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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(yīng)用于太陽輻射觀測(cè)的短波總輻射傳感器,用來測(cè)量從180°視場(也稱“球面”太陽輻射),以W/㎡為單位,入射在一個(gè)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(jìn)入FSP10內(nèi)部,在熱電偶兩端產(chǎn)生溫差,從而產(chǎn)生一個(gè)與太陽輻射成正比的電壓輸出信號(hào)。由于使用了兩個(gè)球型玻璃罩,減少了測(cè)量誤差,特別是熱偏差,所以傳感器具有高的測(cè)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(gè)精確的毫伏量級(jí)的電壓表來讀取數(shù)據(jù)。要計(jì)算輻射等級(jí),電壓必須除以靈敏度,而靈敏度是一個(gè)每一臺(tái)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(diǎn)

1)好的余弦特性

總輻射傳感器是用來測(cè)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(yīng)當(dāng)覆蓋這個(gè)光譜范圍,并且光譜靈敏度應(yīng)當(dāng)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(shí)候也能準(zhǔn)確的測(cè)量太陽輻射。

對(duì)于輻射量測(cè)量來說根據(jù)定義入射輻射響應(yīng)隨入射角度的余弦而變化;也就是說當(dāng)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(shí)產(chǎn)生滿刻度響應(yīng);當(dāng)太陽光在水平面(入射角為90°,與天頂位置成90°角)時(shí)響應(yīng)為零,當(dāng)入射角為60°時(shí)的響應(yīng)為滿刻度的一半。從定義來看,總輻射傳感器的“余弦響應(yīng)”也可以稱呼為“方向性響應(yīng)”,有好的余弦特性。

(2)快速響應(yīng)

總輻射傳感器通過使用熱電感應(yīng)器件,降低了儀器的響應(yīng)時(shí)間。

3B類零點(diǎn)偏移小

總輻射傳感器通過優(yōu)化設(shè)計(jì)的熱路,減小了儀器自身溫度變化對(duì)靈敏度的影響,提高了測(cè)量精度。采用無源的工作方式,利用一個(gè)熱電偶傳感器生成一個(gè)與輻射量成正比的小的輸出電壓。它只能和一個(gè)合適的測(cè)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(hào)強(qiáng)度為U,則傳感器接收到的太陽總輻射為:=U/k

4)溫度響應(yīng)偏差小

總輻射傳感器通過獨(dú)立的溫度補(bǔ)償單元,降低了儀器對(duì)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(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。

5)日曝輻量預(yù)期精度高

6年漂移性小

四、應(yīng)用領(lǐng)域

1)氣象行業(yè)中太陽輻射量數(shù)據(jù)觀測(cè)

2)太陽能光熱和光伏發(fā)電廠太陽輻射監(jiān)測(cè)

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(cè)

5)材料室外測(cè)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(huì)測(cè)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(yīng)視野開闊,特別是在一年當(dāng)中日出和日落方位應(yīng)沒有大于5°的遮擋物,可選在地面或樓頂平臺(tái),設(shè)置專用的立柱或平臺(tái)。對(duì)于臺(tái)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(tái)離地面約1.50m,要求牢固,即使受到嚴(yán)重沖擊振動(dòng)(如大風(fēng)等),也不改變儀器的水平狀態(tài)。

安裝時(shí),先把總輻射傳感器的白色防護(hù)罩卸下,再將總輻射傳感器安裝在臺(tái)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(zhǔn)泡,調(diào)整底座上調(diào)節(jié)腳,使總輻射傳感器的感應(yīng)面處于水平狀態(tài),然后固定安裝螺釘,最后將白色防護(hù)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(dǎo)致傳感器的損壞!

六、產(chǎn)品維護(hù)

1)玻璃罩受污染時(shí),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(shí)及時(shí)更換。

4)水平狀態(tài)檢查,傳感器水平狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),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(yán)格檢查數(shù)據(jù),功能性誤差通常表現(xiàn)為測(cè)量值異常,嚴(yán)格檢查測(cè)量數(shù)據(jù)是日常維護(hù)內(nèi)容。

7)再次校準(zhǔn):建議每兩年校準(zhǔn)一次。


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