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        多功能光量子測(cè)量?jī)x
        多功能光量子測(cè)量?jī)x

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        美國(guó)

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        暫無(wú)
        上海澤泉科技股份有限公司

        會(huì)員

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        第2年

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        多功能光量子測(cè)量?jī)xAMOUR

        美國(guó)NASA密切合作伙伴Biospherical公司的**產(chǎn)品

        Scalar(球狀)和Cosine(平面狀)集電器可供選擇

        USB數(shù)據(jù)線接口,方便連接各種類型的電腦

        創(chuàng)立于1977年的美國(guó)生物球儀器公司(Biospherical Instruments Inc.,簡(jiǎn)稱BSI是一家以研發(fā)為導(dǎo)向、集設(shè)計(jì)與生產(chǎn)為一體的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器公司。BSI在從南極到北極、從海洋到飲用水水庫(kù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)中有著悠久的歷史。

        30多年來(lái),BSI的生產(chǎn)線聚焦于海洋、大氣、水質(zhì)生物科學(xué)用的高品質(zhì)光學(xué)儀器的設(shè)計(jì)與生產(chǎn),是目前國(guó)際上光學(xué)儀器領(lǐng)域的***。BSI的產(chǎn)品包括陸地與海洋的全球紫外線(UV)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、飲用水源地的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、以及海洋科學(xué)和大氣科學(xué)使用的多種UV和可見(jiàn)光波段的光學(xué)輻射儀。

        BSI的儀器從*簡(jiǎn)單的光合有效輻射(PAR)測(cè)量?jī)x,到非常復(fù)雜的水體剖面輻射測(cè)量系統(tǒng),以及各種單通道光強(qiáng)測(cè)量傳感器,在世界范圍內(nèi)獲得了廣泛的認(rèn)同。NASA、NOAA、EPA、WHOI、MBARI、Sea-Bird、RBR、HOBI、McLane、Teledyne、WETLabs、YSI等等都是BSI的忠實(shí)用戶

        1988,受美國(guó)自然科學(xué)基金(National Science Foundation, NSF)委托,BSI開(kāi)始安裝“全球UV監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”,并一直由BSI維持全球UV監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)轉(zhuǎn)。直到2009年,這個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)才被拆分成兩部分:一部分轉(zhuǎn)到美國(guó)海洋與大氣管理局(NOAA)名下,另一部分仍由BSI負(fù)責(zé)。

        2005年,BSI因?yàn)檠邪l(fā)成功微型輻射計(jì)(Microradiometers而獲得NASA頒發(fā)的商業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)(SBIR)。

        2008年,BSI與NASA開(kāi)始合作開(kāi)發(fā)新的、現(xiàn)代化的輻射測(cè)量傳感器以支持現(xiàn)有的和下一代的海洋水色衛(wèi)星遙感任務(wù)。這套系統(tǒng)被稱之為行星輻射能光學(xué)傳感器Optical Sensors for Planetary Radiant Energy, OSPREy),主要用于獲得海洋、天空、太陽(yáng)和月亮的輻射測(cè)量數(shù)據(jù),來(lái)滿足對(duì)海洋水色衛(wèi)星遙感的替代校準(zhǔn)和算法證實(shí)的精度要求。

        2009年,BSI與芝加哥大學(xué)共同承擔(dān)了美國(guó)自然科學(xué)基金的“極地觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)”項(xiàng)目,用于長(zhǎng)期觀測(cè)全球變化對(duì)極地環(huán)境特別是紫外線的影響。

        在海洋光學(xué)儀器領(lǐng)域,BSI的產(chǎn)品就是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這從大量的**海洋儀器設(shè)備公司從BSI采購(gòu)光學(xué)儀器和傳感器并集成到其自己的產(chǎn)品上就可知道。下面這些代表性的海洋儀器設(shè)備公司都是BSI的忠實(shí)用戶:

        • Sea-Bird Electronics, Inc.
        • RBR Ltd.
        • FalmouthScientific, Inc.
        • HOBI Labs, Inc.
        • iRobot Corporation
        • Ocean Sensors, Inc.
        • Teledyne RD Instruments, Inc.
        • WETLabs, Inc.
        • YSI Inc.
        • McLane Research Laboratories, Inc.

