82

Лекция 1. Введение в курс «Фотометрия»

1.2. Основные понятия фотометрии

1.3. Фотометрические величины

1.3.1. Энергетические фотометрические величины

1.3.2. Редуцированные фотометрические величины

1.4. Световые величины

1.5. Приёмники излучения

1.6. Импульсная фотометрия

Фотометрия  раздел физической оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики оптического излучения, испускаемого источниками, распространяющегося в различных средах и взаимодействующего с телами.

Световое поле, поле светового вектора. При этом распределение освещённости находят, применяя общие методы расчёта пространственного распределения светового потока.

Оптическое излучение представляет собой свет, или электромагнитные волны, длины которых заключены в диапазоне с условными границами от 1 нм до 1 мм

Фотометрические величины - это величины, характеризующие оптическое излучение. Различают энергетические фотометрические величины и редуцированные фотометрические величины

Табл.1 1. Энергетические фотометрические величины

Энергетические фотометрические величины (в скобках распространенные синонимы и пояснения)	Единицы
Энергия излучения (лучистая энергия)	дж
Поток излучений (лучистый поток)	вт
Энергетическая сила света (сила излучения)	вт·ср 1
Энергетическая яркость	вт·ср1·м2
Энергетическая освещенность (облученность)	вт·м2
Энергетическая светимость	вт·м2
Энергетическая экспозиция	дж·м2
Энергетическое освечивание (интеграл от энергетической силы света по времени в пределах длительности импульса излучения)	дж·ср1
Спектральная плотность энергетической фотометрической величины (производная этой величины по длине волны или другой спектральной координате)

Редуцированные фотометрические величины - это эффективные фотометрические величины, характеризуют оптическое излучение по его воздействию на заданный селективный приёмник света.

Световые величины - это фотометрические величины, редуцированные в соответствии со спектральной чувствительностью среднего светлоадаптированного человеческого глаза.

Освещённость в точке поверхности, одна из световых величин, равная отношению светового потока излучения, падающего на малый элемент поверхности S, содержащий рассматриваемую точку, к площади S (иначе, освещенность — поверхностная плотность светового потока). Если размеры источника света малы по сравнению с его удалением l от S, освещённость Е = I cos α / l². Один люкс — это освещённость, при которой световой поток 1 лм падает на площадь в 1 м²: 1 лк = 1 лм / 1м².

Сила света - равна отношению светового потока, распространяющегося от источника внутри элементарного (очень малого) телесного угла

Яркость, L, световая величина, равная отношению светового потока d² к фактору геометрическому

ddAcos : L = d²/ddAcos.

Светимость в точке поверхности есть отношение светового потока, исходящего от малого элемента поверхности, который содержит данную точку, к площади этого элемента.

Освечивание, одна из световых величин, применяемая в импульсной фотометрии; равна интегралу от силы света импульсного источника по времени. Единица освечивания — кандела-секунда (кдс).

Приёмники излучения - это устройства для преобразования сигналов электромагнитного излучения (в диапазоне от рентгеновских лучей с длиной волны  = 10 ^{ 9} см до радиоволн с  = 10^{ 1} см.

Импульсная фотометрия - это раздел фотометрии, в котором изучают импульсные потоки излучения и оценивают их параметры в интервалах времени, меньших периодов повторения исследуемых импульсов излучения.

Лекция 2. Основы физической фотометрии

1.1. Единицы измерения световых величин

1.2. Отражательная способность тел

1.3. Базовые понятия фотометрии

1.4. Некоторые типы фотометрических приборов

1.5. Направления фотометрии

Фотометр - прибор, предназначенный для измерения: фотометрических величин: освещенности, силы света, светового потока, яркости, коэффициента пропускания и коэффициента отражения; а также - величин, характеризующих ультрафиолетовые и инфракрасные излучения.

Гидронефелометр - прибор, предназначенный для измерения показателя рассеяния света в воде.

Гониофотометр - фотометр, предназначенный для измерения углового распределения световых характеристик среды или поверхности.

Дихрометр - прибор для измерения коэффициента кругового дихроичного поглощения вещества для оптического излучения определенной длины волны.

Колориметр - прибор, предназначенный для измерения координат цвета и/или цветности самосветящихся и несамосветящихся объектов. Колориметр позволяет сравнивать оптические плотности различных веществ.

Люксметр - прибор, предназначенный для измерения освещенности.

Поляризатор - прибор, предназначенный для получения полностью или частично поляризованного излучения. Поляризатор допускает использование в качестве анализатора поляризованного излучения.

