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太阳辐射是用于描述从太阳发出的可见和近可见（紫外线和近红外）辐射的术语。不同区域由它们在 200 到 100 000 nm（纳米）的宽带范围内的波长范围来描述。地面辐射是用于描述从地球发出的红外辐射的术语。太阳和地面辐射的成分及其波长范围是：紫外线250 至 400 纳米紫外传感器或光谱辐射计可见的400 至 700 纳米量子传感器或光谱辐射计近红外700 至 3000 纳米红外线的3000 至 100 000 纳米红外辐射计地球表面大约百分之九十九的太阳辐射或短波辐射包含在 300 至 3000 纳米的区域内，而大部分陆地或长波辐射包含在 3500 至 50 000 纳米的区域内。 在地球大气层之外，太阳辐射的强度约为每平方米 1370 瓦。这是大气层顶部地球与太阳平均距离的值，被称为太阳常数。在晴朗的中午，在地球表面，许多地方的直接光束辐射约为每平方米 1000 瓦。 能源的可用性受位置（包括纬度和海拔）、季节和1T中的时间的影响。所有这些都可以很容易地确定。然而，影响可用能量的&大因素是云量和其他气象条件，这些条件会随地点和时间而变化。 从历史上看，太阳测量是用水平仪器在一整天内进行的。在某地北部，这导致初夏值比初冬值高 4 到 6 倍。在南方，差异会大 2 到 3 倍。这部分是由于天气，在更大程度上是由于太阳角度和日光长度。
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每个光谱辐射计的光谱范围是多少？ PS-100： 350 到 1000 纳米PS-200： 300 到 850 纳米PS-300： 300 到 1000 纳米SS-110： 340 到 820 纳米SS-120： 635 到 1100 纳米 我需要什么类型的光谱辐射计？ PS 系列非常适合在实验室或现场进行现场测量。它们也可用于反射率或透射率的点计算。SS 系列设计用于现场或实验室的现场测量，以及在现场或实验室的长期部署，用于各种光研究，包括反射率和透射率。 PAR 传感器（例如，SQ-110、SQ-500）和光谱辐射计（例如，PS-100）之间有什么区别？ PAR 传感器和光谱辐射计之间的主要区别在于它们可以测量什么。PAR 传感器用于测量撞击 400 至 700 nm 范围内区域的光子总数。分光辐射计测量其响应光谱中每个波长的光子数。换句话说，PAR传感器用于测量特定范围内的光量（总光量），而分光辐射计用于测量光质量（光的组成部分）。 PS 系列光谱仪的校准文件在哪里？ PS 系列光谱辐射计校准文件位于仪器随附的 USB 驱动器上（sw.ini 和 sw1.icf）。 如何使用我的 PS 系列光谱仪进行测量？ 测量光子通量确保温度补偿已打开：设置 -> 温度补偿如手册第 13 页所述确定积分时间并保存暗扫描：每次测量的前两个步骤。查看 -> 辐射计* 并根据需要选择 Watts m -2、 µmol m -2 s -1或 lux m -2。要查看给定波长的光强度，请右键单击该波长处的光标。使用峰值左右图标微调显示线的位置。保存扫描。提示将要求指定保存位置。第二个提示显示导出参数，包括起始波长、波长增量和结束波长。 测量反射率/透射率确定积分时间并保存暗扫描。使用用户手册图 B 中所示的反射率标准保存参考扫描。（垂直安装的光纤电缆，与垂直方向成 45 度角的光源，反射率标准放置在与光纤电缆垂直的平面内。）对于反射率和透射率测量，样品读数除以参考读数得到百分比反射率（透射率）。查看透射模式保存扫描，并按照用户手册的图 C 所示固定或安装光纤电缆以获取反射率。（垂直安装的光缆，与垂直方向成 45 度角的光源，以及垂直于光缆的平面内铺设的叶片或样品标准。）有关将数据导入 Excel 的说明，请参阅用户手册中的导出到 Excel。数据将显示为 .TRM 文件。 测量吸光度确定积分时间并保存暗扫描。保存参考扫描，如用户手册的图 D 所示。