太陽輻射測試系統(tǒng)

太陽輻射是氣象觀測指標(biāo)中重要內(nèi)容，根據(jù)國際氣象組織WMO標(biāo)準(zhǔn)要求，太陽輻射標(biāo)準(zhǔn)觀測分為：(總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、凈全輻射)，此項內(nèi)容的記錄分析將對人類研究太陽能、氣象、環(huán)境海洋、農(nóng)業(yè)生態(tài)、建筑材料等起到重大作用。

1、總輻射表

基本描述

總輻射表主要用來測量波長范圍為0.3~3微米的太陽總輻射。如果感應(yīng)面向下可測量反射輻射，也可用于測量入射到斜面上的太陽輻射，如加遮光帶可測量散射輻射。

特點

● 符合WMO世界氣象組織規(guī)范（CIMO Guide）；

● 適用于各種惡劣環(huán)境；

● 可作為一級標(biāo)準(zhǔn)總輻射表使用；

● 無源精確測量；

● 靈敏度高；

● 使用方便、免維護。

基本原理：總輻射表由雙層石英玻璃罩、感應(yīng)元件、遮光板、表體、干燥劑等部分組成。

感應(yīng)元件是該表的核心部分，它由快速響應(yīng)的繞線電鍍式熱電堆組成。感應(yīng)面涂3M無光黑漆，感應(yīng)面為熱結(jié)點，當(dāng)有陽光照射時溫度升高，它與另一面的冷結(jié)點形成溫差電動勢，該電動勢與太陽輻射強度成正比。

雙層玻璃罩是為了減少空氣對流對輻射表的影響。內(nèi)罩是為了截斷外罩本身的紅外輻射而設(shè)的。

典型應(yīng)用：總輻射表可廣泛應(yīng)用于氣象、太陽能利用、農(nóng)林業(yè)、建筑材料老化及大氣環(huán)境監(jiān)測等部門的太陽輻射能量的測量。

技術(shù)指標(biāo)

基本描述：FNP系列凈全輻射表主要用來測量由天空向下投射的和地球表面向上投射的全波輻射量的凈差值。同時還可以用來測量短波輻射和短波輻射的反射率；長波輻射和長波輻射的反射率及全波輻射。是研究級的測量凈全輻射的理想儀器。測量范圍為0.3~3μm的短波輻射和4~50μm的長波輻射。

特點

● 是研究級的凈全輻射表；

● 無源精確測量；

● 穩(wěn)定性好；

● 使用方便、免維護。

基本原理：FNP系列凈全輻射表由兩個短波輻射表和兩個長波輻射表組成。短波輻射表由石英罩、感應(yīng)元件、表體等部件組成。長波輻射表由硅制弧形濾光罩、感應(yīng)元件、熱敏電阻、表體等部件組成。

感應(yīng)元件由快速繞線電鍍式多結(jié)點熱電堆組成，感應(yīng)面涂有進口高吸收無光黑色涂層，吸收輻射能，產(chǎn)生的熱量通過敏電阻，使熱電堆溫度變化轉(zhuǎn)化為電壓信號，該電壓信號與輻射強度成正比。每個長波輻射表的腔體內(nèi)將一熱敏電阻嵌入熱電堆邊緣冷結(jié)點處，以便監(jiān)測表體內(nèi)的溫度。

每只輻射表都分別有各自的靈敏度系數(shù)和輸出導(dǎo)線，可單獨輸出各個數(shù)據(jù)。通過各自的輸出數(shù)據(jù)進行組合，分別能測量短波輻射、長波輻射、全波輻射、凈全輻射、短波反射率和長波反射率。

典型應(yīng)用：可廣泛應(yīng)用于氣象、農(nóng)林業(yè)、建筑科學(xué)、道路安全等領(lǐng)域的蒸騰計算、熱應(yīng)力和熱平衡的研究、高速公路狀態(tài)監(jiān)測。

技術(shù)指標(biāo)

3、直接輻射表

基本描述：直接輻射表是用來測量垂直于太陽表面的輻射和太陽周圍很窄的環(huán)日天空散射輻射。它具有自動跟蹤太陽并監(jiān)測太陽直接輻射量的功能，其供電方式為直流12V電壓。

直接輻射表和日照時數(shù)記錄儀連接，可直接測量日照時數(shù)（當(dāng)太陽直接輻射量超過120W/m2時，視為有日照）。

特點

● 符合ISO9060（太陽能、半球向日射表和直接日射表的規(guī)范與分類）國際標(biāo)準(zhǔn)

● 可作為一級標(biāo)準(zhǔn)直接輻射表使用

● 適用于各種惡劣環(huán)境

● 快速響應(yīng)，精確自動跟蹤

● 交流或直流供電

基本原理：直接輻射表構(gòu)造主要由光筒和自動跟蹤裝置組成，光筒內(nèi)部由七個光欄和內(nèi)筒、石英玻璃、熱電堆、干燥劑筒組成。七個光欄是用來減少內(nèi)部反射，構(gòu)成儀器的開敞角并且限制儀器內(nèi)部空氣的湍流。在光欄的外面是內(nèi)筒，用以把光欄內(nèi)部和外筒的干燥空氣封閉，以減少環(huán)境溫度對熱電堆的影響。在筒上裝置JGS3石英玻璃片，它可透過0.3~3μm波長的太陽直接輻射。光筒的尾端裝有干燥劑，以防止水汽凝結(jié)物生成。