Поляриметр - прибор, предназначенный для измерения угла поворота плоскости поляризации монохроматического излучения при его прохождении через некоторую среду.

Полярометр - прибор для измерения степени поляризации частично поляризованного оптического излучения.

Рефрактометр - прибор, предназначенный для измерения показателя преломления или разности показателей преломления жидких сред.

Спектрополяриметр - поляриметр, позволяющий осуществлять измерения в заданном интервале длин волн оптического излучения.

Спектрорефлектометр - спектрофотометр, предназначенный для измерения спектральных коэффициентов отражения.

Спектрорефрактометр - рефрактометр, предназначенный для измерения и регистрации зависимости показателя преломления от длины волны.

Фотометр - прибор, предназначенный для измерения: - фотометрических величин: освещенности, силы света, светового потока, яркости, коэффициента пропускания и коэффициента отражения; а также - величин, характеризующих ультрафиолетовые и инфракрасные излучения.

Спектрофотометр - прибор для определения зависимости оптической плотности вещества от длины волны.

Физический фотометр - фотометр, в котором в качестве приемника излучения применяют фотоэлектрический или тепловой приемник излучения.

Фотометр интегрирующий, иначе называемый шаровой фотометр, - прибор, позволяющий определять световой поток по одному измерению.

Эллипсометр - прибор, предназначенный для измерения азимута и эллиптичности поляризованного оптического излучения определенной длины волны.

Яркомер - прибор, предназначенный для измерения яркости. Яркость измеряется в кд/кв.м.

Спектрорадиометр - спектрометр, предназначенный для измерения и регистрации спектральных распределений фотометрических величин.

Абсорбционная фотометрия – это фотометрия, основанная на измерении светопоглощения анализируемым объектом.

Гетерохромная фотометрия - раздел фотометрии, в котором рассматриваются методы измерения разноцвет (гетерохромных) излучений

Фотометрия фотографическая – это раздел фотометрии, в котором рассматриваются методы количественной оценки излучения с помощью фотографических материалов.

Плазменная фотометрия - один из видов эмиссионного спектрального анализа. Применяется главным образом для количественного определения в растворах атомов многих металлов и редкоземельных элементов по их спектральным линиям или полосам.

Лекция 3. Фотометрические понятия. Основные законы фотометрии.

1.1. Фотометрические понятия и единицы

1.2. Определение некоторых методов измерения фотометрических величин

1.3. Характеристики значений световых величин. Основные законы (расчетные формулы)

1.4. Обработка изображений. Фотометрия звезд

Освещенность (Е, лк) - отношение светового потока, падающего на элемент поверхности, содержащий данную точку, к площади этого элемента.

Минимальная освещенность (Емин, лк) - Наименьшее значение освещенности в помещении, на освещаемом участке, в рабочей зоне

Цилиндрическая освещенность (Ец, лк) - Характеристика насыщенности помещения светом, определяемая как средняя плотность светового потока на поверхности вертикально расположенного в помещении цилиндра, радиус и высота которого стремятся к нулю

Коэффициент естественной освещенности (КЕО) - отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба, к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода.

Рис. 4.1. Внешний вид люксметра

Учитывайте смещение оптического центра эмиссии светодиодов относительно механического центра. При фиксации светодиода в креплении испытательной установки предполагается, что свет исходит от его механического центра. Но это не всегда так (  рис. 4.2).

Рис. 4.2. Девиация угла свечения

Рис. 4.3. . Установка для измерения яркости неба (без шагового двигателя по азимуту)

Рис. 4.4. Результаты измерения яркости неба после захода Солнца в направлении на точку захода (азимут 10°). По осям отложены горизонтальные координаты — азимут и высота.

Существуют ручные измерители яркости (и освещенности), например, Фотон- 2004 (рис. 4.5)

Рис. 4.5. Прибор Фотон -2004

Лекция 5. Проведение измерений в фотометрии

1. Интегральные характеристики материалов

2. Спектральные измерения

3. Погрешности спектральных измерений

4. Энергетические измерения

1.5. Измерения оптическими приборами. Общие положения

Другим направлением спектральных исследований, связанным с развитием радиотехники, стала обработка и анализ первоначально звуковых, а потом и любых произвольных сигналов. Ниже (рис.5.1) приведены различные типы спектров

Рис. 5.1. Типы спектров

Здесь показаны два представления оптического спектра: сверху «естественное» (видимое в спектроскопе), снизу — как зависимость интенсивности от длины волны показан комбинированный спектр излучения Солнца. При этом отмечены линии поглощения бальмеровской серии водорода.