（在光纤电缆和光源之间使用空容器进行扫描。）查看透光率模式：View -> Absorbance按照用户手册的图 E 所示固定或安装光纤电缆保存扫描。（用光纤电缆和光源之间的容器中的样本进行扫描。）有关将数据导入 Excel 的说明，请参阅用户手册中的导出到 Excel。数据将显示为 .ABS 文件。 如何在我的 PS 系列光谱辐射计上设置积分时间？ 对于每个给定的光源，必须确定光学积分时间。更改查看模式时，软件会提示用户将积分时间恢复为默认值。当前积分时间可以通过选择取消来保持。将视图设置为范围模式：视图 -> 范围模式在不饱和的情况下将积分时间设置得尽可能高：Setup -> Detector Integration Time将积分时间调整 ± 5 ms，以检查&高峰的饱和度。积分时间的&高峰增加。高饱和度表现为横跨峰顶的水平平台。当饱和发生时，将积分时间减少 5 ms，10 等待垂直线拉长并从窗口顶部略微向下移动。这可能需要多次调整。用黑色帽盖住传感器头并选择暗光谱图标保存暗扫描。每当积分时间改变时，都应进行暗扫描。如果正在使用诸如辐射计之类的查看模式，请返回该模式。按取消保留当前积分时间或按确定将积分时间重置为默认值。
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高精度和稳定性 在 15 至 115 kPa（4.43 至 34.96 in Hg）的压力范围内**到 1.5 kPa。在室内和自然条件下（传感器安装在数据记录器外壳内）连续测量多个传感器的长期不稳定性，每年低于 0.5%。在很宽的温度范围内（-20 到 50 C），温度对信号的影响小于 1%。 典型应用 气压传感器应用包括天气网络中的压力测量，通常用于天气预报。它们还可用于校正对压力变化敏感的传感器（例如 Apogee 氧传感器）的输出。 低功耗、大信号 压力传感器功率要求约为 35 mW（5 V DC 时电流消耗为 7 mA）。电压输出范围为 0 至 5 V DC，压力范围为 15 至 115 kPa。 宽工作范围 传感器的工作环境为 -40 至 80 C 和 0 至 100 % RH（非冷凝）。 小尺寸 传感器小巧轻便（直径 16 毫米，质量 5 克），便于在数据记录器外壳内轻松部署，从而使传感器免受太阳辐射和降水的影响。
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NDVI 传感器案例研究介绍： 跟踪植物的叶绿素含量有助于研究人员和种植者了解植物的光合作用能力和压力耐受性。叶片叶绿素含量通常使用叶绿素计无损测量，该计使用透射红光和近红外 (NIR) 光的比率估算叶绿素。归一化差异植被指数 (NDVI) 传感器具有红光和 NIR 光检测器，可用于通过检测穿过叶子的透射红光和 NIR 光来估计叶绿素含量。在这项研究中，使用叶绿素浓度计和NDVI 传感器测量'Torrey' 水牛莓 ( Shepherdia ×utahensis ) 植物的叶绿素含量. 研究人员还研究了阳光和电灯对 NDVI 测量准确性的影响。 设置： 水牛莓植物生长在犹他州立大学研究温室中。使用安装在气象站上的 Apogee SP-230 加热硅片日射强度计每小时记录温室中的光强度。使用 Apogee MC-100测量植物并将其分成三组，每组五个。这些组用 0 mm [零氮 (N)]、2 mm (中等 N) 或 4 mm (充足 N) 硝酸铵**三周。这些植物被转移到一个空旷的田地，在那里 Apogee S2-411和S2-412 NDVI 传感器记录了来自太阳辐射的入射红光和近红外光，并从水牛莓的叶子透射了红光和近红外光。然后使用叶绿素提取物来确定叶子的实际叶绿素浓度。 结果： 接受充足氮和中等氮的植物减少了透射的红光（即，对红光的吸收更大）。叶绿素浓度计、NDVI 传感器和叶绿素提取物的测量结果同样表明，接受中等 N 和充足 N 的植物的叶叶绿素含量高于接受零 N 的植物。