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山西中科研 | 太陽輻射表(總輻射傳感器)

來源:山西中科研科技有限公司   2022年11月18日 14:56  

太陽輻射表是一種應用于太陽輻射觀測的短波總輻射傳感器,用來測量從180°視場(也稱“球面”太陽輻射),以W/㎡為單位,入射在一個區(qū)域表面的太陽輻射通量。

一、工作原理

采取無源工作方式,利用熱電偶傳感器上的黑色圖層吸收太陽輻射,輻射轉(zhuǎn)換成熱能進入FSP10內(nèi)部,在熱電偶兩端產(chǎn)生溫差,從而產(chǎn)生一個與太陽輻射成正比的電壓輸出信號。由于使用了兩個球型玻璃罩,減少了測量誤差,特別是熱偏差,所以傳感器具有高的測量精度。

二、使用方式

太陽輻射表的使用十分簡單,僅需要一個精確的毫伏量級的電壓表來讀取數(shù)據(jù)。要計算輻射等級,電壓必須除以靈敏度,而靈敏度是一個每一臺儀器都提供的常數(shù),可以與大多數(shù)常用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接。

三、產(chǎn)品特點

1)好的余弦特性

總輻射傳感器是用來測量具有180°視角區(qū)域的太陽輻射量。太陽短波輻射光譜大約從300nm跨越到2800nm。所以總輻射傳感器應當覆蓋這個光譜范圍,并且光譜靈敏度應當盡可能一致。是大大地降低了儀器的零偏差。因此在太陽高度角較小的時候也能準確的測量太陽輻射。

對于輻射量測量來說根據(jù)定義入射輻射響應隨入射角度的余弦而變化;也就是說當太陽光輻射垂直(與表面正交,太陽在天頂位置,入射角度為0°)照在傳感器上時產(chǎn)生滿刻度響應;當太陽光在水平面(入射角為90°,與天頂位置成90°角)時響應為零,當入射角為60°時的響應為滿刻度的一半。從定義來看,總輻射傳感器的“余弦響應”也可以稱呼為“方向性響應”,有好的余弦特性。

(2)快速響應

總輻射傳感器通過使用熱電感應器件,降低了儀器的響應時間。

3B類零點偏移小

總輻射傳感器通過優(yōu)化設計的熱路,減小了儀器自身溫度變化對靈敏度的影響,提高了測量精度。采用無源的工作方式,利用一個熱電偶傳感器生成一個與輻射量成正比的小的輸出電壓。它只能和一個合適的測量系統(tǒng)結(jié)合起來使用。若總輻射表的靈敏度為k,單位為輻射表輸出的電壓信號強度為U,則傳感器接收到的太陽總輻射為:=U/k

4)溫度響應偏差小

總輻射傳感器通過獨立的溫度補償單元,降低了儀器對溫度的依賴性,使傳感器能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)獲得準確的測量數(shù)據(jù)。

5)日曝輻量預期精度高

6年漂移性小

四、應用領域

1)氣象行業(yè)中太陽輻射量數(shù)據(jù)觀測

2)太陽能光熱和光伏發(fā)電廠太陽輻射監(jiān)測

3)地球表面太陽輻射能量收支狀況研究

4)太陽能光熱和光伏發(fā)電廠太陽輻射監(jiān)測

5)材料室外測試

6)高校、科研院所開展太陽輻射研究

五、產(chǎn)品安裝

太陽輻射表通常水平安裝,但是它也可以傾斜安裝或倒置安裝。在各種情況,傳感器會測量入射到與傳感器表面平行的平面上的輻射量。

太陽輻射表的安裝位置應視野開闊,特別是在一年當中日出和日落方位應沒有大于5°的遮擋物,可選在地面或樓頂平臺,設置專用的立柱或平臺。對于臺柱上部固定一塊比總輻射傳感器底座稍大的金屬板,與儀器的接觸面有良好的隔熱。立柱平臺離地面約1.50m,要求牢固,即使受到嚴重沖擊振動(如大風等),也不改變儀器的水平狀態(tài)。

安裝時,先把總輻射傳感器的白色防護罩卸下,再將總輻射傳感器安裝在臺上,使儀器接線柱方向朝北。用螺釘將儀器初步固定在安裝板上,然后利用儀器上所附的水準泡,調(diào)整底座上調(diào)節(jié)腳,使總輻射傳感器的感應面處于水平狀態(tài),然后固定安裝螺釘,最后將白色防護罩裝上。

太陽輻射表是無源傳感器,不需要提供電力,在線纜上施加超過12伏的電壓可能導致傳感器的損壞!

六、產(chǎn)品維護

1)玻璃罩受污染時,用軟布沾水或者酒精清潔玻璃罩。

2)檢查玻璃罩內(nèi)部,有沒有凝聚物。

3)干燥劑更換,干燥劑顏色發(fā)生變化時及時更換。

4)水平狀態(tài)檢查,傳感器水平狀態(tài)發(fā)生變化時,需要松開固定螺釘重新調(diào)整水平調(diào)節(jié)腳,直至傳感器水平再旋緊固定螺釘。

5)檢查電纜是否有損傷,以防開路。

6)嚴格檢查數(shù)據(jù),功能性誤差通常表現(xiàn)為測量值異常,嚴格檢查測量數(shù)據(jù)是日常維護內(nèi)容。

7)再次校準:建議每兩年校準一次。


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