Электронная спектроскопия является очень чувствительным и удобным методом для определения спектров поглощения, пропускания или отражения, изучения кинетики реакции, сопровождающейся спектральными изменениями.

Колебательная спектроскопия — раздел молекулярной спектроскопии, изучающий спектры поглощения и отражения, обусловленные квантовыми переходами между колебательными уровнями энергии молекул

Инфракрасные спектры делятся по диапазону: ближний( от 4500 см-1 до 40000 см-1), средний (400 - 4500 см-1) и дальний (10 - 400 см-1).

Атомно-эмиссионная спектроскопия (спектрометрия), АЭС или атомно-эмиссионный спектральный анализ — совокупность методов элементного анализа, основанных на изучении спектров испускания свободных атомов и ионов в газовой фазе.

Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанный на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц

Оптико - электронные методы позволяют измерять температуру объекта путем анализа параметров потока теплового излучения от него.

Особенности методов пирометрии и выполнение оценки их погрешностей основано на применении формулы Вина

Рис. 5.2. Погрешность аппроксимации закона Планка формулой Вина

а	б
Рисунок 2. Деталировка диаграммы углового распределения силы света - а) и пример измерения диаграмм в нескольких плоскостях – б)

Рис.5.3. Деталировка углового распределения силы света

Рисунок 3. Диаграмма пространственного распределения силы света в полярных координатах

Рис. 5.4. Диаграмма пространственного распределения силы света

Фотометрия — общая для всех разделов прикладной оптики научная дисциплина, на основании которой производятся количественные измерения энергетических характеристик поля излучения. Фотометрия - совокупность методов измерения энергетических характеристик электромагнитного излучения и световых величин: освещенности, силы света, светового потока, яркости и др.

Теория светового поля. Исходной энергетической характеристикой поля излучения является «спектральная плотность энергетической яркости» B(λ)= d(E) / [d(λ)  d(t)  dS  d(ω)]. Она обозначает долю энергии излучения, лежащую в единичном интервале длин волн, проходящей за единицу времени через перпендикулярную распространению излучения площадку единичной площади и распространяющуюся в пределах единичного телесного угла.

Фотометрические оптические приборы - это класс оптики для изменения световых потоков и величин, непосредственно связанных со световыми потоками: освещенности, яркости, светимости и силы света.

Спектральные оптические приборы - огромный класс оптической техники, для которого общим является разложение электромагнитного излучения в спектр по длинам волн.

Интерферометрами называют приборы, в которых основной измеряемой характеристикой является не амплитуда световой волны и связанная с ней энергия, а фаза электромагнитного колебания.

В поляриметрах используется такое волновое свойство света, как поляризация, т. е. определенная ориентация колебаний электромагнитной волны относительно направления распространения.

Рефрактометры - приборы для измерения показателя преломления твердых тел, жидкостей и газов.

Гониометры - приборы для угловых измерений - в большинстве своем представляют собой зрительные трубы или лазеры, оптическая ось которых снабжена отсчетным угловым лимбом

Измерительные микроскопы представляют собой приборы для увеличения видимых размеров (или углов наблюдения) различных объектов и измерения размеров увеличенных деталей.

Измерители освещенности - люксметры - являются наиболее массовыми оптическими приборами, используемыми на практике. Именно этими приборами контролируется уровень освещенности

Лекция 6. Фотометрия измерений цвета

5. Цветовые измерения

6. Измерение яркостной температуры

7. Измерение цветовой температуры

8. Фотометрия в технике освещения

Исходная (опорная) цветность — цветность равноэнергетического белого цвета. Кривые сложения этой системы приняты Международной комиссией по освещению (МКО) в 1931 и известны под название международной колориметрической системы МКО RGB (от англ., нем. red, rot — красный, green, grun — зелёный, blue, blau — синий, голубой), показаны на рис.6.1. 

Рис. 6.1. Кривые сложения для ЦКС  МКО  RGB

Основными цветами (X), (Y), (Z) системы XYZ являются нереальные цвета, выбранные так, что кривые сложения этой системы (рис.6.2) не имеют отрицательных участков, а координата Y равна яркости наблюдаемого окрашенного объекта, т.к. кривая сложения у совпадает с функцией относительной спектральной световой эффективности стандартного наблюдателя МКО для дневного зрения.

