A5M13VSO MĚŘENÍ INTENZITY A SPEKTRA SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ

Transkript

1 MĚŘENÍ INTENZITY A SPEKTRA SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ Zadání: 1) Pomocí pyranometru SG420, Light metru LX-1102 a měřiče intenzity záření Mini-KLA změřte intenzitu záření a homogenitu rozložení záření na povrchu modulu. Údaje jednotlivých měřicích přístrojů vzájemně porovnejte. 2) Pomocí spektrálního analyzátoru změřte spektrum záření přiložených světelných zdrojů. Naměřená spektra použijte k identifikaci zdrojů spekter naměřených v příloze (A). Z identifikovaných spekter určete, který zdroj světla má relativně nejvyšší obsah žluté barvy. Obrázek 1: Měřiče intenzity osvětlení (zleva): Mini-KLA; Light Meter LX-2011; Pyranometr SG420 Teoretická příprava Intenzita záření jinak také ozáření vyjadřuje energii dopadající na jednotku povrchu ozařovaného tělesa za jednotku času. Označíme-li plošný element ozařovaného tělesa Δ a zářivý tok dopadající na tento element Δ, můžeme psát [4]: Δ lim Δ W m Pokud budeme pro zdroj ozáření uvažovat bodový zdroj světla, potom ozáření klesá se čtvercem vzdálenosti ozařované plochy. Při uvažování sklonu ozařované plochy pod úhlem (odklonu od normály) můžeme vztah přepsat [4]: (1) cos α W m (2) 1

2 Pyranometr SG420 Tento pyranometr funguje na principu různé emisivity barev. Bílá barva odráží světlo jinak než černá a stejně tak jej i pohlcuje. Při pohlcení dochází k ohřátí materiálu. Na spodní straně každého segmentu je umístěn termočlánek. Rozdíl teplot mezi černými a bílými segmenty je zesílen, vyhodnocen a zobrazen v jednotkách. Během měření držíme pyranometr na měřeném místě po dobu 50 s (ustálení teplot segmentů) a poté stiskem černého tlačítka zobrazíme měřený údaj. Light meter LX-1102 Přístroj vyhodnocuje signál získaný pomocí čidla fotonky. Čím více světla dopadne, tím více fotonka vyprodukuje. Údaj je ukazován v jednotkách Lux nebo Foot Kandela (1 Foot Kandela = 10,7639 Luxů). Přepočet jednotek Lux na nelze jednoduše bez znalosti spektra stanovit. Pro vlnovou délku 555 nm je udávána hodnota 1 Lux 1,464. Při přepočtu je nutné přepočítat plochu spektra podle spektrální citlivosti luxmetru (Gaussova křivka). Mini-KLA Analyzátor Mini-KLA je vybaven podobně jako Luxmetr externím článkem, který funguje jako sonda. Na rozdíl od ostatních měřicích přístrojů je určen pro určení intenzity dopadajícího záření pro potřeby fotovoltaiky (článek má stejnou spektrální citlivost jako měřený panel). Údaj je zobrazen ve. Spectra Suite Program spustíme a v okně grafu se objeví aktuálně snímané spektrum. Pro přizpůsobení měřítka stiskneme příslušné tlačítko (viz Obrázek 2). A5M13VSO Obrázek 2: Spectra Suite 2

3 Postup měření: Zapneme zdroj světla v konfiguraci dle cvičícího. Přiložíme čidlo přístroje a postupně pro všechny články na modulu změříme hodnoty intenzity osvětlení. Měření opakujeme pro všechny přístroje. Zapneme program obsluhující spektrální analyzátor a sledujeme zobrazovaná spektra jednotlivých světelných zdrojů. Spektra porovnáme s přílohou (A) a pokusíme se identifikovat zdroje použité pro pořízení jednotlivých spekter v příloze. Pokud nenalezneme u některého spektra shodu, pokusíme se zdroj odhadnout z charakteru spektra. Z nasnímaných spekter spočítáme množství dopadlé světelné energie (plocha pod křivkou). Z velikosti intenzity záření při vlnové délce odpovídající žluté barvě a množství energie spočítáme, které záření má relativně nejvyšší obsah žluté barvy. Literatura: [1] Pveducation.org. [on-line] [2] Radek Stojan; Zařízení pro měření intenzity slunečního záření; bakalářská práce VÚT BRNO 2008 [3] Wikipedia. Luminosity function. [on-line] [4] Kalus, R. Trivium z optiky - Informace studentům - Katedra fyziky Přf OU [on-line]. Cite 2011, Informace studentům - Katedra fyziky Přf OU: [5] 3

4 Příloha A Spektrum 1 Spektrum 2 4

5 Spektrum 3 Spektrum 4 5

6 Spektrum 5 Spektrum 6 6

7 Spektrum 7 Spektrum 8 7

8 Spektrum 9 Spektrum 10 8