地球表面的太阳辐射通常被定义为波长为280至4000nm(短波辐射)的总辐射。入射到水平表面的总太阳辐射,直接光束和漫射,定义为全局短波辐射或短波辐照度(入射辐射通量),以瓦特/平方米(W m-2,等于每平方米每秒焦耳数)。
日射强度计是测量全球短波辐射的传感器。Apogee SP-500和SP-600系列日射电流计是黑体热电堆日射强度计,对大多数太阳光谱敏感,从而消除了与硅电池日射强度计相关的光谱误差。SP-510设计用于测量入射短波辐射,并将扩散器与黑体探测器相结合。SP-610设计用于测量来自地面表面的反射短波辐射,并将石英窗与黑体探测器相结合。两种型号的校准都可追溯到二级标准黑体热电堆日射强度计,可追溯到瑞士达沃斯的世界辐射参考。两种型号的规格均符合国际标准化组织 (ISO) 9060:2018 C 类(快速响应)要求。
Apogee SP-510 和 SP-610 日射强度计由热电堆检测器、丙烯酸扩散器 (SP-510) 或玻璃窗 (SP-610)、加热器和安装在阳极氧化铝外壳中的信号处理曲线以及用于将传感器连接到测量设备的电缆组成。传感器是固态的,没有内部空气空间,设计用于在室外环境中连续测量来自天空(SP-510)和地面表面(SP-610)的短波辐射。SP-510 和 SP-610 日射强度计输出与入射短波辐射成正比的模拟电压。来自传感器的模拟信号与平面(不必是水平表面)上的辐射成正比,其中辐射从半球的所有角度发出。
热电堆日射强度计规格
SP-510 不锈钢 向上外观 | SP-610 不锈钢 向下 | SP-522 不锈钢 向上型 | |
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ISO 9060:2018 认证 | C 类(快速响应) | 不适用 | C 类(快速响应) |
灵敏度(因传感器而异,列出典型值) | 0.045 mV/W m-2 | 每瓦米0.035 mV-2 | - |
校准系数(灵敏度倒数,传感器之间可变,典型值列出) | 22 瓦米-2每 mV | 28.5 瓦米-2每 mV | - |
输入电压要求 | - | - | 5.5 至 24 V |
校准不确定度@1000 W m-2 | 小于 3 % | 小于 3 % | 小于 3 % |
输出范围 | 0 至 90 mV | 0 至 70 mV | 摩德巴士 |
测量范围 | 0 至 2000 W m-2(净短波辐照度) | 0 至 2000 W m-2(净短波辐照度) | 0 至 2000 W m-2(净短波辐照度) |
测量重复性 | 小于 1 % | 小于 1 % | 小于 1 % |
长期漂移 | 每年少于 2% | 每年少于 2% | 每年少于 2% |
非线性 | 小于 1 % | 小于 1 % | 小于 1 % |
探测器响应时间 | 0.5 秒 | 0.5 秒 | 0.5 s(取决于波特率) |
视野 | 180° | 1104 | 180° |
光谱范围(50个百分点) | 385 到 2105 nm | 370 到 2240 nm | 385 到 2105 nm |
定向(余弦)响应 | 小于 30 W m-2在80°太阳天顶 | 小于 20 W m-2适用于 0 至 60° 之间的角度 | 小于 30 W m-2在80°太阳天顶 |
温度响应 | 从 -15 至 45 C 小于 5 % | 从 -15 至 45 C 小于 5 % | 从 -15 至 45 C 小于 5 % |
零点偏移 A | 小于 2 W m-2;小于 10 W m-2(加热) | 小于 2 W m-2;小于 10 W m-2(加热) | 小于 2 W m-2;小于 10 W m-2(加热) |
零点偏移 B | 小于 5 W m-2 | 小于 5 W m-2 | 小于 5 W m-2 |
操作环境 | -50 至 80 C;0 至 100 % 相对湿度 | -50 至 80 C;0 至 100 % 相对湿度 | -50 至 80 C;0 至 100 % 相对湿度 |
加热器 | 780 Ω,15.4 mA 电流消耗和 185 mW 功率要求(12 V DC) | 780 Ω,15.4 mA 电流消耗和 185 mW 功率要求(12 V DC) | 4 毫安 (加热器关闭);30 mA(加热器打开) |
每日总计的不确定性 | 小于 5 % | 小于 5 % | 小于 5 % |
尺寸 | 直径23.5毫米,厚度28.7毫米 | 直径23.5毫米,厚度27.5毫米 | 直径30.5毫米,高37毫米 |
质量(使用 5 m 电缆) | 90 克 | 100 克 | 140 克 |
热电堆日射强度计案例研究
地球表面的太阳辐射通常被定义为波长范围为280至4000nm(短波辐射)的总辐射。入射到水平表面的总太阳辐射,直接光束和漫射,定义为全局短波辐射或短波辐照度(入射辐射通量),以瓦特/平方米(W m-2).
日射强度计是测量全球短波辐射的传感器。远地点仪器提供硅电池和黑体热电堆日射电流计。硅电池日射电流计仅对太阳光谱的一部分敏感,大约360至1100纳米(约80%的总短波辐射在此范围内)。
典型应用
硅电池日射强度计的典型应用包括:
• 农业气象网络
• 生态天气网络
• 水文气象网络