Рис. 6.2. Кривые сложения для ЦКС  МКО  XYZ

Соотношение Кирхгофа позволяет связать между собой яркостную и термодинамическую температуры тела. Поскольку в измерениях достигается равенство спектральной светимости металла (нечерного тела) Е _,Т, при тем­пературе Т со спектральной светимостью  _,Тs, при температуре T_S, то

Рис.6.3. К определению яркостной температуры нечерного тела

Цветовая температура дневного света, для которого сбалансировано большинство фотопленок, составляет 5400 К.

Табл. 1. Цветовая температура различных источников света, в градусах Кельвина:

Свеча 1 500 °K Кероосиновая лампа 2 000 °K Лампочка накаливания 60 Вт 2 700 °K Лампочка накаливания 100 Вт 2 900 °K Лампочка накаливания 200 Вт 3 000 °K Свет слайдопроектора 3 000 °K Лунный свет 3 000 °K Восходящее или заходящее солнце 2° над горизонтом 3 000 °K Галогенная лампа 3 200 °K Восходящее или заходящее солнце 10° над горизонтом 3 500 °K Восходящее или заходящее солнце 20° над горизонтом 4 000 °K Восходящее или заходящее солнце 30° над горизонтом 4 500 °K Прямой солнечный свет 4 900 - 5 500 °K Полуденное солнце 21 марта в Вашингтоне (эталон дневного света) 5 400 °K Полуденное небо зимой 5 500 - 6 000 °K Свет вспышки 5 500 - 6 500 °K Полуденное облачное небо зимой 5 700 - 5 900 °K Чистое небо в полдень летом 6 000 - 7 000 °K Облачное небо 6 500 - 8 000 °K Голубое небо в северных широтах 12 000 - 22 000 °K

Лекция 7. Некоторые методы измерений в фотометрии

1.1. Методы световых измерений. Фотоэлектрические методы измерения цвета

1.2. Эталоны света

1.3. Методика измерения силы света

1.4. Измерение освещенности

Рабочий световой эталон — это источник света, предназначенный для текущих световых измере­ний и периодически проходящий поверку со вторичным световым эталоном.

.

Принципиальная схема фотометра приведена на рис. 7.1.

Рис.7.1. Схема линейного фотометра: Э - эталонный источник; И — испытуемый источник; ФГ - фотометрическая головка

При визуальном измерении силы света измерительная часть представляет собой фотометрическую головку, основными элемен­тами которой являются два приемных экрана, один из которых освещается исследу­емой лампой, а другой — образцовой лампой (рис.7. 2).

Устройство для формирования полей сравнения — фотометрический кубик.

Рис. 7.2. Оптические схемы полей сравнения фотометрической головки

Промышленность долгое время выпускала люксметры типа Ю-116. На перед­ней части прибора (рис. 7.4) расположены кнопки переключателя пределов измерения.

Рис. 7.4. Схема люксметра: 1 - полупрозрачное покрытие; 2 – слой селена; 3 – металлическая пластина; 4 – измерительный прибор

Пучок, исходящий из точки О поверхности в пределах апертурного угла 2 , ограничивается оправой объектива и специальной диафрагмой Д в непрозрачном экране перед фотоэлементом (рис.7. 5)

Рис. 7.5. Принципиальная схема яркомера

Лекция 8. Методики измерения в фотометрии

1.1. Пирометрия излучения

1.2. Определение радиационной температуры

1.3. Фотометрия пламенная

1.4. Фотоэлектрическая импульсная фотометрия

Пирометрия  группа методов измерения температуры.

Тепловое излучение   электромагнитное излучение со сплошным спектром, испускаемое веществом и возникающее за счёт его внутренней энергии

Пирометр   прибор для беcконтактного измерения температуры тел

Тепловизоры создают двумерное изображение поверхности измеряемых объектов.

Некоторые образцы из переносных и стационарных современных пирометров приведены на рис. 8.1.

Рис.8. 1. а) Переносные ИК- пирометры б) стационарный ИК-пирометр

Односпектральные пирометры принимают излучение в одном спектральном диапазоне

Мультиспектральные пирометры (также известны как пирометры спектрального отношения и цветовые пирометры) принимают излучение в двух и более спектральных диапазонах.

Электроэнергетика,  для контроля и пожарной безопасности при эксплуатации объектов, обслуживание трансформаторов, контроль исправности кабелей, контактов, шин под напряжением (рис.8. 2).

Рис. 8.2. Применение пирометров при обслуживании устройств электроэнергетики

Очень актуально внедрение неконтактных методов измерения температуры в энергетической промышленности (рис. 8.3).