使用 NDVI 传感器估计的相对叶绿素含量与叶绿素测量仪的结果正相关（P < 0.0001；r 2范围，0.56–0.82）。因此，我们的结果表明 NDVI 测量值对叶片叶绿素含量敏感。 结论： NDVI 传感器可用于估算苗木作物的相对叶绿素含量，帮助种植者调整施肥以改善植物生长和养分状况。NDVI 传感器还可用于测量阳光下的叶绿素含量或发出红光和 NIR 光的电灯。 图 2.用不含氮 (N) 的犹他州单子叶植物/双子叶植物溶液 (Bugbee, 2004) 处理水牛莓植物，添加 0 mm（零 N）、2 mm（中等 N）或 4 mm（充足 N）硝酸铵 3周
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净辐射 ( Rn) 是地球表面辐射能的总和，是地表能量平衡的主要组成部分。然而，Rn很难准确测量，有多种仪器可以测量。 过去发布了两款仪器（Hukseflux Thermal Sensors BV，型号 NR01；Kipp & Zonen BV，型号 CNR 2）。我们比较了这些型号，两个较便宜的旧型号（Kipp & Zonen BV，型号 NR-Lite；Radiation and Energy Balance Systems, Inc.，型号 Q*7.1）和一个更昂贵的旧型号（Kipp & Zonen BV，型号CNR 1) 在仲夏时分在均匀的草坪表面上放置 33 天。 研究中包括每个辐射计的三个重复（CNR 1 除外）。独立测量Rn四个分量的仪器（型号 CNR 1 和 NR01）通常是准确的。将来自四个组件仪器的传入短波测量值与参考日射强度计进行比较，并将传出的长波测量值与表面温度的红外测量值进行比较。与参考日射强度计和表面温度测量值的差异通常为 2% 或更少。这两个辐射计模型之间的传入长波测量值存在大约 5% 的差异。这可能是由于所讨论的校准方法的差异造成的。这强调了长波校准方法标准化和建立长波辐射世界参考标准的必要性。不将短波和长波辐射分成分量测量的仪器（净全波辐射计，Rn相对于参考的差异。 CNR 2 测量净短波和净长波，介于四分量仪器和净全波仪器之间。CNR2的Rn测量精度通常介于两组之间。辐射计之间的差异在夜间往往大于白天，这表明长波测量的变异性更高。现场的倒置（翻转）测试表明，NR-Lites 和 Q*7.1s 具有良好匹配的检测器，但是三个重复的 CNR 2s 中有两个的失配误差大于 5%。这对于非植被表面的测量变得很重要。此处提供的数据应该有助于为给定应用选择成本效益高的仪器。
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便携式叶绿素测量仪MC-100仪表的工作原理 叶绿素的透射率在近红外范围内具有很高的特征，而在红色范围内则非常低，因为绿色植物吸收可见辐射进行光合作用并透射近红外，而它们不使用。 MC-100 叶绿素浓度计使用在红色和红外线范围内发射特定波长的 LED。检测器分析两个波长的比率以确定叶绿素浓度指数 (CCI)。然后科学家推导出的方程式转换该指数，以输出叶绿素浓度，单位为 µmol/m 2叶面。 将 µmol/m 2测量值转换为 mg/m 2 高等植物的叶子含有叶绿素 a 和 b 的混合物，比例约为 3 比 1（Parry 等人，2014 年）。叶绿素 a 的摩尔质量为 893.5 克 (g)/摩尔；叶绿素 b 稍重，为 907.5 克/摩尔。植物叶片中两种叶绿素的典型加权平均质量非常接近每摩尔 900 克（这相当于每微摩尔 900 微克；或每微摩尔 0.9 毫克）。 以 µmoles/m 2为单位的读数可以通过乘以 0.9转换为 mg/m 2单位。例如，400 µmoles/m 2的读数约为 360 mg/m 2。 从 mg/m 2转换为 µmol/m 2 使用上面提到的平均摩尔质量，您可以通过乘以 1.11 (1/0.9)将 mg/m 2转换为 µmol/m 2。例如，350 mg/m 2的读数约为 388.5 µmol/m 2。
