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BTS2048-UV-S-WP BiTec Sensor Spektralradiometer für hochwertige UV Sonnenmessungen / Außenmessungen

Das BTS2048-UV-S-WP ist ein hochwertiges Spektralradiometer, das sich durch seine kompakte Bauform und wohl durchdachten optischen, elektronischen und mechanischen Schnittstellen für wissenschaftliche UV Messaufgaben im Außeneinsatz anbietet. Durch sein innovatives Filter- und Spektrometerdesign sind Sonnenmessungen mit sehr guter Streulichtunterdrückung möglich. Dadurch kann sogar die Sonnenkante unterhalb 300 nm über mehrere Größenordnungen aufgelöst werden (siehe Abbildung 2). Mit der mit inbegriffenen S-BTS2048 Anwendersoftware können so präzise Messungen und Auswertungen (Erythem, ICNIRP, etc.) bei einer intuitiven Bedienung durchgeführt werden. Zusammen mit dem BTS2048-VL-TEC-WP kann der Spektralbereich vom UV bis in das NIR erweitert werden, und somit ergänzen sich diese beiden Geräte sehr gut für Applikationen im SI Bereich (Solarzellen).


BiTec Sensor für anspruchsvolle Lichtmessung 

Eines der herausragenden Merkmale dieses einzigartigen Spektralradiometers ist sein BiTec-Sensor. Dieser vereint die besonderen Eigenschaften einer Fotodiode mit denen eines Back-Thinned CCD Diodenarray. Durch die gegenseitige Korrektur der beiden Sensoren bietet der BiTec Sensor äußerst präzise spektralradiometrische Messwerte über einen großen Dynamikbereich (siehe Fachartikel BTS Technologie).


Spektrometer basierend auf hochwertigem Back-Thinned CCD Detektor 

Die Spektrometereinheit basierend auf einem backthinned CCD-Array hat einen nutzbaren spektralen Empfindlichkeitsbereich von 190 nm bis 430 nm. Dies bei einer geringen optischen Bandbreite von 0,7 nm sowie einer hohe Pixelauflösung von 0,13 nm/Pixel. Durch die Back-Thinned Technologie ist dieser CCD-Chip wesentlich empfindlicher als herkömmliche Front-Illuminated CCD-Chips. Zur Reduzierung des Dunkelsignals und damit besserer SNR ist der Chip einstufig Peltier gekühlt (1TEC).


Präzise Spektralradiometrie (geringes Streulicht)

Zur optimalen Nutzung des Dynamikbereiches des CCD Sensors ist im Strahlengang ein ferngesteuertes Filterrad angeordnet (Offen, Zu, optische Filter). Dieses Filterrad dient nicht nur zur Dunkelmessung, es erlaubt auch streulichtarme Messungen, da durch intelligente Messroutinen die verschiedenen, eingebauten Filter gezielt zur Streulichtreduzierung genutzt werden. Messergebnisse sind vergleichbar zu denen eines Doppelmonochromators (siehe Abbildung). Jedoch ist die Messzeit signifikant kürzer wodurch mit diesem Messgerät eine Vielzahl von Applikationen ermöglicht wird.


WP steht für Wetterdicht

Das Gehäuse des BTS2048-UV-S-WP ist speziell für Außenmessungen entworfen. Der gekühlte backthinned CCD und die Spektrometereinheit inklusive Elektronik sitzen in einem zweiten Gehäuse. Dieses ist von Luftfeuchtigkeit befreit und präzise temperaturgeregelt. Die Luftfeuchtigkeit wird hierbei mit einer Trockenpatrone entzogen, diese ist auswechselbar. Um Verschmutzung, Regen oder Schnee auf der Eingangsoptik zu vermeiden, wird der Quarzdom mit angewärmter Luft umspült.


Streuscheibe ohne weiteren Lichtleiter 

Als Eingangsoptik bietet das BTS2048-UV-S-WP eine Streuscheibe mit dem Kosinus angepasster Blickfeldfunktion. Durch den Verzicht auf einen Lichtleiter konnte die Lichtempfindlichkeit und die Kalibrierstabilität erhöht werden. Durch die f2 Anpassung des Kosinus angepassten Blickfeldes von besser 3% kann das BTS2048-UV-S-WP direkt zur Messung absoluter radiometrischen Messgrößen genutzt werden.

