn)處的 ,再求和得 后代入步驟4）21一、輻射度的測(cè)量?jī)x器1、直接測(cè)量太陽輻射的儀器 太陽輻射一方面是形成一定的氣候生態(tài)環(huán)境的重要因素，另一方面與植物的生活有多方面的直接關(guān)系。這就需要專門的儀器測(cè)量太陽輻射。2、分光輻射測(cè)量的儀器LI-1800便攜式分光輻射度儀能夠迅速地，方便地獲得輻射光譜的分光數(shù)據(jù)。光譜數(shù)據(jù)是LI-1800關(guān)于輻射最基本的測(cè)量。

7、LI-1800的輸出圖像其他分光輻射計(jì)二、量子流密度的測(cè)量?jī)x器LI-191SA線性光量子傳感器和LI-190SA光量子傳感器：LI-191SA線性光量子傳感器主要應(yīng)用在空間不一致的環(huán)境中（如植物的樹冠內(nèi)部）測(cè)量光合有效輻射（PAR）。1.感應(yīng)波長(zhǎng)為400700nm 2. 測(cè)量結(jié)果是1米空間內(nèi)的光合有效輻射的平均值LI-190SA光量子傳感器主要測(cè)量空氣中、植物生長(zhǎng)箱和溫室中的光合作用量子通量密度。三、照度傳感器及測(cè)量原理傳感器類型光通量傳感器光強(qiáng)度傳感器光照度傳感器主要儀器有1、自動(dòng)量程照度計(jì)2、輕巧型照度計(jì) 測(cè)量光照強(qiáng)度3、弱光照度計(jì) 4、照度記錄儀等 流明照度傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理 選用專業(yè)

8、光接選器件，對(duì)于可見光頻段光譜吸收后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)根據(jù)電信號(hào)的大小對(duì)應(yīng)光照度的強(qiáng)弱。內(nèi)裝有濾光片，使可見光以外的光譜不能到達(dá)光接收器，內(nèi)部放大電路有可調(diào)放大器，用于調(diào)制光譜接收范圍，從而可實(shí)現(xiàn)不同光強(qiáng)度的測(cè)量。 整個(gè)探測(cè)器所接受的光通量除以探測(cè)器的面積，即為所測(cè)的光照度 E= /A 照度計(jì)由帶濾光器的光電探測(cè)器及電子放大器和讀數(shù)系統(tǒng)組成一、ZD 系列照度變送器產(chǎn)品簡(jiǎn)介： ZD型照度變送器采用對(duì)弱光也有較高靈敏度的硅藍(lán)光伏探測(cè)器作為傳感器，具有測(cè)量范圍寬，線性度好，使用方便，便于安裝，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，特別適用溫室。 特點(diǎn)： 采用光敏探測(cè)器，將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，再經(jīng)過運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)

9、輸出；當(dāng)光照強(qiáng)度超過測(cè)量范圍時(shí)，報(bào)警指示燈點(diǎn)亮。二、主要技術(shù)指標(biāo)供電電壓：12VDC 24VDC 9VDC準(zhǔn) 確 度：7%；重復(fù)測(cè)試：5%；溫度特性：0.5%/；感 光 體：帶濾光片的硅藍(lán)光伏探測(cè)器；波長(zhǎng)測(cè)量范圍：380nm730nm；測(cè)量范圍：0.01Lux200000Lux 0.01Lux20000Lux輸出范圍：4mA20mA 、05V；操作環(huán)境溫濕度：040、070%RH；儲(chǔ)存環(huán)境溫濕度：-1050、080%RH。三、工作原理 由于光電二極管的輸出與照度（光流量/感光面積）成比例，因此可以構(gòu)成照度計(jì)（其它光度值測(cè)量都可以采取相應(yīng)辦法將其變換為感光面的照度進(jìn)行測(cè)量）；再將光電流通過通用運(yùn)放進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換。四、外觀簡(jiǎn)介五、接線方法電流輸出（ZD*AT*）供電+：紅線供電-和電流輸出：黑線電壓輸出+：綠線電壓輸出（ZD*VB*）注意事項(xiàng)：在安裝和使用本產(chǎn)品前，應(yīng)做到： 仔細(xì)閱讀產(chǎn)品使用說明書，供電電源電壓不得超出產(chǎn)品的供電電壓，并注意電源極性； 勿在高溫、高濕度場(chǎng)所下測(cè)量； 使用時(shí)，光檢測(cè)器應(yīng)保持干凈。4、傳感器在農(nóng)業(yè)工程的應(yīng)用前景世界傳感器市場(chǎng)正在以持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng)之勢(shì)向前發(fā)展，未來的發(fā)展趨勢(shì)是向著微型化、智能化、多功能化、無線網(wǎng)絡(luò)化。在當(dāng)今倡導(dǎo)工程技術(shù)創(chuàng)新的條