        早在1978年,美國(guó)Biospherical公司就開(kāi)始研發(fā)和生產(chǎn)各種類型的光學(xué)儀器為相關(guān)領(lǐng)域的科研服務(wù)。其**代的單通道輻射測(cè)量?jī)xQSL-100到現(xiàn)在仍在全球各地的很多實(shí)驗(yàn)室中使用。**的多功能光量子測(cè)量?jī)xAMOURAdvanced Multi-purpOse Usb Radiometer)整合了Biospherical的第四代PAR傳感器并極大地?cái)U(kuò)展了它的功能、動(dòng)態(tài)范圍和靈敏度。AMOUR是一款經(jīng)濟(jì)型多功能USB接口的輻射測(cè)量?jī)x,適合于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和野外的科研或工程應(yīng)用。它的多功能體現(xiàn)在用戶可選擇多種不同的測(cè)量探頭(如輻照度、scalar輻照度和輻亮度)和工作波段(如窄頻帶、寬頻帶和PAR)。這款儀器小巧、經(jīng)濟(jì),可以使用USB接口直接連接在電腦上工作,它的動(dòng)態(tài)范圍大于10個(gè)數(shù)量級(jí)。它傳承了Biospherical公司先進(jìn)的微型輻射測(cè)量?jī)x技術(shù),根據(jù)美國(guó)NASA的合約而研制。

        AMOUR的探頭和接頭

        從左至右:輻亮度、Scalar輻照度、輻照度和SMA接頭

        應(yīng)用領(lǐng)域

        • 光照培養(yǎng)箱、人工氣候室、溫室光強(qiáng)測(cè)量
        • 陸地環(huán)境和淺水環(huán)境中的光強(qiáng)測(cè)量
        • 藻類培養(yǎng)瓶/光生物反應(yīng)器內(nèi)部光強(qiáng)測(cè)量
        • LED測(cè)試
        • 有害光探測(cè)
        • 太陽(yáng)輻射(日射?。?/li>
        • 其它光學(xué)測(cè)量

        測(cè)量幾何學(xué)

        Irradiance(輻照度)測(cè)量一個(gè)平面上的入射輻射。這一測(cè)量幾何適合于多數(shù)的輻射應(yīng)用,包括照明和太陽(yáng)能研究。在入射角高達(dá)85°的情況下,AMOUR輻射計(jì)的理想余弦響應(yīng)偏離仍小于±5%。

        Scalar IrradianceScalar 輻照度)Scalar響應(yīng)與入射輻射的方向無(wú)關(guān)。這一測(cè)量幾何廣泛地應(yīng)用在與藻類和微生物相關(guān)的海洋學(xué)和湖沼學(xué)

        AMOUR輻射計(jì)提供的不同光學(xué)測(cè)量幾何指向性響應(yīng)的極坐標(biāo)圖。理想響應(yīng)用虛線表示,而實(shí)線表示的是真實(shí)的儀器的實(shí)際測(cè)量。
        研究當(dāng)中,這是因?yàn)橛绊戇@些微小細(xì)胞的輻射與入射方向無(wú)關(guān)。根據(jù)測(cè)量桿的長(zhǎng)度不同,Scalar輻射計(jì)*多可測(cè)量3.7π球面弧度上的輻射(整個(gè)球面弧度為4π)。

        Radiance(輻亮度)輻亮度的測(cè)量可以量化一個(gè)物體到底有多亮。可以測(cè)量海洋、天空或室內(nèi)物體的輻亮度。通常地,輻亮度用來(lái)描述單位面積上的輻射功率和觀測(cè)的固定對(duì)角。AMOUR輻亮度的前向光學(xué)的視角范圍為2.5°-20°。

        通過(guò)SMA接頭連接到延長(zhǎng)桿上

        如果AMOUR輻射計(jì)的配置中加一個(gè)SMA接頭,就可以和其它的延長(zhǎng)桿連起來(lái)使用,將它的應(yīng)用擴(kuò)展到難以接觸到的地方如伸入到藻團(tuán)中。延長(zhǎng)桿也可以連接到積分球和一個(gè)光學(xué)平臺(tái)上的其它組件上。

        光譜響應(yīng)

        默認(rèn)情況下,AMOUR的測(cè)量范圍就是硅光電二極管的光譜響應(yīng)范圍(250-1100nm之間的寬帶響應(yīng))。如果將要被測(cè)量的光源的波長(zhǎng)分布是已知的,且儀器在訂購(gòu)的時(shí)候經(jīng)過(guò)了響應(yīng)函數(shù)校正,那么也可以測(cè)量光通量。

        儀器訂購(gòu)的時(shí)候有多種過(guò)濾器可供選擇,包括窄帶和模仿某些生理響應(yīng)函數(shù)的過(guò)濾器。它們包括:

        • 窄帶過(guò)濾器(約10nm帶寬)通常在光源的波長(zhǎng)分布是已知的且限定在一個(gè)較小的范圍內(nèi)(如激光)的情況下使用?;蛘吆推渌妮椛溆?jì)結(jié)合起來(lái)覆蓋整個(gè)目標(biāo)光譜范圍,由它來(lái)測(cè)量其中一部分的光譜。