  • Bestrahlungsstärke (W/m²)
  • spektrale Bestrahlungsstärke (W/(m²nm))

Moderne Schnittstellen

Das BTS2048-UV-S-WP wird über eine USB 2.0 oder Ethernet gesteuert. Hinsichtlich der Geschwindigkeit der Datenübertragung und Kabellänge (was gerade im Außeneinsatz von Vorteil seien kann) ist die Ethernet Schnittstelle der USB2.0 überlegen. Zusätzlich kann die zu übertragende Datenmenge dadurch gering gehalten werden, wenn die Datenaufbereitung im BTS2048-UV-S-WP erfolgt. Dafür steht dem BTS2048-UV-S-WP ein eigenständiger, äußerst leistungsfähiger Mikroprozessor zur Verfügung. Die Daten- als auch Leistungsversorgung des BTS2048-UV-S-WP erfolgt selbst verständlicherweise über wetterfeste Zuleitungen.


Anwender-Software mit flexiblem Desktop-Aufbau 

Das BTS2048-UV-S-WP wird mit der S-BTS2048 Anwender-Software ausgeliefert. Diese bietet als besonderes Merkmal einen flexiblen Desktop, den sich der Anwender individuell konfigurieren kann. Dabei kann er aus einem Potpourri an numerischen und graphischen Anzeigefenstern wählen:

  • Frei definierbare numerische Anzeigen in dezimaler oder wissenschaftlicher Darstellung. Zoomfähig.
  • Numerische Anzeigefelder für radiometrische, spektrale und andere Messgrößen.
  • Messprotokoll der gewählten Messparameter.
  • Spektrum. Zoomfähig.
  • Datenlogger. Zoomfähig.
  • etc.

Rückführbare Kalibrierung 

Die Kalibrierung des BTS2048-UV-S-WP, auch in Verbindung mit Zubehör erfolgt durch das Kalibrierlabor für optische Strahlungsmessgrößen der Gigahertz-Optik GmbH in Rückführung auf nationale und internationale Kalibriernormale. Durch die kleine Baugröße des Messgerätes kann dieses ohne große Mühe für Re-Kalibrierungszwecke eingeschickt werden.


Internationale Messkampagne

Das BTS2048-UV-S-WP hat bei einer internationalen Messkampagne (ATMOZ) auf Teneriffa teilgenommen ,um die Qualität der Messdaten im wissenschaftlichen Rahmen zu belegen.

 

BTS2048-UV-S-WP

Messvergleich von BTS2048-UV-S-WP zu einem Standard Doppel-Monochromator. Das BTS2048-UV-S-WP erreicht eine ähnliche Qualität bei einer Messzeit von wenigen Sekunden, der Doppel-Monochromator benötigte in etwa 1,5 Minuten.

Die Eingangsoptik wird mit warmer Luft umspült um Verschmutzung, Regen oder Schnee zu vermeiden.

Seitenansicht des BTS2048-UV-S-WP

S-BTS2048 Software für das BTS2048-UV-S-WP

Die WP Version in einer Winter Messkampagne

Allgemein
Kurzbeschreibung

Diodenarray-Spektralradiometer mit großem Dynamikbereich für CW-, Datalogger- und Kurzzeitmessungen von spektraler Bestrahlungsstärke und abgeleiteten Größen (Spektrum, Erythem, ICNIRP, etc.) im UV Spektralbereich für den Außeneinsatz.

Hauptmerkmale

Kompaktes Messgerät. Bi-Tec Detektor mit back-thinned CCD-Diodenarray Spektrometer (0,7 nm optische Bandbreite, elektronischer Shutter, hohe Dynamik) und SiC-Fotodiode. Hohe Streulichtunterdrückung. Filterrad mit Blende und optischen Filtern. Eingangsoptik mit Streuscheibe mit Cosinus-Blickfeldfunktion. Gehäuse für den Außeneinsatz. Ethernet und USB Schnittstelle.

 

Messbereich

Spektral: 3E-5 W/(m²nm) bis 3E4 W/(m²nm) @325nm. Empfindlichkeit von 190 nm bis 430 nm.

