2-дәріс ОС сандық бағалауы. Негізгі энергетикалық мәндері және олардың өлшем бірліктері. Тиімді шамалар жүйелерді құраудың жалпы принциптері. Тиімді шамалар жүйелер, олардын өлшем бірліктері.
1. НЕГІЗГІ ЭНЕРГЕТИКАЛЫҚ ШАМАЛАР ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ӨЛШЕМ БІРЛІКТЕРІ
Көп жағдайларда сәулелену энергиясының қуатын (сәулелену ағынын) білу қажет болады. Сәулелену ағыны деп уақыт бірлігі ішінде тасымалданатын сәулелену энергиясын айтады.
(3.1)
мұндағы dW-dτ уақыт ішіндегі сәулелену энергиясы, Дж; dτ-сәулелену бірқалыпты деп қабылдауға болатын уақыт аралығы, с.
Сәулелену ағынының өлшем бірлігі ватт (Вт=Дж/с).
Қағида бойынша, оптикалық сәулелену көздері толқындарының ұзындықтары әр түрлі болатын сәулелерден тұратын күрделі ағын береді.
Сәулеленудің спектр бойынша таралуын сәулелену ағынының спектрлік тығыздығының мәнімен анықтайды. Спектрлік тығыздық φλ (Вт нм-1) сан жағынан біртекті ағынның ΔФλ осы ағын өлшенген спектр телімінің еніне Δλ қатынасымен анықталады:
φ
Δλ-нөльге ұмтылады деп қабылдап, шегінде
φ (3.2)
Сәулелену ағынының спектрлік тығыздығының функциясы әдетте тік бұрышты координаталар жүйесінде тұрғызылады (3.1-сурет). Спектрлік тығыздықтың берілген функциясын спектрдің оптикалық бөлімі шегінде йнтегралдап, энергия көзінің сәлелену ағынының мәнін анықтаймыз:
3.1- сурет. Тұтас спектрлі- сәулелену ағынының спектрлік тара-тылуы (а) және сәулелену ағынының спектрлік тығыздығы (б)
(3.3)
Сөулелену ағынының спектрлік тығыздығының функциясы сә-улелену энергия көзінің негізгі сипаттамасы болып табылады. Өйткені, ол сәулелену ағынының спектрлік құрамын және оның мәнін бағалауға мүмкіншілік береді. Сәулелену ағынының мәнін φ(λ) қисығымен және абцисс осімен шектелген аудан ретінде анықтауға болады.
Сәулелену күші — энергия көзінің сәулелену ағынының кеңестіктік тығыздығы (Вт*ср-1). Бұл шама денелік бұрыштың ішінде барлық жаққа бірдей таралған сәулелену ағынының осы денелік бұрыштың мәніне қатынасымен анықталады:
, Вт/ср (3.4)
Конустық бет құрастыратын бұрыш денелік немесе кеңістіктік бұрыш деп аталады. Сфералық бетте ауданы сфера радиусының квадратына тең болатын сфера телімін кесіп ойатын кеңістіктік бұрыш денелік бұрыштың өлшем бірлігі — стерадиан (ср) ретінде қабылданылады. Сәулелену ағынының сәуле шығару бетінің ауданына қатынасы сәулелену тығыздығы деп саналады:
, Вт/м2 (3.5)
мұндағы dSc- сәуле шығаратын дене бетінің ауданы (осы аудан шегінде сіулелену біркелкі деп есептеуге болады).
Сәулелендіретін бетке түсетін және сол бетке бірқалыпты таралатын сәулелену ағынының осы беттің ауданына қатынасы сәулелендіріліну (сәулелендіру тығыздығы) деп аталады:
, Вт/м2 (3.6)
Сәулелену тығыздығы сәуле шығаратын көзге жатады және оны сипаттайды, ал сәулелендіріліну түсініктемесі сәулелендірілетін бетке жатады. Бұл осы екі шаманың айырмашылығы болып табылады.