        AMOUR輻射計(jì)的各種過(guò)濾器的標(biāo)準(zhǔn)光譜響應(yīng)函數(shù)

        PAR(光合有效輻射)限定在400-700nm的光譜范圍內(nèi),與其它測(cè)量中使用光譜響應(yīng)加權(quán)不同,它使用量子響應(yīng)加權(quán)。校正單位包括moles/(cm2s),einsteins/(cm2s),quanta或photons/(cm2s),以及它們各自的MKS變量。

        藍(lán)光危害,主要指的是400nm到500nm波長(zhǎng)之間的藍(lán)光對(duì)視網(wǎng)膜潛在的光化學(xué)損傷。

        光度響應(yīng),它描述了人眼對(duì)于光照的知覺(jué)亮度。

        紅斑,它描述了人類皮膚對(duì)太陽(yáng)照射的以波長(zhǎng)為基礎(chǔ)的敏感度。

        其它的響應(yīng)函數(shù),根據(jù)用戶要求量身定做。技術(shù)參數(shù)

        1. AMOUR的技術(shù)參數(shù)
        前向光學(xué)元件:

        輻照度:天頂角小于85°的情況下,Cosine error<±3%

        Scalar輻照度:入射角<±135°的情況下,Directional error<±5%

        輻亮度:標(biāo)準(zhǔn)視角6°,14°;可選視角范圍2.5°- 20°。

        連接:SMA接頭

        光譜響應(yīng):取決于所使用的過(guò)濾器

        檢測(cè)限:取決于不同的設(shè)置,參考下面的表格

        動(dòng)態(tài)范圍:6×1010

        采樣頻率:4-125 Hz(原始頻率),1/60-125 Hz(內(nèi)部平均)

        輸出接口:標(biāo)準(zhǔn)接口為USB,也可以選擇使用RS232或RS485

        物理尺寸:

        直徑:1.2英寸,約合3 cm

        長(zhǎng)度:取決于不同的前向光學(xué)元件,5英寸,約合12.7 cm(輻照度探頭);8英寸,約合20.3 cm(Scalar輻照度探頭);7英寸,約合17.8 cm(14°視角的輻亮度探頭,視角越小,長(zhǎng)度越長(zhǎng))

        1. 微型輻照計(jì)的技術(shù)參數(shù)(AMOUR的核心)
        探測(cè)器:Si(13 mm2),InGaAs(7 mm2)或GaAsP(7 mm2

        光電流-電壓轉(zhuǎn)換:1、2000和4000三個(gè)增益級(jí)別的靜電計(jì)放大器

        ADC24-bit bipolar,4-125 Hz數(shù)據(jù)頻率

        線性:使用一個(gè)可調(diào)控的光源,在信號(hào)電流范圍1×10-12到1×10-15之間對(duì)所有的微型輻射計(jì)進(jìn)行測(cè)量,通常地,與參考靜電計(jì)系統(tǒng)相對(duì),error<1%

        響應(yīng)時(shí)間:時(shí)間常數(shù)小于0.01秒的指數(shù)型變化,增益改變的時(shí)間要求小于0.1秒

        電子靈敏度:在電流分辨率<10-15A時(shí),ADC分辨率為0.5 µV。飽和電流為160 µV。三級(jí)增益信號(hào)范圍是1.6×1011,它的定義是飽和信號(hào)除以*小可分辨信號(hào)。

        暗補(bǔ)償:在每一個(gè)增益水平的校準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行暗補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量和設(shè)置。

        微型輻射計(jì)的電源:±5 VDC,4 mA電流

        光譜范圍:25-1650 nm(1100-1650 nm要求使用InGaAs探測(cè)器)

        檢測(cè)限和飽和度:

        檢測(cè)限飽和度單位動(dòng)態(tài)范圍
        輻照度,313 nm 6.90E-06 3.62E+05 μW/(cm² nm) 5.2E+10
        輻照度,490 nm 1.16E-06 6.81E+04 μW/(cm² nm) 5.9E+10
        輻照度,PAR nm 1.09E-10 5.7 μE/(cm² s) 5.2E+10
        Scalar輻照度, 313 nm 6.30E-02 4.15E+09 μW/(cm² nm) 6.6E+10
        Scalar輻照度, 490 nm 1.98E-05 1.04E+06 μW/(cm² nm) 5.2E+10
        Scalar輻照度, PAR nm 1.11E-09 58.5 μE/(cm² s) 5.2E+10
        輻亮度,313 nm 4.93E-07 2.96E+04 μW/(cm² nm sr) 6.0E+10
        輻亮度,490 nm 1.41E-07 8510 μW/(cm² nm sr) 6.0E+10
        輻亮度,PAR nm 1.31E-11 0.79 μE/(cm² s sr) 6.0E+10

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