Integral: 2E5 W/m² bis Rauschsignal bei 5E-3 W/m²

Mögliche Anwendung

Diodenarray-Spektralradiometer für wissenschaftliche Messaufgaben im Außenbereich. Erythem, ICNRIP, Solarezellen, etc.

Kalibrierung

Werk-Kalibrierung. Rückführbar auf PTB-Kalibrierstandards.

Produkt
Messgrößen

Spektrale Bestrahlungsstärke (W/(m² nm)), Bestrahlungsstärke (W/m²), Peak-Wellenlänge, Zentrums-Wellenlänge, Schwerpunkts-Wellenlänge, Erythem, ICNIRP

Eingangsoptik

Eingangsdiffusor mit Cosinus angepasstem Blickfeld (f2 ≤ 3 %)

Filterrad

8 Positionen (Offen, Zu, optische Filter). Nutzung zur ferngesteuerten Dunkelstrommessung und zur Streulichtunterdrückung.

BiTec

Parallele Messung mit Diode und Array ist möglicht, dadurch kann eine Linearitätskorrektur des Arrays durch die Diode sowie eine onlinekorrektur der spektralen Fehlanpassung der Diode a*(sz(λ)) bzw. F*(sz(λ)) erfolgen.

Kalibrierunsicherheit

Spektrale Bestrahlungsstärke

(200 - 249) nm: ± 12 %
(250 - 339) nm: ± 7 %
(340 - 399) nm: ± 5 %
(400 - 430) nm: ± 4 %

Spektrale Bestrahlungsstärkeempfindlichkeit (200 - 430) nm

Spektraler Detektor
Integrationszeit

2 μs - 60 s        *1

Spektralbereich

(190 - 430) nm

Optische Bandbreite

0,8 nm

Pixelauflösung

~0,13 nm/Pixel

Pixelanzahl

2048

Chip

hochsensitiver Back-thinned CCD Chip, einstufig gekühlt (1TEC)

ADC

16bit (25ns Instruktion Zyklus Zeit)

Spitzenwellenlänge

± 0,05 nm

Bandpasskorrektur

mathematische Online Bandpasskorrektur wird unterstützt

Linearität

vollständig lineararisierter Chip >99,6 %

Streulicht

Out of Bound Methode < 1E-4           *3

Bandpass Methode < 1E-5           *3

Basislinienrauschen

5 cts         *4

S/N

5000        *5

Dynamikbereich

>9 Größenordnungen

Empfindlichkeitsbereich spektrale Bestrahlungsstärke

(3E-5 - 3E4) W/(m²nm) @325nm       *6*7  

typ. Messzeit

W/m² einer Halogen Lampe von (250 - 400) nm

1 4,4 s
10 440 ms
100 44 ms
verschiedene Messmodi

Standard Messmodus: 200 nm bis 430 nm

Messmodus in dem Streulicht außerhalb des Messbereichs korrigiert wird (OoR SLC): 200 nm bis 430 nm

Streulicht korrigierter Bandpass Modus für Sonnenmessung (solar BP SLC): 285 nm bis 420 nm

Universeller Streulicht korrigierter Bandpass Messmodus (BP SLC): 245 nm bis 420 nm

Integraler Detektor
Filter

Spektrale Empfindlichkeit mit radiometrischen Anpassung. On-line Korrektur der radiometrischen Anpassung durch die spektrale Messdaten (Korrektur der spektralen Fehlanpassung).

Messzeit

(0,1 - 6000) ms

Messbereich

Sieben (7) Messbereiche mit transzendenter Offset-Korrektur

Kalibrierung

Bestrahlungsstärke ± 6 %               *10

Messbereich

(5E-3  -  2E5) W/m²       *11

 

Graphen
Spektrale Empfindlichkeit

responsivity BTS2048 UV

f2

cos BTS2048 VL3

Sonstiges
Prozessoren

32 bit zur Gerät- 16 bit zur CCD- und 8 bit zur Fotodioden-Steuerung

Schnittstellen

USB V2.0, Ethernet (LAN UDP Protocol), RS232, RS485

Datenübertragung

Richtwerte für 2048 Float Arraywerte Ethernet 7 ms, USB 2.0 140 ms

Signal Eingänge

2x (0 - 25) VDC, Optokoppler isoliert 5 V / 5 mA

Signal Ausgänge

2x open collector, max. 25 V, max. 500 mA

Triggerung

Trigger-Eingang vorhanden (verschiedene Optionen, fallende/steigende Flanke, Verzögert, etc.)