Рис.8. 3. мобильный радиационный пирометр

Лекция 9. Измерение освещенности объектов естественным светом

9.1 Влияние излучения Солнца на Землю. Основные характеристики Солнца

9.2 Контроль исходных данных при расчете естественной освещенности

9.3 Методика поверхностной фотометрии

Некоторые основные характеристики Солнца:

Среднее расстояние от Земли  1,496 10 ¹¹ м или 8,3 световых минут;

Расстояние от центра Галактики  2,5 10 ²⁰ м или 26 тыс. световых лет;

Галактический период обращения  2,25 ÷2,50×10⁸ лет;

Скорость  ~2,2×10⁵ м/с (на орбите вокруг центра Галактики) Средний диаметр  1,392×10⁹ м (109 диаметров Земли)

Сплюснутость  9×10⁻⁶

Объём  1,4122×10²⁷ м³ (1 300 000 объёмов Земли)

Масса  1,9891×10³⁰ кг (332 946 масс Земли)

Средняя плотность  1409 кг/м³

Эффективная температура поверхности  5515 C°

Температура короны ~1 500 000 C°

Температура ядра ~13 500 000 C°

Светимость 3,846×10²⁶ Вт ~3.75x1028 Лм

Яркость 2,009x10⁷ Вт/м²/ср

Фотосфера (слой, излучающий свет) достигает толщины ~320 км и образует видимую поверхность Солнца.

Хромосфера  внешняя оболочка Солнца толщиной около 10 000 км, окружающая фотосферу.

Корона  последняя внешняя оболочка Солнца

На рисунке 9.1 приведена схема расчетного и противолежащего зданий с указанием координат и привязкой их на местности. Кроме того, проверяется, находятся ли численные значения исходных данных в допустимых границах и не противоречат ли они друг другу. Ниже перечислены основные виды такого контроля:

- значения коэффициентов отражения должны лежать и интервале от нуля до единицы;

- координаты светопроемов не должны превышать. размеры помеще­ния;

- каждый светопроем может быть расположен на одной из поверхно­стей помещения;

- светопроемы не должны перекрывать друг друга.

Рис. 9.1. Схема выбора начала координат и привязки расчетного и противостоящего здания: 1 - расчетное здание; 2 - противостоящее здание; А - азимуты зданий;  - высота пола над уровнем земли; Нзд, Lп, В - размеры противостоящего здания; Р - расстояние между зданиями

Простейшим способом представления результатов является их визуализация путем построения изображений в условных цветах и карт изоуровней (изофот). Как видно на рис.9.2, где показаны изображения трех галактик, построенных с помощью Цифрового Обзора Неба, карты изофот позволяют получить больше информации об объектах, чем простое репродуцирование их изображений.

Рис. 9.2. Слева: репродукция изображений галактик NGC 3379 (справа), NGC 3384 (слева вверху) и NGC 3389 (слева внизу)

Лекция 10. Физические принципы работы фотоприемников на основе внутреннего фотоэффекта

10.1 Основы явления  внутренний фотоэффект

10.2. Основы работы фоторезисторов

10.3. Постоянная времени и частотная характеристика ФР

10.4. Фототок, спектральная чувствительность и шумы ФР

Внутренним фотоэффектом называют процесс взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, в результате которого энергия квантов излучения передаётся электронам вещества, изменяющим в результате свое энергетическое состояние.

Внутренний фотоэффект,  перераспределение электронов по энергетическим состояниям в конденсированной среде, происходящее при поглощении электромагнитного излучения.

Вводится представление о разрешенных и запрещенных зонах энергии электронов в полупроводнике, наглядно представляемых энергетическими схемами, причем границы различных зон обозначают горизонтальными линиями (рис.10.1)

Рис. 10.1. Энергетические диаграммы полупроводников

Фоторезистор (ФР) — это фотоприемник, принцип действия которого основан на эффекте фотопроводимости — свойстве вещества изменять свою электропроводность под действием оптического излучения.

На рис. 10.3,6 приведены частотные характеристики некоторых ФР, которые также обусловливают их инерционность.

Лекция 11. Фотоприемники.

• Приемники оптического излучения, их свойства и характеристики. Типы приемников.