Сәулелену энергиясын энергияның басқа түрлеріне түрлендіру процесі тек сәуле кдбылдағыштың сәулелендіріліну мәнімен және сәулеленудің спектрлік құрамымен ғана емес, сондай-ақ сәулелендірудің ұзақтылығымен де анықталады. Осы себептен сәулелендіру мөлшері деген шаманың манызы зор келеді. Сәулелендіру уақыты ішінде сәулелендірілетін беттің бірлігіне түсетін сәулелену энергиясының мәні сәулелендіру мөлшері Н (Вт*с*м-2) деп аталады. Жалпы жағдайда:
, (3.7)
мүндағы ε- сәулелендірілінудің ілездік мәні; τ1, τ2 — сәулелендіруді бастау және аяқтау уақыты.
2. ТИІМДІ ШАМАЛАР ЖҮЙЕЛЕРІН ҚҰРАУДЫҢ ЖАЛПЫ ПРИНЦИПТЕРІ
Жарық — техникалық қондырғыларды есептеуде тек сәулелену көзінің қасиеттерін ғана емес, сондай-ақ сәулелену энергиясын қабьшдағыштардың да қасиеттерін білу және есепке алу қажет болады.
Энергия қабылдағыштың сәулелену ағынына реакциясы сезгіштік деп аталады. Сәулелену энергиясын қабылдағыштардың интегралдық және спектрлік сезгіштігі олардың негізгі энергетикалық сипаттамалары болады. Энергия қабылдағыштың интегралдық сезгіштігі, яғни күрделі сәулеленуге сезгіштігі, энергияның тиімді бөлігінің Wэ қабылдағышқа түсетін барлық сәулелену энергиясына W қатынасымен сипатталады:
мүндағы Wэ —сәулеленудің тиімді энергиясы, яғни қабылдағышта энергияның басқа пайдалы энергия түріне түрлендірілген бөлігі; W-қабылдағышқа түсетін барлық сәулелену энергиясы; с- Wэ энергиясының өлшем бірлігін тандап алумен анықталатын коэффициент.
Энергия қабылдағыштардың көпшілігі сәулелену энергиясын іріктеп (талғап) жұтады және олардың жұтылған энергияға реакциясы да талғаулы болады. Энергия қабылдағыштардың біртекті (монохромат) сәулелерге сезгіштігін бағалау үшін спектрлік сезгіштік деген түсініктеме енгізілді. Тиімді түрлендірілген біртекті сәулелену ағынының қабылдағышқа түсетін толық монохромат ағынға қатынасы спектрлік сезгіштік деп аталады:
(3.8)
мүндағы dFλ — мәлім толқын ұзындығында біртекті сәулеленудің тиімді ағыны; dФλ — мәлім толқын ұзындығында біртекті сәулеленудің толық ағыны.
Сәулелену энергиясын іріктеп қабылдағыштардың спектрлік
сезгіштігін g(λ)=f(λ) қисығы түрінде беруге болады. Бұл қисықтың спектрдің белгілі телімінде максимумы бар. Егер осы максимумды бір деп қабылдасақ, энергия қабылдағыштың толқын үзындығы мәлім сәлеленуге сезгіштігін максимал мәнінің үлесі ретінде салыстырма шама арқылы білдіруге болады:
(3.9)
Энергия көзінің сәулелену ағынын немесе осы сәулелену көзі жасаған сәулелендірілінуді (энергетикалық бірлікте көрсетілген) білу сәулеленудің энергия қабылдағышқа әсер ету нәтижесін болжауға жеткілікті себеп болмайды. Энергия қабылдағышқа мәлім шама сәулелену ағынының әсер ету нәтижесін болжау және есептеу үшін, сәулелену ағынды энергия қабылдағыштың осы ағынға реакциясының деңгейі бойьшша бағалау қажет болады.