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为什么农场需要自动气象站？ 世界各地的农作物在很大程度上取决于当地的天气条件。除了在温室或受控环境中种植的少数作物外，大多数农业活动都与大气条件密切相关。虽然控制户外天气非常困难，但监测当地天气状况有助于采取纠正或补救措施，以尽量减少因条件变化造成的损失。 以粗略和手动的方式完成，天气监测多年来一直在发展。自动气象站 (AWS)改变了我们今天监测当地天气的方式。自动气象站的出现极大地简化了记录和分析天气数据的过程。使用 AWS，我们可以远程监控天气状况，还可以分析更长时间的天气，帮助生成准确的天气预报。 什么是自动气象站 (AWS)？ 自动气象站是由各种传感器组成的组件，用于监测各种环境参数，再加上数据记录器和无线电发射器，以记录并将这些数据传输到一些终端设备，如PC 或服务器，在那里可以对其进行存储、访问和分析。 气象站中使用的典型传感器是，气温湿度风向和风速（风速计）气压全球辐射和辐射平衡（日射强度计）降水/雨土壤温度土壤湿度和蒸发 传感器的实际选择取决于气候条件、土壤条件和使用气象站的作物类型。这是一篇详细的文章，描述了自动气象站的各种组件。 农场自动气象站的各种用途 多年来，农业正变得更加先进、更加科学和更具竞争力。农业是一项高风险高回报的活动。进步的农民越来越依赖数据来做出明智的决定并减轻不可预见的风险。 气象站在葡萄、土豆、茶、咖啡等经济作物的种植中发挥着特别重要的作用。个体农民和农业公司越来越多地使用自动气象站，以获得以下一些好处， – 确定特定地区是否适合种植特定作物。 – 保护作物免受不利环境条件的影响，例如冰雹、雨水过多或雨水不足。 – 帮助预测可能加剧植物病害或导致害虫和昆虫入侵的天气条件。 来自气象站的信息也用于研究以改进/优化公司灌溉模式，虫害控制模型提高作物的质量。监测土壤湿度和温度并将这些参数保持在正确的水平对于收获周期短的经济作物至关重要。 喷洒同样重要，但对个体耕种者而言是一项昂贵的活动。农场需要定期喷洒杀虫剂和昆虫。缺乏喷洒会导致生产力低下，还会影响产品的质量和外观，从而影响产品进入市场的速度。有关温度和风速的数据可以帮助找出在作物上喷洒杀虫剂的正确时机。选择错误的时间会显着增加农药的消耗和所花费的劳动时间。 对于生长在丘陵地区的茶叶、咖啡和其他作物等作物，由于海拔、土壤质量和土地坡度的不同，不同斑块的天气参数可能会有很大差异。在这种情况下，必须安装多个自动气象站来跟踪不同地区的“小气候”。
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从合规性的角度来看，天气监测站是必须的，并且对于任何太阳能发电厂的有效管理都是必须的。很多时候，工厂所有者和 EPC 机构在为其工厂选择气象监测站时会感到困惑。 本文汇总了在太阳能发电厂上选择和安装 WMS 时应考虑的所有因素。 植物和地形的大小： 甚至在详细了解气象监测站的细节之前，需要到达的1个决定就是给定工厂所需的气象监测站的数量。正确监测太阳能发电厂所需的 WMS （气象监测站）数量取决于工厂的规模。根据经验，对于容量在 5 MW 到 10 MW 范围内的小型电厂，一个气象监测站就足够了。 对于较大的工厂，必须安装多个 WMS。如果工厂规模中等，即 25-50 MW，则必须安装 1 个带有 2 个日射强度计的初级 WMS（用于测量全球水平辐照度 GHI 和全球倾斜辐照度 GTI）和所有天气传感器。这些中型工厂还必须有多个二级气象监测站，配备 1 个数据记录仪、1 个日射强度计（用于测量全球倾斜辐照度 GTI）和 1 个模块温度传感器。 有人可能想知道为什么大型工厂需要多个 WMS。所需的 WMS 数量不仅仅取决于工厂的产能。决定所需 WMS 数量的另一个因素是太阳能电池板的地理分布。有时，由于丘陵地形，太阳能电池板 安装在地理位置不同的位置，因此，微天气变化很大。考虑到这一点，所需的WMS数量将取决于给定站点中此类“微区域”的数量。 