• Пассивные и активные фотоэлементы: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы

• Световодные фотоэлементы

Название диапазона		Длины волн, λ	Частоты, ν	Источники
Радиоволны	Сверхдлинные	более 10 км	менее 30 кГц	Атмосферные явления. Переменные токи в проводниках и электронных потоках (колебательные контуры).
	Длинные	10 км - 1 км	30 кГц - 300 кГц
	Средние	1 км - 100 м	300 кГц - 3 МГц
	Короткие	100 м - 10 м	3 МГц - 30 МГц
	Ультракороткие	1 м - 0,1 мм	30 МГц - 300 ГГц[1]
Оптическое излучение	Инфракрасное излучение	1 мм - 780 нм	300 ГГц - 429 ТГц	Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях.
	Видимое излучение	780-380 нм	429 ТГц - 750 ТГц
	Ультрафиолетовое	380 - 10 нм	7,5×1014 Гц - 3×1016 Гц	Излучение атомов под воздействием ускоренных электронов.
Ионизирующее электромагнитное излучение	Рентгеновские	10 - 5×10−3 нм	3×1016 — 6×1019 Гц	Атомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц.
	Гамма	менее 5×10−3 нм	более 6×1019 Гц	Ядерные и космические процессы, радиоактивный распад.

Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую энергию.

Основной элемент устройства – электролюминесцентная ячейка (рис. 11.1). Это плоский конденсатор с проводящими обкладками с электролюминофором в качестве диэлектрика. Яркость ячейки растет с ростом переменного напряжения.

Рис. 11.1. Электролюминесцентная ячейка

Рис. 11.2. Схемотехническое изображение фоторезистора

Рис. 11.3. Внешний вид фоторезистора

Фотодио́д — приёмник оптического излучения, который преобразует попавший на его фоточувствительную область свет в электрический заряд за счёт процессов в p-n-переходе (рис. 11.4).

Рис. 11.4. Фотодиод

Фототранзи́стор — оптоэлектронный полупроводниковый прибор, вариант биполярного транзистора (рис. 11.5). Отличается от классического варианта тем, что область базы доступна для светового облучения, за счёт чего появляется возможность управлять усилением электрического тока с помощью оптического излучения.

Рис.11.5. Фототранзистор

Световодные фотоэлементы, выпускаемые в настоящее время, приведены в таблице

		Большие фотоэлементы
		Малые фотоэлементы
		Миниатюрные фотоэлементы
		Световодные фотоэлементы
		Световоды
		Сверхминиатюрные фотоэлементы
		Вилочные фотоэлементы
		Специальные фотоэлементы
		Ультразвуковые датчики

Лекция 12. Приборы, используемые в фотометрии

• Основные физические светоизмерительные приборы.

• Спектральные приборы и методики измерения.

Фотометр цифровой ТЭС 0693	Прибор предназначен для определения освещенности, создаваемой естественным и искусственным освещением, а также для измерения эквивалентной яркости протяженных объектов
Люксметр цифровой ТЮ 1403	Прибор предназначен для измерения освещенности, формируемой естественным и искусственным освещением
Прибор комбинированный (люксметр/ УФ радиометр. Модель ТКА-03/1)	Предназначен для измерения оптического излучения освещенности; энергетической освещенности в УФ области спектра
Люксметр/ яркомер Модель ТКА-04/3	Предназначен для измерения освещенности , яркости самосветящихся тел
Люксметр «ТКА Люкс»	Предназначен для измерения освещенности
Многоканальный радиометр «Аргус»	Предназначен для измерения параметров УФ, видимого и ИК оптического излучения
«Аргус 01»	Блок для измерения освещенности
«Аргус 02»	Блок для измерения яркости
«Аргус 07»	Блок для измерения коэффициента пульсаций
«Аргус 12»	Люксметр/ яркомер
Люксметр типа TESTO 0500	Блок для измерения освещенности, формируемой искусственным и естественным светом

В настоящее время все большее применение при измерении яркости находят приборы

на основе матрицы с ПЗС-матрицей в сочетании с портативным компьютером, что позволяет получать объемную картину сканированных изображений освещенной поверхности.

Рис. 12.2. Апертурные углы для случая зеркального отраже­ния:

ИИ — источник излучения; П — приемник излуче­ния; М — образец; 2_{1 } апертурный угол падающего пуч­ка; 2₂  апертурный угол отраженного пучка

Апертура,  действующее отверстие оптической системы, определяемое размерами линз или диафрагмами.

Интегральная характеристика вы­числяется с использованием выражения :

где Ф_е()  спектральное распределение мощности падающего излучения;

а  интегральная характеристика спектральной зависимости;

а()  спектральная характеристика образца

w()  относительная спектральная весовая функция образца

Лекция 13. Приборы физического эксперимента

• Плазменные приборы.