Software

Anwendersoftware S-BTS2048
Option Software Development Kit S-SDK-BTS2048 für eigene Softwareentwicklung basierend auf .dll‘s in C, C++,C# oder in LabView.

Elektrische Versorgung

Mit Netzteil: (90-295) V 150 W

Abmessungen

Durchmesser: 160 mm

Höhe: 222 mm

(siehe Detailzeichnung)

Gewicht

2,85 kg

Befestigung

3x M6 Gewindestifte

Temperaturbereich

Lagerung: (-10 bis 50) °C

Anwendung: (-25 bis 50) °C           *9

Temperaturstabilität

innerhalb WP Gehäuse (Elektronik): ≤ ± 1 °C

CCD Chip: ≤ ± 0,25 °C

Info

*1 Es wird empfohlen, bei jeder Integrationszeitänderung eine neue Dunkelmessung durchzuführen.

*2 Typischer Wert. Die Unsicherheit der dominanten Wellenlänge ist von der spektralen Verteilung der LED abhängig

*3 typischer Wert, gemessen 100 nm links neben dem Peak einer kaltweißen breitbandigen LED mit einer tiefblauen Pump-LED. Die Dynamik die für eine Messung dargestellt werden kann hängt von der Mittelungsanzahl und der Lichtquelle ab. Typisch für eine Sonnenmessung ist eine darstellbare Dynamik von 4,5 Größenordnungen.

*4 *5 typischer Wert gemessen ohne Mittelung bei einer Messzeit von 4ms und Vollaussteuerung des Arrays. Mit Mittelung steigt das S/N bzw. fällt das
Basisrauschen quadratisch, z.B. 100-Fache Mittelung verbessert S/N um Faktor 10.

*6 Minimum bei S/N von 500/1. Maximum bei Vollaussteuerung.

*7 Bestrahlung nur für sehr kurze Zeit zulässig um thermischen Schaden zu vermeiden

*8 Bei der USB Versorgung ist aufgrund des geringeren Ladestroms kein Ethernet verfügbar

*9 Gerät benötigt zur Temperaturstabilisierung etwa 25min (elektrische Versorgung wird für den Außeneinsatz benötigt). Wird in der Warmlaufphase oder unter nicht konstanten Temperaturen gemessen, so ist
bei jeder Messung eine neue Dunkelmessung erforderlich

*10 Mit a(Z) Korrektur bei einer Deuteriumlampe

*11 Bei einer spektralen Verteilung einer Deuteriumlampe, maximale Bestrahlung nur für sehr kurze Zeit zulässig um thermischen Schaden zu vermeiden

 

 

 

Typ Beschreibung Datei-Typ Download
Datenblatt BTS2048-UV-S-WP PDF
Produktname Produktbild Beschreibung Zum Produkt
S-BTS2048 Anwendersoftware für BTS2048 Varianten.
S-SDK-BTS2048 Software Development Kit für BTS2048 Varianten.
BTS2048-VL-TEC-WP Bi-Technologie Sensor Lichtmessgerät für hochwertige VIS Sonnenmessungen.

Features: Wettergeschützt, hohe spektrale Auflösung, kurze Messzeiten, Eingangsoptik mit Diffusor für Bestrahlungsstärke und spektrale Bestrahlungsstärke, etc.
Artikel-Nr Modell Beschreibung Merken / Vergleichen
Produkt
15298728 BTS2048-UV-S-WP

Messgerät, Betriebsanleitung, Software-CD, Kalibrierzertifikat.

Kalibrierung
15300809 K-BTS2048-UV-S

Re-Kalibrierung des BTS2048-UV-S mit Kalibrierzertifikat

Software
15298470 S-SDK-BTS2048

Software Development Kit, Software-CD mit Anleitung.

15298474 S-BTS2048

Applikationssoftware für BTS2048 Messgeräte und Varianten.

Zubehör
15307929 BTS2048-XX-WP-Z02

Tubus für die Messung der direkten Sonnenstrahlung

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