Есептеуді және сәулелену энергиясын түрлендіру процесін сандық бағалауды жеңілдету үшін тиімді ағын түсініктемесі енгізілген. Сәулелену энергиясын қабылдағыштың сәулеленуге реакциясының деңгейі бойынша бағаланатын сәулелену қуаты тиімді ағын деп аталады.
. Жары-рықтандыратын және сәулелендіретін қондырғыларды іс жүзінде жобалауда және есептеуде тиімді шамалардың төрт жүйесі (жарық жүйесі, бактерицидтік жүйе, эритемдік жүйе, фитожүйе) пайдаланылады.
З.НЕГІЗГІ ЖАРЫҚ ШАМАЛАРЫ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ӨЛШЕМ БІРЛІКТЕРІ
Бұл жүйедегі тиімді ағын жарық ағыны деп аталады және орташа адам көзіне әсер етуі бойынша бағаланатын сәулелену энергиясының куаты ретінде анықталады. Жарық ағынының өлшем бірлігі —люмен
Жарық ағынының мәлім бағыттағы кеңістіктік тығыздығы жарық күші деп аталады. Бүл шама жарық ағынының өзінің ішінде осы ағын барлық жакқа бірдей таралған денелік бұрыш мәніне қатынасымен анықталады. Күрделі сәулеленуге:
(3.13)
Жарық күшінің өлшем бірлігі ретінде Халықаралық бірліктер жүйесінің негізгі бірліктерінің бірі- кандела (шам) алынады, яғни бір стерадиан (ср), денелік бұрыш ішінде барлық жаққа бірдей таралған 1 лм жарық ағынының кеңістіктік тығыздығы.
Жарық көздері жарық күшін барлық бағытқа бірдей таратпайды. Жарық көзінің жарық күші жан-жаққа қалай таратылатынын көрнекті көрсету үшін жарық күшінің қисығын тұрғызады.
Жарық ағынының жарықталынатын бетке келетін тығыздығы жарықталыну деп аталады. Бұл шама жарықталынатын бетке біркелкі таралған жарық ағынының осы беттің ауданына қатынасымен анықталады. Жарықталыну Халықаралық бірліктер жүйесінде люкспен (лк) өлшенеді. Жарықталынатын беттің әрбір шаршы метрінде 1 лм жарық ағыны біркелкі таралса жарықталыну 1 лк-ке тең болады:
(3.14)
Жарқырау — беттің қаралған кіші телімінен шығатын жарық ағынының осы телім ауданына қатынасы, яғни бір шаршы метрден шығатын жарық ағыны (лм /м2):
Жарықтылық — сәулелену көздерін сипаттайтын негізгі шамалардың бірі. Дене бетінің жарықгылығы (көрінуі) белгілі бір бағыттағы жарық күшінің жарқырауық (сәулеленетін) бет ауда-нының сол бағытқа перпендикуляр жазықтықтағы проекциясына қатынасы арқылы анықталады:
(3.16)
Жарықтылық Халықаралық бірліктер жүйесінде нитпен (қд/м2) өлшенеді.
Жарықтылықпен тек жарық көздері ғана емес, сондай-ақ жарықталынған беттер де сипатталады. Адам көзі бақылау объектісінің жарықтылығын тікелей сезінеді. Жарықталынған беттің әрбір элементі көз бағытына қарай не ғұрлым көп жарық күшін сәулелендірсе сол ғұрлым дененің көрінуі (жарықтылығы) жақсырақ болады. Қарапайым жағдайда, жазық бетті оған
перпендикуляр бағытта қарағанымызда, оның көрінуі жарық күшінің жарқырауық беттің ауданына қатынасымен анықталады. Егер сол жарқырауық бетке перпендикулярға α0 бүрышпен қарасақ оның толық ауданын емес, тек оның қарау бағытына перпендикуляр
жазықтықтағы проекциясын көреміз, яғни dScosα.