< Попер   ЗМІСТ   Наст >

ВИМІРЮВАННЯ ПРИРОДНИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ

Класифікація методів вимірювання природних випромінювань

Залежно від спектральної чутливості вимірювальних приладів розрізняють радіометри, фотометри та прилади для вимірювання фотосинтетично активного випромінювання (ФАВ) [Guyot, 1998; Nobel, 2005; Posudin, 2011].

Радіометри призначені для вимірювання випромінювальної енергії в термінах абсолютної потужності. Сенсори радіометрів можна поділити на два типи: теплові і квантові детектори.

В основі дії теплових сенсорів лежить поглинання випромінювання та його перетворення в теплову енергію такої форми, яку можна вимірювати. До основних типів теплових детекторів належать калориметри, в яких реєструються зміни температури матеріалу детектора; термопари та термобатареї, в яких реєструється електрорушійна сила (напруга) в електричному ланцюзі, що складається з послідовно з'єднаних різнорідних провідників, контакти яких мають різну температуру; болометри, принцип дії яких полягає в реєстрації залежності опору провідника, напівпровідника або надпровідника від температури; піроелектричні детектори, в основі яких лежить використання залежності поляризації піроактивного кристала від зміни його температури при опромінюванні; струм, що проходить через кристал, реєструється. Всі ці пристрої здатні поглинати випромінювання на всіх довжинах хвиль. Ультрафіолетові радіометри чутливі в області 220-480 нм.

Квантові детектори базуються на поглинанні енергії фотона, звільненні електронів та утворенні електричного струму. Кінцевим параметром, що реєструється, може бути напруга, зміна швидкості висилання електронів або провідність сенсора. Залежно від цього радіометри з квантовими детекторами поділяють на фотогальванічні детектори, в яких реєструється напруга, що виникає на фотоелементі під впливом зовнішнього випромінювання; фотовипромінювальні детектори, принцип дії яких полягає в перетворенні енергії оптичного випромінювання в електричну за зовнішнього (фотоелектронні помножувачі) або внутрішнього (фотодіоди) фотоефекту; фотопровідні детектори, які використовують аналіз залежності електропровідності матеріалу детектора від потоку випромінювання, що потрапляє на цей матеріал.

Радіометри вимірюють енергетичну освітленість у Вт/м2, фотометри – освітленість в лк (люксах), прилади для вимірювання ФАВ – густину потоку фотосинтетичних фотонів (ГПФФ), яка має одиницю вимірювання мкЕ•м-2•с-1 або мкмоль м-2 с-1.

Фотометри (люксметри) – це прилади, які мають максимальну чутливість у середині видимої області спектра, де людське око найчутливіше.

Прилади для вимірювання ФАВ чутливі в області 400-700 нм, де поглинають важливі фотосинтетичні пігменти.

Спектральну чутливість цих приладів наведено на рис. 12.1.

Спектральна чутливість приладів для вимірювання природних випромінювань

Рис. 12.1. Спектральна чутливість приладів для вимірювання природних випромінювань

Теплові детектори

Вимірювання прямого сонячного випромінювання. Піргеліометр

Для вимірювання прямого сонячного випромінювання використовують піргеліометр, поверхня детектора якого орієнтована перпендикулярно до потоку випромінювання. Схему такого піргеліометра наведено на рис. 12.2.

Конструкція піргеліометра

Рис. 12.2. Конструкція піргеліометра

Прилад складається з металевого циліндра, на дні якого встановлено детектор, системи діафрагм для потрапляння на детектор лише прямого сонячного випромінювання та металевих заслінок. Поле зору цього інструмента дорівнює 5°. Піргеліометри використовують як первинні стандарти для вимірювання сонячного випромінювання, оскільки вони мають високу стабільність і відтворюваність результатів; точність вимірювань може досягати ±0,4-0,5 %. Піргеліометри передбачають застосування термопар або термобатарей як детекторів.

Витримування часових інтервалів під час користування металевими заслінками, що регулюють рівень опромінювання детектора, з відповідним відліком температури є дуже суттєвою операцією, яка разом з процедурою калібрування приладу ускладнює технологію вимірювань.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >