Variasi pencahayaan luar ruangan sebagai fungsi dari elevasi matahari dan polusi cahaya - semuanya dalam satu harga lampu jalan tenaga surya.

Cahaya lingkungan mengalami perubahan intensitas dan spektrum selama periode 24 jam dalam sehari.
Distribusi daya spektrum matahari yang tersedia rendah.
Model dimensional, seperti CIE (
Komite Internasional Clara)
Model tenaga surya, tetapi kinerja model ini-
Sistem siang hari tidak memiliki karakteristik apa pun.
Kami mengukur iradiasi spektral aliran ke bawah selama beberapa hari di dua wilayah Amerika Utara (daerah pedesaan).
Taman Nasional Cherry Springs, Pennsylvania)
Sumber Cahaya Buatan Minimum dan Lokasi di Kota
Philadelphia, Pennsylvania).
Kami menjelaskan variasi dalam spektrum, intensitas, dan warna, serta memperluas model CIE siang hari yang ada untuk menangkap komponen cahaya rendah dan spektrum langit malam.
Kami mengukur, yang didefinisikan sebagai cahaya yang dikumpulkan dari seluruh belahan permukaan yang diukur.
Cahaya yang sampai ke detektor memiliki bobot terbesar dalam arah permukaan.
Cahaya diintegrasikan sesuai dengan kosinus sudut datang cahaya.
Spektrum radiasi gelombang pasang di wilayah utara Pennsylvania diukur dengan tingkat polusi cahaya terendah.
Taman Nasional Cherry Springs, Pennsylvania)
Perbedaan siklus bulan antara Juni dan Juli 2014.
Pada malam tanggal 30 Juni dan pagi tanggal 4 Juli, pengukuran dilakukan di bawah bulan baru.
Pengukuran bulan purnama dilakukan pada tanggal 11 dan 12 Juli.
Terakhir, 60% dan 49% iluminasi bulan diukur antara tanggal 18 dan 20 Juli.
Pada bulan yang sama, kami juga mengumpulkan spektrum dari atap bangunan empat lantai di bawah kondisi polusi cahaya perkotaan.
Gedung-gedung tinggi di dekat pusat kota Philadelphia, Pennsylvania.
Makalah ini merangkum tanggal dan rentang ketinggian matahari, ketinggian bulan, dan bagian bulan yang disinari.
Pengukuran radiasi spektral dari spektrum iluminasi ke bawah dilakukan setiap 60 detik.
Untuk menangkap rentang dinamis iluminasi, waktu integral radiometer spektral disesuaikan sehingga daya maksimum semua panjang gelombang tidak melebihi sekitar 85% dari pembacaan intensitas maksimum yang diizinkan oleh instrumen, untuk menghindari saturasi pengukuran spektral dalam kondisi iluminasi yang berubah dengan cepat. S.
Data-data ini diubah secara manual oleh peneliti.
Karena sensitivitas kedua spektrometer berbeda, waktu integrasi yang digunakan juga berbeda, hingga 60 detik.
Spektrometer Sensitivitas Malam.
Distribusi daya spektral langit diukur di Porter County, Pennsylvania, AS. (41. 6646° N, −77. 8125° W;
Ketinggian 710 m, layanan kueri titik NED, Kumpulan Data Ketinggian Nasional USGS)
Taman Langit Gelap Internasional (IDA) bersertifikat.
Posisi pengukuran terletak di dataran tinggi di hutan Negara Bagian Susquehannock, sehingga tidak ada sumber cahaya buatan secara langsung maupun tidak langsung.
Selama pengukuran, perhatian khusus diberikan untuk menutupi cahaya liar dari komputer notebook yang mengontrol spektrometer dengan kain hitam.
Departemen Konservasi dan Sumber Daya Alam Pennsylvania mengeluarkan izin untuk mendirikan kamp penelitian.
Kami juga mengukur distribusi daya spektral iradiasi ke bawah di lingkungan perkotaan. ()Dimulai pada yang kelima-
Atap Laboratorium David Ritterhouse, Departemen Fisika dan Astronomi, Universitas Pennsylvania (39.952237° N, −75.188734° W; ketinggian 12 m).
Karena sumber cahaya listrik yang digunakan di lingkungan perkotaan memiliki jangkauan penggunaan yang luas, pengukuran lapangan mencakup cahaya alami, lampu jalan, dan sumber cahaya buatan lainnya, serta pantulan sumber cahaya tersebut di lingkungan bangunan.
Atap yang kami ukur lebih tinggi daripada atap-atap lain di dekatnya, sehingga berfungsi sebagai detektor.
