全自動直接輻射傳感器：太陽輻射光照度和光強(qiáng)度的區(qū)別
發(fā)布時間：2020-06-04
太陽輻射光照度，即通常所說得勒克司度（lux），表示被攝主體表面單位面積上受到的光通量。1勒克司相當(dāng)于1流明/平方米，即被攝主體每平方米的面積上，受距離一米、發(fā)光強(qiáng)度為1燭光的光源，垂直照射的光通量。光照度是衡量拍攝環(huán)境的一個重要指標(biāo)。
全自動直接輻射傳感器
光強(qiáng)度 定義。 光是一種輻射能，故各種光源所發(fā)出的光能都有一定的強(qiáng)度。這種光能的強(qiáng)度，就叫作“光強(qiáng)度”。它一般以燭光為計算單位。即以點(diǎn)燃一種特制的鯨油蠟燭，依它沿水平方向的發(fā)光強(qiáng)度作為基數(shù)－－1燭光?，F(xiàn)在所用的以電源發(fā)光的光源，其光強(qiáng)度的計算單位仍以燭光為標(biāo)準(zhǔn)，稱作國際燭光。在習(xí)慣上我們稱瓦特。
在光度學(xué)中是沒有“光強(qiáng)”這樣一個概念的。常用的光學(xué)量概念有發(fā)光強(qiáng)度、光照度、光出射度和光亮度?！肮鈴?qiáng)”只是一個通俗的說法，很難說對應(yīng)哪一個光度學(xué)概念。以上所說的幾個概念都是有嚴(yán)格的物理定義的：
1.發(fā)光強(qiáng)度：光源在單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量，單位是坎德拉，即每球面度1流明。
2.光照度：被照明面單位面積上得到的光通量，單位是勒克斯，即每平方米1流明。
3.光出射度：光源單位面積上發(fā)出的光通量，單位與光照度相同。
4.光亮度：單位面積上沿法線方向的發(fā)光強(qiáng)度，或稱單位面積在其法線方向上單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量，單位是尼特，即每平方米每球面度1流明。
由于發(fā)光強(qiáng)度、光亮度與方向有關(guān)，容易推導(dǎo)出：各個方向上光亮度相同的光源其發(fā)光強(qiáng)度是方向的余弦函數(shù)，在法線方向上發(fā)光強(qiáng)度最大，稱為余弦輻射體，也叫朗伯光源。各個方向上發(fā)光強(qiáng)度都相等的光源其光亮度就是不等的。
發(fā)光強(qiáng)度、光出射度和光亮度都是表示光源的發(fā)光的發(fā)光特性的。樓上所說考慮太陽到地球距離的平方是將太陽當(dāng)成點(diǎn)光源，利用地面上的照度計算太陽的發(fā)光強(qiáng)度。而把太陽朝向地球的這一面作為一個面光源，再除以這個面積就是太陽在與地球連線方向的光亮度。當(dāng)然這與太陽直接發(fā)光的發(fā)光強(qiáng)度或光亮度相比是有下降的，因?yàn)樘柟饨?jīng)過大氣還要衰減的。
這些光學(xué)量都用到光通量，光通量是與輻射能通量相對應(yīng)的光學(xué)量，因?yàn)楣馐且环N電磁輻射。不同波長的電磁波1瓦的輻射能通量所相當(dāng)?shù)墓馔渴遣灰粯拥?，換算到光通量要考慮人眼的光譜靈敏度曲線，即人眼對不同波長同樣的輻射能通量所感受到的光是不一樣的，如紅外光、微波、紫外光等人眼是看不見的，而400nm到760nm波長的可見光是人眼能看得見的。
在物理光學(xué)中也提到“光強(qiáng)”，是用麥克斯韋方程組解出光的電矢量，電場強(qiáng)度的平方就是物理光學(xué)中的光強(qiáng)，主要用于計算干涉、衍射效應(yīng)得到的圖形。
在光學(xué)各相關(guān)學(xué)科中光強(qiáng)度是一個比較含糊的概念，不同的分支有不同的說法，有的等同于發(fā)光強(qiáng)度，有的等同于光照度，有的等同于光亮度。而光度學(xué)中這幾個概念是有嚴(yán)格的物理意義的。
由于地面上的照度是由天空及地球上整個環(huán)境包括天空各部分的亮度、地面上其他反射體反射、散射而得到的光亮度綜合產(chǎn)生的照度，所以難以用一個直接的公式進(jìn)行計算。不過可以借助成像光學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)您的想法，可以用一個照相物鏡，或者簡單點(diǎn)用一個放大鏡也行，將某一部分光源例如天空或別的什么成像于像面上，將照度計置于像面測得照度E，則E＝1/4*π*K*L*(D/f')2。公式中的2是平方，應(yīng)該是上標(biāo)的，這里打不出來。K是光學(xué)系統(tǒng)的透過率，L就是你要求的亮度，D是你的成像系統(tǒng)的通光口徑，f'是成像系統(tǒng)的焦距。如果是照相物鏡，D/f'就是光圈數(shù)的倒數(shù)。利用這個公式就可以從照度換算到亮度。這個公式用于計算對無窮遠(yuǎn)成像時像面的照度或已知照度反過來求無窮遠(yuǎn)物的亮度。
太陽輻射光照強(qiáng)度（單位：lux）與太陽光輻射度（單位：W/m2）的轉(zhuǎn)換關(guān)系
數(shù)據(jù)引自《照明手冊》
太陽的幾個數(shù)據(jù)供參考：
發(fā)光強(qiáng)度—2.838×10^(27)cd,
亮度—1.865×10^(9)cd/m2,
總發(fā)射光通量—3.566×10^(28)lm,
太陽常數(shù)—1535w/ m2,（與太陽光垂直的平面上的幅照度）,
大氣層外日光法線照度E0—126800 lx,
太陽光直射時地面法線照度Enz=E0×P,
P—大氣透過率，（非常晴朗為0.85、普通晴天為0.75、云塵多的晴天為0.55）.
幅（出）射度與照度是兩個不同的物理量，賦值的對象不同，所以沒有確定的轉(zhuǎn)換關(guān)系.
