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太陽輻射測試系統
太陽輻射是氣象觀測指標中重要內容，根據氣象組織WMO標準要求，太陽輻射標準觀測分為：(總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、凈全輻射)，此項內容的記錄分析將對人類研究太陽能、氣象、環境海洋、農業生態、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。
太陽輻射測試系統特點
● 符合WMO世界氣象組織規范（CIMO Guide）；
● 適用于各種惡劣環境；
● 可作為一級標準總輻射表使用；
● 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、感應元件、遮光板、表體、干燥劑等部分組成。
感應元件是該表的核心部分，它由快速響應的繞線電鍍式熱電堆組成。感應面涂3M無光黑漆，感應面為熱結點，當有陽光照射時溫度升高，它與另一面的冷結點形成溫差電動勢，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。內罩是為了截斷外罩本身的紅外輻射而設的。
典型應用：總輻射表可廣泛應用于氣象、太陽能利用、農林業、建筑材料老化及大氣環境監測等部門的太陽輻射能量的測量。
技術指標
靈敏度： | 7~14μv•w-1•m2 |
響應時間： | <35s（99%響應） |
年穩定度： | 不大于±2% |
余弦響應： | 不大于±7%（太陽高度角10°時） |
方 位： | 不大于±5%（太陽高度角10°時） |
非線性： | 不大于±2% |
光譜范圍： | 0.3~3μm |
溫度系數： | 不大于±2%（-10~40℃） |
2、全輻射表
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、感應元件、表體等部件組成。長波輻射表由硅制弧形濾光罩、感應元件、熱敏電阻、表體等部件組成。
感應元件由快速繞線電鍍式多結點熱電堆組成，感應面涂有進口高吸收無光黑色涂層，吸收輻射能，產生的熱量通過敏電阻，使熱電堆溫度變化轉化為電壓信號，該電壓信號與輻射強度成正比。每個長波輻射表的腔體內將一熱敏電阻嵌入熱電堆邊緣冷結點處，以便監測表體內的溫度。
每只輻射表都分別有各自的靈敏度系數和輸出導線，可單獨輸出各個數據。通過各自的輸出數據進行組合，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。
典型應用：可廣泛應用于氣象、農林業、建筑科學、道路安全等領域的蒸騰計算、熱應力和熱平衡的研究、高速公路狀態監測。
技術指標
短波靈敏度： | 7~14μV•W-1•m2 |
長波靈敏度： | 2~10μV•W-1•m2 |
光譜范圍： | 0.3~3μm（短波）4~50μm（長波） |
溫度測量： | 熱敏電阻 |
響應時間： | ≤30s（99%響應） |
年穩定性： | ≤±2% |
工作溫度： | -40℃~+80℃ |
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日天空散射輻射。它具有自動跟蹤太陽并監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記錄儀連接，可直接測量日照時數（當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范與分類）標準
● 可作為一級標準直接輻射表使用
● 適用于各種惡劣環境
● 快速響應，精確自動跟蹤
● 交流或直流供電
基本原理：直接輻射表構造主要由光筒和自動跟蹤裝置組成，光筒內部由七個光欄和內筒、石英玻璃、熱電堆、干燥劑筒組成。七個光欄是用來減少內部反射，構成儀器的開敞角并且限制儀器內部空氣的湍流。在光欄的外面是內筒，用以把光欄內部和外筒的干燥空氣封閉，以減少環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，以防止水汽凝結物生成。
感應部分是光筒的核心部件，它是由快速響應的繞線電鍍式多結點熱電堆組成。感應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點，當有陽光照射時，溫度升高，它與另一面的冷結點形成溫差電動勢。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、導電環、蝸輪箱（用于太陽傾角調整）和電機控制器等組成。驅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小時轉角*.25º以內。當緯度調到當地地理緯度，底板上的黑線與正南北線重合，傾角與當時太陽傾角相同時，即可實現準確的自動跟蹤。
典型應用：直接輻射表可廣泛應用于氣象探測、太陽能利用、農業、建筑物理研究、生態監測考察部門。
技術指標
靈 敏 度： | 7~14μv•w-1•m2 | 年穩定度： | ±1%（一年內靈敏度變化） |
響應時間： | ＜25s（99%） | 工作環境溫度： | ±45℃ |
內 阻： | 約100Ω | 電源電壓： | DC12V |
跟蹤精度： | 小于24h±1º | 重 量： | 5kg |
開 敞 角： | 4º |
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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部件加以測量。
4.1散射輻射表（總輻射+遮光環裝置）技術參數
01.光譜范圍：0.3----3um
02.靈敏度：7~14μV／(W·m-2)
03.響應時間：≤30秒(99％)
04.顯示分辨率：1W
05.內阻：約350Ω
06.穩定性：±2％
07.余弦響應：≤±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反射輻射表技術參數
01.光譜范圍：0.3-----3um
02.靈敏度：7~14μV／(W·m-2)
03.響應時間：≤30秒(99％)
04.顯示分辨率：1W
05.內阻：約350Ω
06.穩定性：±2％
07.余弦響應：≤±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－輻射分采集器是應用計算機、通訊、電源技術于一體的先進輻射采集設備。該采集系統具有對總輻射、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。
廣泛應用于氣象、環保、科學研究、防災減災等領域。
5.1 組成：該分采集器主要包括：防輻射密封機箱、電源部件以及數據采集器組成。
其中：防輻射密封機箱可應用于野外環境，具有防雨、防輻射、防腐蝕等功能；
電源部件用于市電供電環境，具有后備電池，可保證市電斷電或電源不穩定時系統供電；
數據采集器應用單片機技術、接口技術、數據采集技術專門設計，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，帶標準 RS-232通訊接口輸出。具有連續采集測量，按照氣象規范進行數據處理，長期存儲氣象數據，測量分辨率高、抗干擾能力強。采集器采用低功耗設計、測量精度高、實時性強、低溫環境下使用。
5.2 主要技術指標
測量指標
測量要素 | 范圍 | 分辨力 | zui大允許誤差 |
總輻射 | 0~1400W/m2 | 5W/ m2 | ±10%(日累計) |
反射輻射 | 0~1400W/m2 | 5W/ m2 | ±10%(日累計) |
直接輻射 | 0~1400W/m2 | 1W/ m2 | ±10%(日累計) |
凈輻射 | -200-1400W/m2 | 1MJ/ m2d | ±0.4MJ/m2d(≤8MJ/m2d) ±5%(＞8MJ/m2d) |
散射輻射 | 0~1400W/m2 | 5W/ m2 | ±10%(日累計) |
5.3 氣候環境條件
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-485兩個標準通訊口，
5.6 存儲：自動站采用標準存儲卡，存儲容量16Mb，可擴充至512 Mb，至少存儲1個月的整點數據。
5.7 時鐘精度：月走時誤差不大于30秒。