Seluruh langit berbentuk setengah bola, atapnya tidak diterangi langsung oleh sumber cahaya buatan sendiri.
Oleh karena alasan-alasan tersebut, posisi pengukuran sudah memadai untuk memperoleh pengukuran iradiasi ke bawah yang dihasilkan oleh sumber alami dan buatan manusia. Iradiasi ke bawah ini dirata-ratakan pada jarak yang luas di dalam kota.
Ephemeris dihasilkan oleh perangkat lunak, dan ketinggian matahari, ketinggian bulan, serta fase bulan dari koordinat medan yang diberikan diekstrak. (MICA Versi 2.2.2).
Ephemeris diinterpolasi secara linier untuk menentukan ketinggian matahari, ketinggian bulan, dan fase bulan pada setiap waktu dan posisi pengukuran.
Oleh karena itu, ketinggian sebenarnya yang dilaporkan tidak mewakili ketinggian yang signifikan jika mempertimbangkan kondisi atmosfer lokal dan refraksi.
Metode mengubah ketinggian dalam efemeris menjadi ketinggian tampak perkiraan dapat digunakan.
Semua pengukuran dilakukan menggunakan dua spektrometer USB khusus.
USB2000+, Ocean Optics Company; Dunedin, FL)
Selanjutnya dikenal sebagai spektrometer "A" dan "B", keduanya memiliki kebiasaan yang sama.
Sebuah detektor iradiasi yang mengarah ke bawah telah dipasang.
Spektrometer "A" adalah produsen-
Dioptimalkan untuk pengukuran sensitivitas tinggi (
Sony ILX511B Linear Silicon CCD Array)
Antara 180 dan 875 nm.
Ini digunakan untuk mengukur waktu senja dan malam.
Sensitivitas spektrometer "B" rendah, dan rentang panjang gelombangnya adalah 340-1025 nm.
Ini digunakan untuk mengukur sinar matahari.
Kami menggunakan kombinasi dua spektrofotometer dengan faktor rentang 10 pada iradiasi siang hari antara tengah hari dan malam.
Memproses sejumlah besar kemungkinan arah pemandangan dalam penglihatan manusia, sambil tetap mampu mendeteksi cahaya terukur dengan kecerahan rendah.
Dalam kondisi cahaya redup saat senja dan malam hari, kita memperkirakan iradiasi ke bawah atau dampak ke atas dari sumber cahaya terhadap penglihatan manusia di langit tertentu.
Menghadap pesawat, dari langit.
Sweeney dan rekan-rekannya, Johnsen dan rekan-rekannya menjelaskan teknologi untuk membangun detektor iradiasi yang mengarah ke bawah. Sebuah detektor mode tunggal, 3-
Jumper serat M
Diameter 1000 µm, 5.
Diameter luar nominal 8 mm, bukaan numerik 0,22†±†0.
02, sudut penerimaan theta 12.
7 derajat, sudut penuh 25,4°;
Ocean Optics Corporation, Dunedin, FL)
Alat ini terhubung ke spektrometer dan dialirkan melalui tabung pada probe iradiasi yang mengarah ke bawah.
Untuk membuat probe, ujung pengukuran kabel serat optik diarahkan pada posisi 10 hingga 45 derajat. 16u2009cm (4″)
Cakram Plexiglass Berdiameter yang Dilapisi Cat Burung-
Lapisan Reflektif Putih B
Teknologi burung; New London, NH), air-
Lapisan barium sulfat basa (BaSO).
Pada akhirnya, sudut 45 derajat itu bersifat sembarang, dan semua pengukuran ekuivalen fisik hanya membutuhkan bagian cakram hamburan yang tidak tertutup pada arah yang sama untuk setiap pengukuran.
Sebenarnya, ketika kabel berada pada sudut mendekati 0 derajat dari kondisi normal, perbedaan bayangannya sendiri pada disk dapat terlihat. Ketika kabel berada pada sudut mendekati 90 derajat dari kondisi normal, cahaya yang dipantulkan oleh disk mungkin hilang ketika kabel sedikit bergerak pada perangkat keras instalasi. ISKAn O-
Perangkat pelindung lingkungan yang dipasang di sekitar kabel menjaga jarak antara kabel dan reflektor, sehingga jarak antara kabel dan reflektor tetap konstan.
Jarak antara ujung kabel dan pusat cakram reflektor adalah 7,74 cm.
Kami menegaskan bahwa kabel serat optik hanya dapat mendeteksi cahaya yang dipantulkan oleh cakram dengan memancarkan lampu tungsten halogen. (LS-1;
Ocean Optics Corporation, Dunedin, FL)
Kabel di ruangan gelap.
