介绍

　　所有热电堆日射强度计都是热仪器：它们从传感器中的温差中获取信号。换句话说：热电堆日射强度计只是花哨的温度计。诀窍是确保日射强度计仅对太阳辐射敏感。

　　本文试图让您了解日射强度计

　　的工作原理，特别是对以下问题的答案：为什么**的日射强度计使用两个玻璃圆顶？

　　日射强度计基础知识

　　顾名思义，任何热电堆日射强度计的核心元件都是热电堆。热电堆是两种不同导电材料的堆叠。它根据堆栈的“热”侧和“冷”侧之间的温差产生电压。这种现象被称为“热电效应”，由两种材料的不同塞贝克系数表示。

　　图 1 典型热电堆高温计的基本部件：防晒霜 （1）、外圆顶 （2）、内圆顶 （3）、带黑色传感器表面的热电堆 （4） 和铝制传感器主体

　　图2 日射强度计可用于监测光伏系统的性能

　　热电堆的冷侧附着在传感器主体上，而热侧，即“传感器表面”，涂有黑色的辐射吸收涂层并暴露在阳光下。太阳辐射会加热传感器表面，而冷侧通过与传感器主体的热连接保持在环境温度。这种温差是产生传感器信号的原因。

　　日射强度计的其余部分旨在确保尽可能减少所有其他热交换。只应允许太阳辐射加热传感器表面。在本文中，我们将**介绍一个不需要的热交换过程：红外辐射与寒冷天空的交换。

　　日射强度计的性能在ISO 9060[1]中标准化，基于几个标准。由红外交换引起的偏移信号是这些标准之一，称为“零偏移a”。为了进行准确的测量，尽可能减少这种偏移非常重要。

　　本文将深入了解我们如何在下一级日射强度计的Hukseflux系列中实现低“零偏移a”：SR05，SR15和SR30。

　　介绍**个圆顶

　　日射强度计结构中使用的典型黑色涂层具有200 nm（紫外线）至50 μm（远红外）范围内的平坦光谱灵敏度。因此，裸热电堆日射强度计对非太阳红外辐射非常敏感。特别是，传感器表面的温度接近环境空气温度，将与上方的寒冷天空交换红外辐射。裸露的热电堆对风对流冷却以及雨、雪等也很敏感。

　　在晴朗、万里无云的日子里，大气可以通过温度为-20°C的黑体来估计，这意味着传感器和天空之间的红外交换实际上会冷却传感器表面。作为回应，传感器将低估太阳辐照度。我们称之为传感器的“长波灵敏度”，类似于太阳辐射所需的短波灵敏度。

　　这种影响在晴朗、万里无云的夜晚尤其明显，日射强度计通常报告负传感器信号：即所谓的“零偏移a”。请注意，这种偏移始终存在：在白天，它被埋在太阳辐照度产生的正信号之下或隐藏在正信号中。多云天空的黑体温度更接近地面的空气温度，因此在多云的白天和黑夜，这种影响要小得多。

　　图3为玻璃的光谱透射率与太阳光谱在表面水平的比较。来自陆地或大气源的热辐射在10μm左右，并被玻璃阻挡。

　　安装在 SR05 等 C 类日射强度计上的单个玻璃圆顶是抵御对流和这种偏移的**道防线。玻璃在285-3000nm范围内以近乎平坦的光谱灵敏度透射辐射，同时吸收大部分红外范围内的辐射。然后，圆顶将充当红外辐射的辐射屏蔽：现在将在天空和穹顶之间以及圆顶和传感器表面之间分别进行热交换。方框1更详细地描述了这些物理学。

　　它还可以作为对流和降水的**保护。圆顶形状为传感器提供了180°的视场，这是高温计的要求。传感器主体和圆顶之间的热连接导致圆顶和传感器之间的热平衡，进一步减少热交换。