• Дифракционные приборы

• Светильники и лампы фотометрии.

Плазменные панели

Экран плазменного дисплея может быть намного больше телевизионного, при этом он не испускает вредных электромагнитных излучений.

Плазменные технологии

	Плазменные модульные экраны (видеостены) предназначены для отображения полно цветной динамической компьютерной и телевизионной (во всех стандартах) видео, графической и текстовой информации.
	Плазменные рекламные индикаторы DPI Индикаторы созданы на основе плазменных технологий и представляют собой монохромные панели (основной цвета свечения – зеленый, красный и синий) в металлическом корпусе (основные цвета: тёмно-серый матовый, тёмно- и светло-серебристый металлик).
	Плазменные панно относятся к эксклюзивным продуктам компании и представляют собой прозрачные стеклянные панели с цветным светящимся изображением рекламного характера (например, логотипом). Панели имеют различные варианты обрамления. Само изображение и его цветовая гамма определяются заказчиком. Высокая яркость свечения делает панно хорошо заметным и в светлое время суток. Панно могут использоваться как в помещении, так и на улице.

Светодиодный дискотечный прибор EURO DJ LED FLOWER

Проекторы, видеопроекторы

Мультимедиа-проекторы уже хорошо известны на российском рынке. Мультимедиа-проектор предназначен для воспроизведения на большом экране информации, получаемой от компьютера, видеомагнитофона, видеокамеры, проигрывателя DVD-дисков.

Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность

Дифракционная решётка

Очень большая отражательная дифракционная решётка.

Так выглядит свет лампы накаливания фонарика, прошедший через прозрачную дифракционную решётку

Изготовление

Нарезка компакт-диска может считаться дифракционной решёткой.

Светодиодные светильники отличает высокая степень надежности и продолжительный срок эксплуатации - не менее 50 000 часов, что значительно превышает ресурс обычной лампы уличного освещения (ДРЛ и ДНАТ).

Светодиодную серию уличного освещения отличает большой выбор различных вариантов исполнения, выбора характеристик, дополнительного оснащения, технологичность и, что немаловажно, современный дизайн, благодаря чему светильники эффектно дополнят образ любой улицы, двора или автомагистрали.

. Диаграмма направленности:

Отечественные светильники дают ровное освещение и распределение освещенности между столбами на расстоянии от 6 до 30 метров в каждую сторону.

NLT LED Street Light 30 W	NLT LED Street Light 60 W	NLT LED Street Light 90 W
	NLT LED Street Light 120 W	NLT LED Street Light 120 W
NLT LED Tunnel Light 75W

	Светодиодные экраны		Декоративная светод.  светотехника NEO-NEON: дюралайт, плей-лайт, клип-лайт, твинкл-лайт, дюрафлекс, флекс-неон, белт лайт, бахрома .
	Бегущие строки для помещений		Светодиодные прожекторы для архитектурного и интерьеного освещ.
	Бегущие строки для улицы		Светодиодные прожекторы для бассейн. и фонтанов LED AQUA
	Плазменные видеостены		Светодиодный пол
	Плазменные индикаторы		Светодиодные колонны (башни)
	Плазменное панно		Информационная ситстема на общест. транспорте
	Табло для кинотеатров		Табло для аэропортов
			Табло для автовокзалов
	Табло для спорта		Табло для инвалидов

Лекция 14. Оптические системы в фотометрии

• Оптические системы фотометрических приборов.

• Системы получения тепловизионного изображения

• Типы многоэлементных фоточувствительных систем

Оптическая система — совокупность оптических элементов (преломляющих, отражающих, дифракционных и т. п.), созданная для определённого формирования пучков световых лучей (в классической оптике), радиоволн (в радиооптике), заряженных частиц (в электронной и ионной оптике).

Оптическая схема — графическое представление процесса изменения света в оптической системе.

Оптический прибор — конструктивным образом оформленная для выполнения конкретной задачи оптическая система, состоящая, по крайней мере, из одного из базовых оптических элементов.

Угол a расхождения лучей, идущих от далекого предмета в оба глаза, пропорционален расстоянию b. между глазами (называемому базой) и обратно пропорционален расстоянию d до предмета (рис. 14.1):

Рис. 14.1. Рассматривание предмета обоими глазами дает возможность оценить расстояние до предмета. Угол a на рисунке изображен значительно большим, чем это имеет место в действительности при рассматривании протяженных предметов

Для облегчения рассматривания снимков употребляется прибор, называемый стереоскопом. Схема стереоскопа представлена на рис. 14.2.

