Приборы для измерения излучений

Для измерения излучений как в энергетических, так и в эффективных единицах используются различные приборы. Для измерения видимого излучения применяются люксметры; для измерения ультрафиолетового излучения в областях А, В и С, а также в фотосинтезно активной области (ФА) и бактерицидной используются уфиметры, дозиметры, уфидозиметры, фотометры, бактметры; для регистрации излучения в инфракрасной области - болометры, пиранометры и др.

Люксметры - приборы, предназначенные для измерения освещенности, т.е. той части видимого излучения, которая эффективно воспринимается глазом человека. Люксметр имеет селеновый фотоэлемент с вентильным фотоэффектом, вмонтированный в оправу с ручкой, и микроамперметр со шкалой, проградуированной в люксах. Электрическая схема включения селенового элемента в приборе показана на рис. 1.8 [3,4].

Промышленность выпускает люксметры типа Ю-116, Ю-117 и др. Люксметром Ю-116 можно измерять уровни освещенности 5...100000 лк. Прибор имеет два основных и шесть дополнительных пределов измерения, которые могут быть получены за счет использования нейтральных фильтров, устанавливаемых на фотоэлементе. При увеличении освещенности в цепи фотоэлемента VD и микроамперметра μА под действием потока света увеличивается количество электронов, определяющих ток, фиксирующий измеряемую величину освещенности. Погрешность измерения освещенности на основных пределах не превышает 10%, на дополнительных - 15%. Люксметр Ю-117 имеет большие пределы измерений (0,1...100000 лк) и комплектуется электронным усилителем с источником питания.

Спектральная чувствительность у селеновых фотоэлементов указанных приборов отличается от стандартизованной спектральной чувствительности глаза "среднего" человека. Это следует учитывать при измерении освещенности от различных источников света, умножая показания люксметров на поправочные коэффициенты К:

Лампы накаливания всех типов ........ К = 1,00

Лампа люминесцентная ЛД и ЛДЦ ....К = 0,95

То же ЛБ и ЛХБ .……………………..К= 1,15

Лампа типа ДРЛ ....................………….К= 1,1

Лампа типа ДРИ....... ........…………..... К = 1,2

Фотоэлектронные приемники распространены в ряде таких приборов, как уфиметры, дозиметры, бактметры и др.

Уфиметр типа УФМ предназначен для измерения ультрафиолетовой облученности, создаваемой искусственными источниками излучения. Прибор имеет диапазон измерения эритемной облученности 1...3000 мэр/м². Общий диапазон разбит на пять поддиапазонов. Шкала прибора отградуирована в мэр/м². В качестве приемника ультрафиолетового излучения в приборе использован вакуумный фотоэлемент типа Ф27, спектральная характеристика которого находится в диапазоне волн 280...380 нм и близко совпадает с кривой эритемного действия оптического излучения. Прибор УФМ имеет металлический кожух и может работать при температуре от 0 до 35°С и относительной влажности окружающего воздуха до 95%. Электрическая схема прибора питается от четырех элементов типа "Марс" или "Сатурн".

Фотометр (радиометр) РОИ-82 и автоматический дозиметр ДАУ-81 предназначены для измерения излучений в ультрафиолетовой и в фотосинтезно активной областях спектра. В состав каждого прибора входят измерительный блок и комплект приемников излучения - фотоэлементы Ф25, Ф26 и Ф29 с набором светофильтров для выделения заданных спектральных областей.

Приборы получают питание от сети напряжением 220 В, а фотометр РОИ-82 - также от автономного источника питания напряжением 9 В.

Приборы на базе тепловых приемников (болометры, пиранометры и др.) просты по устройству. Однако, они могут регистрировать лишь медленно изменяющиеся потоки излучения. Инерционность тепловых приемников достигает нескольких десятков секунд. Болометр преобразует поглощенную энергию излучения в электрический сигнал. В полупроводниковом болометре в результате изменения температуры становится иным и электрическое сопротивление. Для компенсации температурных изменений окружающего воздуха прибор включают по мостовой схеме с компенсационным болометром, защищенным от воздействия излучения. При облучении измерительного болометра изменяется его электрическое сопротивление и в диагонали моста между двумя болометрами появляется электрический ток, регистрируемый гальванометром.

Болометры используют в приборах для регистрации излучения в инфракрасной части спектра.

Пиранометр преобразует поглощенную энергию излучения при помощи термоэлемента в электрический сигнал (термоЭДС). Примером такого прибора служит пиранометр Янишевского, предназначенный для измерения облученности с длиной волны от 300 до 2500 нм. Указанным прибором можно измерять энергетическую облученность как в отдельных областях спектра (УФ, ИК, видимой), так и в совокупности. Приемной частью прибора служит термобатарея из манганиновых и константановых ленточек, спаянных между собой последовательно. Ток термоэлемента регистрирует гальванометр типа ГСА-1, проградуированный в Вт/м². Чувствительность прибора (1...1,5) 10^-2 мВ на 1 Вт/м², инерция показаний - 40 с.

Контрольные вопросы

1. Какие основные вопросы изучает Светотехника в сельском хозяйстве как дисциплина?

2. Какой спектр излучений рассматривает Светотехника?

3. Каковы системы принятых эффективных величин в Светотехнике?

4. Что характеризуют коэффициенты отражения, пропускания и поглощения?

5. Как происходит преобразование излучения в другие виды энергии?

6. Что называется приёмником оптического излучения?

7. Дайте определение закона сохранения энергии.

8. Назовите основные виды фотобиологического воздействия.

9. С какой целью производится облучение людей и животных УФ излучением.

10. С какой целью производится облучение рассады.

11. Напишите уравнение фотосинтеза.

12. Перечислите, какие основные приборы используются для измерения излучений?

13. Приведите схему включения селенового фотоэлемента в люксметре.

14. Какое назначение поправочных коэффициентов к показаниям люксметров?

15. Что называется световым потоком? Силой света? Освещенностью? Каковы их единицы?

Что такое яркость и светимость источника? Каковы их единицы?