Saat dihubungkan ke lampu, bukan ke spektrofotometer, hanya reflektor dan bagian lain dari modul pengukuran yang diterangi.
Ini menunjukkan bahwa penyelarasan dan penempatan probe serat optik sudah baik.
Laptop Lenovo ThinkPad X240 menjalankan distribusi Linux xubuntu 14.
04 digunakan untuk mengontrol spektrometer dan merekam hasil pengukuran.
Komputer laptop dilengkapi dengan heat-swappable 9-
Baterai memungkinkan pasokan daya tanpa gangguan selama pengukuran.
Paket API
Ocean Optics Corporation; Dunedin, FL)
Dan perangkat lunak khusus untuk MATLAB (Mathworks Inc.; Natick, MA)
Fungsinya adalah untuk membaca dan menyimpan distribusi daya spektral spektrometer ke hard disk komputer notebook.
Pengukuran gelap (
Terdapat penutup logam di pintu masuk spektrometer.
Dua spektrofotometer ditempatkan di dalam inkubator digital mini MyTemp.
Tolok ukur ilmiah; Edison, NJ).
Suhu awal inkubator adalah 24°C.
Suhu inkubator diatur pada 10 derajat Celcius, dan pengukuran kegelapan terus dilakukan.
Kemudian, suhu inkubator diatur ke 60 C, dan pengukuran dilanjutkan.
Menurut laporan sensor internal, suhu pelat dalam spektrometer diukur dengan spektrum gelap.
Hal ini memungkinkan kita untuk membangun basis data spektral gelap yang diparameterisasi oleh waktu integrasi dan suhu papan pengukuran. Kami menemukan bahwa ini adalah parameter yang signifikan dalam noise spektral gelap tertentu. ().
Spektrum gelap yang paling mirip dengan kondisi pengukuran yang diberikan dalam pustaka ini digunakan untuk memproses semua spektrum individual dalam kumpulan data.
Pabrik Keluar Spektrometer USB-
Kalibrasi panjang gelombang, setiap piksel pada sensor sesuai dengan suatu panjang gelombang.
Kalibrasi diverifikasi dengan pengukuran panjang gelombang independen dari dua sumber garis. (AS-361 Merkuri [Hg]
Lampu kalibrasi spektral; AS-364 Argon [Ar]
Lampu kalibrasi spektral;
Spectral Products, Putnam, CT).
Kami melakukan kalibrasi pabrik dengan membandingkan nilai terukur dengan sampel garis spektral yang diketahui. (404. 7, 435. 8, 546.
1. Sumber merkuri 579 nm; 696,5, 706,7, 727,3, 738,4, dan 763.
Sumber argon 5 nm).
Koreksi-koreksi ini bagus.
Kira-kira berupa pergeseran aditif, dan sangat kecil (
Kedua spektrometer tersebut berukuran kurang dari 1 nm.
Ini menunjukkan bahwa kalibrasi panjang gelombang di pabrik tersebut sudah baik.
Pergeseran yang dibutuhkan untuk kedua spektrometer adalah 0,79 ± 0,57 nm (
Spektrometer "A" dan −0,98u2009±u20090,37u2009nm (
Spektrometer "B" rata-rata (±1SD)
Rata-rata spektral silang ().
Meskipun spektrometer dikalibrasi saat keluar dari pabrik, kalibrasi tersebut tidak mencakup pembacaan daya untuk setiap panjang gelombang.
Untuk menggabungkan pengukuran ke dalam kalibrasi radiasi absolut, kita perlu menghubungkan pengukuran iradiansi spektral absolut yang mencapai cakram modul pengukuran dengan pembacaan asli pada setiap panjang gelombang spektrometer.
Karena rentang panjang gelombang berbagai sumber kalibrasi dan instrumen pengukuran yang tersedia bagi kami hanya sebagian tumpang tindih dengan rentang panjang gelombang kedua spektrofotometer, kami menggunakan metode berikut:
Prosedur yang agak rumit.
Kami mengukurnya dengan dua spektrofotometer. ('A' dan 'B')
Tiga Sumber Kalibrasi
Spektrum relatifnya ditunjukkan di bawah ini.
Kami mempelajari sinyal pengukuran. -ke-
Rasio kebisingan dari ketiga sumber kebisingan ini (natick, ma)
Panjang gelombang dikoreksi, dan sinyal gelap rata-rata yang sesuai untuk waktu integrasi dan suhu dikurangi. "Nilai sebenarnya" dan spektrum terukur diinterpolasi menjadi 1.
Jarak antar panjang gelombang.
Koefisien koreksi relatif a 2)
Kita membagi hasilnya dengan waktu integrasi dan mendapatkan noise.
