Systèmes industriels - Systemtechnik

Solarstrahlungsmessung mittels einer optischen Digitalkamera = Mesure de radiation solaire avec une caméra numérique

Blanc, Grégoire ; Ortjohann, Egon (Dir.) ; Moerschell, Joseph (Codir.)

Mémoire de diplôme HES : Haute Ecole d'Ingénierie, 2007.

Ziel Von bereits entwickelten Messverfahren ausgehend, soll in dieser Arbeit ein neuer Weg mit einer raumwinkelauflösenden Einstrahlungsmessung gesucht werden (direkte und diffuse Einstrahlung), wie ein robuster und kostengünstiger Sensor mit hoher Auflösung entwickelt werden kann. Ein möglicher Ansatz besteht im Einsatz einer Himmelskamera. Die ausgewählte Kamera sollte fähig sein,... More

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    Résumé
    Objectif À partir différents instruments de mesure de rayonnement, un moyen de mesurer l’intensité lumineuse en utilisant la solution de l’angle solide doit être trouvé. Il s’agit de mesurer le rayonnement directe et diffus. Un capteur robuste, avec une haute résolution et si possible bon marché serra développé. L’utilisation d’une caméra logarithmique serra étudiée, elle devra être capable de mesurer les hautes intensités comme le soleil sans saturation aussi bien que les basses intensités du reste du ciel. Les pixels seront analysés et traités indépendamment pour obtenir les informations de rayonnement. Résultats De par les tests effectués, il a été prouvé qu’une caméra logarithmique n’est pas en mesure de filmer le soleil sans saturation des pixels. L’intensité lumineuse du ciel peut être séparée en trois domaines (soleil, disque et reste du ciel) qui peuvent être traités indépendamment. Une mesure de rayonnement peut être établie en comparaison avec un capteur, capable de donner une mesure de rayonnement global. Un système optique utilisant un judas de porte a été réalisé et testé. Il peut cependant être encore amélioré. Un traitement d’image qui élimine les imperfections du système optique et les différences de sensibilités des pixels a été mis au point.
    Zusammenfassung
    Ziel Von bereits entwickelten Messverfahren ausgehend, soll in dieser Arbeit ein neuer Weg mit einer raumwinkelauflösenden Einstrahlungsmessung gesucht werden (direkte und diffuse Einstrahlung), wie ein robuster und kostengünstiger Sensor mit hoher Auflösung entwickelt werden kann. Ein möglicher Ansatz besteht im Einsatz einer Himmelskamera. Die ausgewählte Kamera sollte fähig sein, hohe Lichtintensität wie die Sonne, ohne Sättigung zu haben und gleichzeitig niedrige Intensität zu filmen, damit der Rest des Himmels und die der Wolken trotzdem veranschaulicht werden können. Die Pixel müssen dann mittels eines Programms analysiert werden, um die gewünschten Informationen zu erhalten. Resultate Es wird durch die verschiedenen Tests bewiesen, dass eine logarithmische Kamera unfähig ist, die Sonne ohne Pixelsättigung zu filmen. Es wird auch festgestellt, dass die Bestrahlungsstärke in drei Hauptbereiche (Sonne, Korona und Rest des Himmels) geteilt wird. Von der Zeit an können diese Bereiche unabhängig voneinander bearbeitet werden. Eine Direktstrahlungsmessung, mit einer linearen Kamera ist mittels eines Vergleichsensors, der nur die Globalstrahlung messen kann, möglich. Ein optisches Meßsystem mit einem Türspion wird als Vergleichsensor eingebaut und getestet. Er sollte jedoch noch verbessert sein. Eine Bildverarbeitung wird durchgeführt um die räumliche Verzerrung und die verschiedenen Einflüsse, die eine Aufnahme verfälschen können, zu eliminieren.