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太阳辐射测试系统

太阳辐射测试系统

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更新日期: 2015-12-09
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太阳辐射测试系统:太阳辐射是气象观测指标中重要内容,根据气象组织WMO标准要求,太阳辐射标准观测分为:(总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、净全辐射),此项内容的记录分析将对人类研究太阳能、气象、环境海洋、农业生态、建筑材料等起到重大作用。

太阳辐射测试系统的详细资料:

                   太阳辐射测试系统

太阳辐射是气象观测指标中重要内容,根据气象组织WMO标准要求,太阳辐射标准观测分为:(总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、净全辐射),此项内容的记录分析将对人类研究太阳能、气象、环境海洋、农业生态、建筑材料等起到重大作用。

1、总辐射表

基本描述

总辐射表主要用来测量波长范围为0.3~3微米的太阳总辐射。如果感应面向下可测量反射辐射,也可用于测量入射到斜面上的太阳辐射,如加遮光带可测量散射辐射。

太阳辐射测试系统特点

● 符合WMO世界气象组织规范(CIMO Guide);

● 适用于各种恶劣环境;

● 可作为一级标准总辐射表使用;

● 无源精确测量;

● 灵敏度高;

● 使用方便、免维护。

基本原理:总辐射表由双层石英玻璃罩、感应元件、遮光板、表体、干燥剂等部分组成。

感应元件是该表的核心部分,它由快速响应的绕线电镀式热电堆组成。感应面涂3M无光黑漆,感应面为热结点,当有阳光照射时温度升高,它与另一面的冷结点形成温差电动势,该电动势与太阳辐射强度成正比。

双层玻璃罩是为了减少空气对流对辐射表的影响。内罩是为了截断外罩本身的红外辐射而设的。

典型应用:总辐射表可广泛应用于气象、太阳能利用、农林业、建筑材料老化及大气环境监测等部门的太阳辐射能量的测量。

技术指标

灵敏度:

7~14μv•w-1•m2

响应时间:

<35s(99%响应)

年稳定度:

不大于±2%

余弦响应:

不大于±7%(太阳高度角10°时)

方    位:

不大于±5%(太阳高度角10°时)

非线性:

不大于±2%

光谱范围:

0.3~3μm

温度系数:

不大于±2%(-10~40℃)

 2、全辐射表

基本描述:FNP系列净全辐射表主要用来测量由天空向下投射的和地球表面向上投射的全波辐射量的净差值。同时还可以用来测量短波辐射和短波辐射的反射率;长波辐射和长波辐射的反射率及全波辐射。是研究级的测量净全辐射的理想仪器。测量范围为0.3~3μm的短波辐射和4~50μm的长波辐射。

特点

● 是研究级的净全辐射表;

● 无源精确测量;

● 稳定性好;

● 使用方便、免维护。

基本原理:FNP系列净全辐射表由两个短波辐射表和两个长波辐射表组成。短波辐射表由石英罩、感应元件、表体等部件组成。长波辐射表由硅制弧形滤光罩、感应元件、热敏电阻、表体等部件组成。

感应元件由快速绕线电镀式多结点热电堆组成,感应面涂有进口高吸收无光黑色涂层,吸收辐射能,产生的热量通过敏电阻,使热电堆温度变化转化为电压信号,该电压信号与辐射强度成正比。每个长波辐射表的腔体内将一热敏电阻嵌入热电堆边缘冷结点处,以便监测表体内的温度。

每只辐射表都分别有各自的灵敏度系数和输出导线,可单独输出各个数据。通过各自的输出数据进行组合,分别能测量短波辐射、长波辐射、全波辐射、净全辐射、短波反射率和长波反射率。

典型应用:可广泛应用于气象、农林业、建筑科学、道路安全等领域的蒸腾计算、热应力和热平衡的研究、高速公路状态监测。

技术指标

  

短波灵敏度:

7~14μV•W-1•m2

长波灵敏度:

2~10μV•W-1•m2

光谱范围:

0.3~3μm(短波)4~50μm(长波)

温度测量:

热敏电阻

响应时间:

≤30s(99%响应)

年稳定性:

≤±2%

工作温度:

-40℃~+80℃

 

3、直接辐射表

基本描述:直接辐射表是用来测量垂直于太阳表面的辐射和太阳周围很窄的环日天空散射辐射。它具有自动跟踪太阳并监测太阳直接辐射量的功能,其供电方式为直流12V电压。

直接辐射表和日照时数记录仪连接,可直接测量日照时数(当太阳直接辐射量超过120W/m2时,视为有日照)。

特点

● 符合ISO9060(太阳能、半球向日射表和直接日射表的规范与分类)标准

● 可作为一级标准直接辐射表使用

● 适用于各种恶劣环境

● 快速响应,精确自动跟踪

● 交流或直流供电

基本原理:直接辐射表构造主要由光筒和自动跟踪装置组成,光筒内部由七个光栏和内筒、石英玻璃、热电堆、干燥剂筒组成。七个光栏是用来减少内部反射,构成仪器的开敞角并且限制仪器内部空气的湍流。在光栏的外面是内筒,用以把光栏内部和外筒的干燥空气封闭,以减少环境温度对热电堆的影响。在筒上装置JGS3石英玻璃片,它可透过0.3~3μm波长的太阳直接辐射。光筒的尾端装有干燥剂,以防止水汽凝结物生成。

