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光の計測方法と用途

光って、色んな計測があるので、分からなくなります。
そして、センサも色々。我々農家は、何の目的で、何の光を基準に意思決定をしたらいいのか?皆さんはご存知でしょうか。ある方にご教示頂いたので、忘れないうちに、まとめておきます。まずは、日本施設園芸協会から事前勉強をそして、2年前にも同じようなことを書いていたが・・・・、これはダメね。

<前提:光の単位と測定方法>

 ①エネルギー単位
 ・放射束(ワット:W)…単位時間当たりの放射エネルギー
       日射量 とは、太陽からの放射エネルギー量を測定したものである。
       日射量は、単位面積が単位時間に太陽から受ける放射エネルギーの量で測定する。
       つまり、放射照度を測定しており、単位はキロワット毎平方メートル(kW/m²)または
       ワット毎平方メートル(W/m²)がよく用いられる。
 ②人間の比視感度に合わせて評価
 ・光束(ルーメン:lm)…単位時間当たりの光量
 ・光度(カンデラ:cd)…点光源から発する単位立体角当たりの光束
 ・照度(ルックス:lx)…単位面積当たりに入射する光束
 ③生理的有効放射(Physiologically active radiation)
  300nm~800nmの放射(植物の生理反応全般)
 ④光合成有効放射(PAR:Photosynthetically Active Radiation)
  400nm~700nmの放射(主として光合成に寄与する)
 ⑤光合成有効光量子束(PPF:Photosynthetic Photon Flux)
  400nm~700nmの放射を光量子基準で評価



<センサ使用用途別>
■遮光カーテン制御なら、”日射センサ”。
 光量子(PAR)センサだと光エネルギーの一部しか計測しないため、ハウスに入ってくる全体の光エネルギー評価ができない。
遮光の場合は、ハウス内に入ってくる太陽エネルギー(W)をどれだけ遮光(遮熱)するかということなので、基本は日射で制御したほうが良いということになりる。
 ・相対的に評価の高い三弘PVアレイ日射計

■光合成評価なら、”PARセンサ”
 LEDや高圧ナトリウムランプなどで補光する場合は、PARで測定する意味が出てくる。
 PPFDへの換算は、照度センサや日射センサからもできるが、あくまで参考程度。
 ・PAR Sensor(精度的には低いが低価格)

■照度センサについては、難しい。
 分光感度特性といって、特定の波長に対するセンサの感度を示す指標がある。
照度センサ(フォトダイオード)の特性によってこの分光感度特性がまちまちで、製品毎に値の出方が異なる。


というわけで、光合成の光源が太陽光だけであれば、農家が環境制御に使う為に、光を計測するなら、”日射センサ(W)”で十分という事になります。

ついでに、日射センサの測定方式には、熱電式と光電式の2種類あります。
熱電式のものが分光感度特性が均一で特性として優れます。
光電式は、分光感度特性に劣りどうしても特定の波長域に感度がかたよるため、同じような価格帯、測定精度であれば熱電式の製品を選んだほうが良さそう。

■注意点としては、経年劣化と動作温度。
・毎年1~5%出力が低下していくので、たまにセンサを補正or交換しないと数年後には設定値どおり動かなかったりする。
5%低下する場合1000Wが真値 1年後 1000W×0.95=950W 2年後 950W×0.95=902W 3年後 902W×0.95=856W
・ 動作温度は0~40℃を超える範囲での使用では、出力値がずれる。
・ 50℃くらいの環境では、約15%程度出力値がずれる可能性がある。
 (約20℃くらいの環境で校正をしており、20℃から離れれば離れるほど、出力値のずれが大きくなる)

ありがたや、ありがたや、あ~ありがたや。

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