Pengukuran koreksi dalam satuan daya per detik yang belum dikalibrasi; 3)
Kami berasal dari pihak yang salah.
Seragam, pabrik-
Panjang gelombang kalibrasi diambil sampelnya dari 280 hingga 840 nm.
Spektrometer "A"
Dan 360 dan 840 nm (
Spektrometer "B"
Perbaiki kalibrasi panjang gelombang pabrik-pabrik di atas. 4)
Kemudian kalikan dengan panjang gelombang.
Dengan menggunakan koefisien koreksi radiasi korelasi yang ditemukan oleh program di atas, radiasi spektral iluminasi diperoleh.
Spektrum sampel diukur di WMSRNM. 5)
Kita mengalikan emisivitas dengan PI (sudut stereo yang diproyeksikan pada belahan bumi) dan mengubahnya menjadi iradiansi spektral dalam wmnm.
Spektrum jenuh pada panjang gelombang apa pun dihilangkan dari analisis.
Terkadang, pengurangan noise gelap menghasilkan nilai negatif, yang kami atur menjadi nol untuk analisis lebih lanjut.
Kita menolak spektrum apa pun yang membuat spektrum bernilai nol pada semua panjang gelombang.
Kami menggunakan orde delapan satu-
Filter median dimensional menggunakan fungsi MATLAB medfilter 1 (Mathworks Inc.; Natick, MA).
Makalah ini mempertimbangkan dua set data tambahan independen dan dua model alternatif.
Dari para penulis, kami memperoleh kumpulan data sebanyak 10.756 spektrum matahari yang dikumpulkan oleh DiCarlo dan Wandel di Stanford, California.
Komunikasi pribadi)
Kumpulan Data 2600 Spektrum Matahari
Selanjutnya dikenal sebagai Granada Spectrum.
Koleksi Hernández-
Andr_s di situs web penulis（;
Tanggal kunjungan: 14 Desember 2015.
Dari Wyszecki dan Stiles dan-
Model Komponen yang Diperoleh dari Granada Spectrum
Selanjutnya dikenal sebagai Model Granada.
Dari situs web penulis (;
Tanggal kunjungan: 14 Desember 2015.
Kami menggunakan Webplotdigitzer untuk mendigitalkan spektrum langit malam pedesaan referensi dari Zabriske Point, CA dan Cronin, Boston, Massachusetts.
Tanggal kunjungan: 15 Desember 2015.
Kami menyesuaikan berbagai model dengan data spektral, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Mari kita gunakan spline terlebih dahulu untuk fungsi dasar.
Jarak nanometer tersebut kemudian dinormalisasi dengan norma vektor (norma L).
Kemudian kita menormalkan setiap spektrum dengan norma vektor, dan menemukan bahwa-
Penyesuaian Bobot Fungsi Dasar dengan Nilai Minimum-
Regresi kuadrat.
Kami menghitung rasio varians (R).
Model ini digunakan untuk menjelaskan spektrum yang terukur dan menyesuaikannya dengan koefisien korelasi pasangan linier kuadrat lintas panjang gelombang.
Proses yang dijelaskan di atas menghasilkan bobot model linier yang dibutuhkan untuk menyesuaikan spektrum yang dinormalisasi.
Bobot standar inilah yang digambarkan dalam diagram beban komponen. (misalnya, ).
Dalam data tambahan, kami menyediakan bobot rata-rata yang dinormalisasi yang dikelompokkan berdasarkan ketinggian matahari. (dan )
Dan faktor skala rata-rata yang dibutuhkan untuk memetakan spektrum yang dinormalisasi dari setiap kelompok ketinggian kembali ke spektrum absolut.
Normalisasi, penyesuaian, dan perhitungan rentang R berkisar dari 360 hingga 830 nm dalam dataset kami dan 380 hingga 780 nm dalam dataset Granada, DiCarlo, dan Wandel.
Untuk informasi lebih lanjut, lihat judul dan, s2, S3 dan s4).
Untuk menangkap komponen dalam kumpulan data kami yang tidak dicirikan oleh model surya CIE, kami menggunakan metode iterasi berikut.
Setelah menyesuaikan fungsi datum CIE, kami mengekstrak semua residual rata-rata dan spektrum sinar matahari. (≥u20090)
Rata-rata dari residual ini menghasilkan fungsi basis tambahan pertama, yang kita sebut fungsi basis CIE+.
Kami merujuk pada model yang terdiri dari model sinar matahari CIE dan fungsi dasar CIE+1, yang dianggap sebagai model CIE+1.
Kemudian kami menyesuaikan semua spektrum dan spektrum ke dalam senja sipil. (−6°u2009