Что такое инфракрасный радиометр?
Инфракрасный радиометр (ИК-радиометр) — это датчик, который получает бесконтактную информацию о температуре путем измерения инфракрасного (теплового) излучения, испускаемого поверхностью или объектом. Измерение основано на тепловой энергии, естественным образом излучаемой объектом.
Как он работает?
Каждый объект в зависимости от своей температуры излучает инфракрасное излучение (ИК). ИК-радиометр:
- Обнаруживает тепловое ИК-излучение, исходящее от объекта
- Преобразует это излучение в температуру в соответствии с законом Стефана–Больцмана
- Выполняет измерения без контакта
Длина волны измерения
- Обычно 8 – 14 мкм (атмосферное окно).
Этот диапазон является интервалом, в котором атмосферное поглощение низкое и выполняются наиболее точные измерения температуры.
Что он измеряет?
- Температуру поверхности (температуру листьев растений, почвы, воды, асфальта и т. д.)
- Поток теплового излучения
Косвенно:
- Водный стресс растений
- Ночное охлаждение / Риск заморозков
- Эффект теплового острова
Спектральный диапазон 8–14 мкм (микрометров) указывает на диапазон электромагнитных длин волн, которые воспринимает датчик. В данном конкретном датчике измеряется инфракрасное (infrared – ИК) излучение.
Почему 8–14 мкм?
Этот диапазон является областью, где тепловое излучение, естественным образом испускаемое такими объектами, как поверхность земли, растения, животные, здания, достигает своего пика.
- Тепловое излучение (эмиссия температуры) определяется законом Стефана–Больцмана и кривой Планка.
- Например, если объект имеет температуру около 20–30 °C, его наиболее интенсивное излучение приходится на диапазон 8–12 мкм.
Атмосферные причины?
Диапазон 8–14 мкм известен как область «прозрачного окна» атмосферы:
- Атмосфера очень мало поглощает (абсорбирует) излучение на этих длинах волн.
- Таким образом, можно напрямую измерять тепло, исходящее от поверхности.
- После 14 мкм CO₂ и пары H₂O в значительной степени поглощают излучение.
Отличие от пиргеометра
| Характеристика | Инфракрасный радиометр | Пиргеометр |
|---|---|---|
|
Измерение |
Температура поверхности |
Длинноволновое излучение |
|
Угол обзора |
Узкий (определенная область) |
Широкий (полусфера) |
|
Длина волны |
8 – 14 мкм |
4,5 – 50 мкм |
|
Применение |
Температура объекта/растения |
Энергетический баланс |
|
Выход |
°C |
Вт/м² |
Поле зрения (Field of View)
Датчик Apogee SI-411 имеет половинный угол 22°. Формула:
r = d × tan(θ)
Диаметр области = 2r
Здесь:
- d = расстояние между датчиком и целевой поверхностью (например, 1 метр)
- θ = половинный угол (22°)
- Диаметр области = 2r
По мере удаления датчика от поверхности измеряемая область расширяется линейно.
Для поверхности на расстоянии 1 метра:
r = 1 · tan(22°) ≈ 1 · 0.404 = 0.404 м
Диаметр = 2 × 0.404 = 0.808 м (около 81 см)
То есть на расстоянии 1 метра датчик выполняет измерения в круге диаметром 81 см.
Для поверхности на расстоянии 2 метров:
r = 2 · tan(22°) ≈ 2 · 0.404 = 0.808 м
Диаметр = 2 × 0.808 = 1.616 м
На расстоянии 2 метров он охватывает область около 1.6 метра.
Резюме:
- На расстоянии 0.5 м → Около 40 см в диаметре
- На расстоянии 1 м → Около 81 см в диаметре
- На расстоянии 2 м → Около 1.6 м в диаметре
- На расстоянии 5 м → Около 4 м в диаметре
Значение инфракрасного (ИК) датчика в сельском хозяйстве
ИК-датчик отвечает на вопрос: «Находится ли растение сейчас в стрессе?»
- Снижение транспирации фиксируется на ранней стадии
- Риск заморозков обнаруживается раньше, чем по температуре воздуха
- Измерения проводятся непрерывно днем и ночью
Не гадайте температуру поверхности, измеряйте ее
Стресс у растений часто начинается не с температуры воздуха, а с температуры поверхности листьев и почвы.
Свяжитесь с нами
Yorumlar