感應(yīng)部分是光筒的核心部件，它是由快速響應(yīng)的繞線電鍍式多結(jié)點熱電堆組成。感應(yīng)面對著太陽一面涂有美國3M無光黑漆，上面是熱電堆的熱結(jié)點，當(dāng)有陽光照射時，溫度升高，它與另一面的冷結(jié)點形成溫差電動勢。該電動勢與太陽輻射強度成正比。

自動跟蹤裝置是由底板、緯度架、電機、導(dǎo)電環(huán)、蝸輪箱（用于太陽傾角調(diào)整）和電機控制器等組成。驅(qū)動部分由單片機控制直流步進電機，電源為直流12V。該電機精度高，24小時轉(zhuǎn)角*.25º以內(nèi)。當(dāng)緯度調(diào)到當(dāng)?shù)氐乩砭暥龋装迳系暮诰€與正南北線重合，傾角與當(dāng)時太陽傾角相同時，即可實現(xiàn)準(zhǔn)確的自動跟蹤。

典型應(yīng)用：直接輻射表可廣泛應(yīng)用于氣象探測、太陽能利用、農(nóng)業(yè)、建筑物理研究、生態(tài)監(jiān)測考察部門。

技術(shù)指標(biāo)

4、散射輻射和反射輻射

輻射中把來自太陽直射部分遮蔽后測得為散射輻射或天空輻射。感應(yīng)面朝下所接所的為反射輻射。散射輻射和反射輻射都是短波輻射。這兩種輻射均用總輻射表配上有關(guān)部件加以測量。

4.1散射輻射表（總輻射+遮光環(huán)裝置）技術(shù)參數(shù) 

01.光譜范圍：0.3----3um

02.靈敏度：7~14μV／(W·m-2)

03.響應(yīng)時間：≤30秒(99％) 

04.顯示分辨率：1W

05.內(nèi)阻：約350Ω

06.穩(wěn)定性：±2％

07.余弦響應(yīng)：≤±7％(太陽高度角10°時)

08.溫度特性：±2％(-20℃~+40℃)

09.非線性：±2％

10.重量：2.5kg

11.精度：<5% 

4.2反射輻射表技術(shù)參數(shù)

01.光譜范圍：0.3-----3um

02.靈敏度：7~14μV／(W·m-2)

03.響應(yīng)時間：≤30秒(99％)

04.顯示分辨率：1W

05.內(nèi)阻：約350Ω 

06.穩(wěn)定性：±2％

07.余弦響應(yīng)：≤±7％(太陽高度角10°時)

08.溫度特性：±2％(-20℃~+40℃)

09.非線性：±2％

10.重量：2.5kg

11.精度：<5% 

12.測試范圍：0~4000W/m2

13.信號輸出：0~20mV 

5、自動氣象站－輻射分采集器

自動氣象站－輻射分采集器是應(yīng)用計算機、通訊、電源技術(shù)于一體的*輻射采集設(shè)備。該采集系統(tǒng)具有對總輻射、凈輻射、直接輻射、反射輻射、散射輻射等輻射傳感器進行自動采集、計算、處理、存貯、通訊等功能。

廣泛應(yīng)用于氣象、環(huán)保、科學(xué)研究、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域。

5.1 組成：該分采集器主要包括：防輻射密封機箱、電源部件以及數(shù)據(jù)采集器組成。

其中：防輻射密封機箱可應(yīng)用于野外環(huán)境，具有防雨、防輻射、防腐蝕等功能；

電源部件用于市電供電環(huán)境，具有后備電池，可保證市電斷電或電源不穩(wěn)定時系統(tǒng)供電；

數(shù)據(jù)采集器應(yīng)用單片機技術(shù)、接口技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)專門設(shè)計，對傳感器信號進行采集、運算、存儲等處理。接口可擴展至15路，帶標(biāo)準(zhǔn) RS-232通訊接口輸出。具有連續(xù)采集測量，按照氣象規(guī)范進行數(shù)據(jù)處理，長期存儲氣象數(shù)據(jù)，測量分辨率高、抗力強。采集器采用低功耗設(shè)計、測量精度高、實時性強、低溫環(huán)境下使用。

5.2 主要技術(shù)指標(biāo)

測量指標(biāo) 

5.3 氣候環(huán)境條件

溫度：-20℃~＋50℃；

濕度：0~ 100％RH；

5.4 供電：交流供電電壓范圍200~240V，帶后備電源； 

5.5 通訊：采集器有RS-232/RS-485兩個標(biāo)準(zhǔn)通訊口， 

5.6 存儲：自動站采用標(biāo)準(zhǔn)存儲卡，存儲容量16Mb，可擴充至512 Mb，至少存儲1個月的整點數(shù)據(jù)。

5.7 時鐘精度：月走時誤差不大于30秒。