.

Рис. 14.2. Схема стереоскопа

Для большинства фотонных приёмников излучения квантовая эффективность близка к единице, поэтому единственной возможностью повышения чувствительности без ухудшения разрешения является увеличение числа элементов матрицы. Блок – схема фокальной матрицы с электронной обработкой сигналов показана на рис. 14.3.

Рис.14.3. Блок-схема ИК матрицы с электронной обработкой сигналов

Матричные многоэлементные приёмники излучения на основе твёрдого раствора кадмий-ртуть-теллур. Охлаждаемые фотонные приёмники излучения на базе соединения Hg1-xCdxTe (КРТ) широко используются в ИК-системах «смотрящего» типа. Механизм их работы основан на принципе собственной фотопроводимости.

Матричные приёмники излучения (МПИ) на основе силицидов металлов и антимонида индия. Для работы в диапазоне 3 - 5 мкм широко используются многоэлементные приёмники излучения на базе барьеров Шоттки на основе силицидов металлов. Эти приёмники изготавливаются из кремния и металлов (Pt, Ge, Ir), которые, вступая в химическую реакцию, образуют силициды.

Матричные приёмники излучения на основе квантово-размерных эффектов. В последнее время создаются фоторезистивные матрицы для ИК области спектра на основе квантово-размерных эффектов – структуры на квантовых ямах, QWIP –структуры. Эти структуры созданы на основе эпитаксиальных слоев GaAs/AlGaAs.

Лекция 15. Оптические и электронные системы фотометрии

• Многоспектральные ИК-системы излучения

• Неохлаждаемые системы матричных многоэлементных приёмников излучения

На рис. 15.1 даны спектральные характеристики двухцветных фотодиодов HgCdTe для обоих методов считывания.

, мкм , мкм

Рис. 15.1. Спектральные характеристики двухцветных фотодиодов HgCdTe при одновременном (а) и последовательном (б) считывании сигналов (Т = 78 К). 1  _1/2 = 5,4 мкм; 2  _1/2 = 9,2 мкм; 3  V=0 мВ, _1/2 = 4,8 мкм; 4  V= + 200 мВ, _1/2 = 8,7 мкм.

Рис. 15.2. Относительная спектральная чувствительность для двухспектрального QWIP-приёмника излучения.

Рис. 15.3. Зависимость темнового тока I_т от температуры охлаждения для GaAs/AlGaAs приёмника с площадью чувствительного элемента 4040 мкм².

В последние годы большие успехи были достигнуты при создании неохлаждаемых тепловых фотоматриц. В неохлаждаемых матрицах используется термический механизм детектирования излучения, включая резисторный болометрический, пироэлектрический и термоэлектрический эффекты.

Лекция 16. Современные промышленные фотоприемные устройства (ФПУ)

• Важность создания новых фотоприемных устройств

• Общая концепция построения приборов

• Выбор метода определения энергетических характеристик источников ультрафиолетового излучения

• Измерение коэффициента пульсации источников излучения

• Измерители освещенности (люксметры)

• Комбинированные приборы и приборные комплексы

• Пламенный фотометр с использованием фотодиодной линейки

Рис. 16.1. Структурная схема ФПУ

Фотоприемное устройство прибора спектрального типа отличается от приборов интегрального типа (рис. 16.2)

Рис. 16.2. Прибор интегрального типа

Излучение газоразрядных ламп и ламп накаливания при питании от сети переменного тока с частотой 50 Гц является пульсирующим. Частота пульсации при этом равна удвоенной частоте питающего напряжения 100 Гц.

Рис. 16.3. Временная характеристика пульсирующей освещенности

Рис. 16.4. Люксметр ТКА-Люкс

Рис. 16.5. Люксметр «ТКА – Люкс/Эталон» Рис. 16.6. Яркомер «ТКА – ЯР»

Рис. 16.7. УФ радиометр «ТКА-ПКМ» Рис. 16.8. Спектрофотоколориметр «ТКА - ВД»

Рис. 16.9. Спектрорадиометр ТКА-ВД/УФ Рис. 16.10. Пламенный фотометр

Лекция 17. Применение электронных фотометрических систем в современной технике

• Специфика оптических систем и приемников импульсных фотометров.

• Стабилизированные источники оптического сигнала

• Перестраиваемые оптические аттенюаторы

• Оптические рефлектометры

• Калибровка эксплуатационного измерительного оборудования

• Модели современных фотометров