感应部分是光筒的核心部件,它是由快速响应的绕线电镀式多结点热电堆组成。感应面对着太阳一面涂有美国3M无光黑漆,上面是热电堆的热结点,当有阳光照射时,温度升高,它与另一面的冷结点形成温差电动势。该电动势与太阳辐射强度成正比。

自动跟踪装置是由底板、纬度架、电机、导电环、蜗轮箱(用于太阳倾角调整)和电机控制器等组成。驱动部分由单片机控制直流步进电机,电源为直流12V。该电机精度高,24小时转角误差0.25º以内。当纬度调到当地地理纬度,底板上的黑线与正南北线重合,倾角与当时太阳倾角相同时,即可实现准确的自动跟踪。

典型应用:直接辐射表可广泛应用于气象探测、太阳能利用、农业、建筑物理研究、生态监测考察部门。

技术指标

  

灵 敏 度:

7~14μv•w-1•m2

年稳定度:

±1%(一年内灵敏度变化)

响应时间:

<25s(99%)

工作环境温度:

±45℃

内    阻:

约100Ω

电源电压:

DC12V

跟踪精度:

小于24h±1º

重    量:

5kg

开 敞 角:

 

 

 

4、散射辐射和反射辐射

辐射中把来自太阳直射部分遮蔽后测得为散射辐射或天空辐射。感应面朝下所接所的为反射辐射。散射辐射和反射辐射都是短波辐射。这两种辐射均用总辐射表配上有关部件加以测量。

4.1散射辐射表(总辐射+遮光环装置)技术参数 

01.光谱范围:0.3----3um

02.灵敏度:7~14μV/(W·m-2)

03.响应时间:≤30秒(99%) 

04.显示分辨率:1W

05.内阻:约350Ω

06.稳定性:±2%

07.余弦响应:≤±7%(太阳高度角10°时)

08.温度特性:±2%(-20℃~+40℃)

09.非线性:±2%

10.重量:2.5kg

11.精度:<5% 

4.2反射辐射表技术参数

01.光谱范围:0.3-----3um

02.灵敏度:7~14μV/(W·m-2)

03.响应时间:≤30秒(99%)

04.显示分辨率:1W

05.内阻:约350Ω 

06.稳定性:±2%

07.余弦响应:≤±7%(太阳高度角10°时)

08.温度特性:±2%(-20℃~+40℃)

09.非线性:±2%

10.重量:2.5kg

11.精度:<5% 

12.测试范围:0~4000W/m2

13.信号输出:0~20mV 

 

5、自动气象站-辐射分采集器

自动气象站-辐射分采集器是应用计算机、通讯、电源技术于一体的先进辐射采集设备。该采集系统具有对总辐射、净辐射、直接辐射、反射辐射、散射辐射等辐射传感器进行自动采集、计算、处理、存贮、通讯等功能。

广泛应用于气象、环保、科学研究、防灾减灾等领域。

5.1 组成:该分采集器主要包括:防辐射密封机箱、电源部件以及数据采集器组成。

其中:防辐射密封机箱可应用于野外环境,具有防雨、防辐射、防腐蚀等功能;

电源部件用于市电供电环境,具有后备电池,可保证市电断电或电源不稳定时系统供电;

数据采集器应用单片机技术、接口技术、数据采集技术专门设计,对传感器信号进行采集、运算、存储等处理。接口可扩展至15路,带标准 RS-232通讯接口输出。具有连续采集测量,按照气象规范进行数据处理,长期存储气象数据,测量分辨率高、抗干扰能力强。采集器采用低功耗设计、测量精度高、实时性强、低温环境下使用。

5.2 主要技术指标

测量指标 

  

测量要素

范围

分辨力

zui大允许误差

总辐射

0~1400W/m2

5W/ m2

±10%(日累计)

反射辐射

0~1400W/m2

5W/ m2

±10%(日累计)

直接辐射

0~1400W/m2

1W/ m2

±10%(日累计)

净辐射

-200-1400W/m2

1MJ/ m2d

±0.4MJ/m2d(≤8MJ/m2d)

±5%(>8MJ/m2d)

散射辐射

0~1400W/m2

5W/ m2

±10%(日累计)

 

5.3 气候环境条件

温度:-20℃~+50℃;

湿度:0~ 100%RH;

5.4 供电:交流供电电压范围200~240V,带后备电源; 

5.5 通讯:采集器有RS-232/RS-485两个标准通讯口, 

5.6 存储:自动站采用标准存储卡,存储容量16Mb,可扩充至512 Mb,至少存储1个月的整点数据。

5.7 时钟精度:月走时误差不大于30秒。

 


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