数据记录仪的选择： 数据记录器是任何气象监测站的核心。市场上可用的数据记录器在各种参数上各不相同，例如分辨率、监测的参数数量和参数记录的频率等。即使任何参数的测量中的轻微错误都会严重影响计算的 PR 值。即使选择了高质量的传感器，数据记录器的错误选择也会降低WMS 的性能。 需要监测的参数和传感器的选择 虽然传感器可用于监测许多天气参数，但必须选择需要监测的参数。基于此，需要选择传感器。 在为给定参数选择传感器时，根据响应时间、范围等多个参数评估传感器同样重要。 通常，WMS 中使用以下传感器温度计：温度计是热电堆，也称为模块温度传感器，用于测量光伏板的温度。随着面板温度的升高，它们的效率下降。温度计确保记录光伏面板的温度。风速计：风速计用于测量风速。杯型风速计是常用的。风向标：在某些应用中，仅知道风速是不够的，还需要监测风的流动方向。为此使用风向标或风向标。湿度计：湿度计是用于测量空气中的湿度或水分含量的设备。不同类型的湿度计通过监测某些参数（如露点、电容和电阻）的变化来找出实际湿度。晴雨表：分析压力有助于预测天气变化。气压计用于测量给定位置的大气压力。雨量计：雨量计用于找出给定位置的降雨量。日射强度计：日射强度计用于测量给定位置的太阳辐射。根据日射强度计的类型（基于 PV 或基于热电偶），将决定测量的带宽。 除上述传感器外，部分气象站还可根据位置和使用目的配备超声波雪深传感器、测量云高的传感器等。 从选择 WMS 的角度来看，这些是重要的几点。 建立WMS时，从运维角度必须考虑很多点。WMS 在工厂中的位置：理想情况下，WMS 应安装在太阳能电池板旁边，以确保天气的一致性。如果根本不可能将 WMS 安装在面板旁边，则应以不会落在阳光或 Sind 阴影区域的方式安装它们。此外，WMS 应安装在下雨期间不会发生洪水的位置，否则数据记录器会因洪水而受到影响。电源： 虽然 WMS 可以由 AV 电源供电，但建议为 WMS 使用由太阳能电池板供电的单独直流电源。下雨会增加短路的可能性，从而损坏 PLC，从而损坏数据记录器和传感器。WMS 不使用交流电源供电，而是使用基于直流面板的独立电源肯定会减少短路的机会，并降低因短路而发生的损失。数据记录 器的外壳：数据记录器必须封装在具有令人满意的入口保护的外壳中。WMS 通常安装在面临极端天气条件的站点上。为了保护数据记录器免受任何损坏，有必要有一个适当的外壳。避雷器： 避雷器将闪电安全地释放到地下，并防止可能对数据记录器和传感器造成的损坏。闪电会产生高浪涌，因此数据记录器和传感器可能会被烧毁。考虑到传感器和数据记录器的高成本，安装避雷器是一种非常具有成本效益的解决方案。它还将防止由于 WMS 损坏而丢失数据。
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土壤水分张力（或电位）与土壤含水量的关系 保水特性曲线说明了土壤水分张力（或电位）与土壤含水量的关系。 土壤水势告诉我们水与土壤基质的紧密程度。**饱和的土壤土壤水势为零。 非饱和土壤中的水势被认为是负的。随着土壤干燥，水势逐渐变得更负，因为大大小小的孔隙会排出水分。更负的水势也与覆盖土壤颗粒表面的水膜厚度减**关。 土壤总水势可以被认为包括水和土壤颗粒之间相互吸引的成分（基质势）、重力的成分（重力势）和可溶性盐的成分（渗透势）。 这些影响土壤中水的运动以及土壤在土壤-植物-大气连续体中保留和释放水分的方式。 沙子、粘土、粘壤土和泥炭的土壤水分特征曲线示例 土壤水分特性是体积含水量与基质势之间的关系。这是特定土壤层的特征，对于预测土壤中的平衡水含量和水流是必要的，但还不够。因此，它具有许多实际应用，例如在接近饱和的基质势中，它在灌溉和排水系统的设计中非常重要。土壤水分特性的斜率（有时称为持水量）用于计算土壤水分扩散率，常用于模拟植物吸水量。 基质势接近零（0 到 10m）时土壤中保留的水量主要取决于毛细作用和孔径分布。土壤宏观结构强烈影响该范围内的土壤水分特征。在更负的电位下，保水性主要受吸附力的控制，并受每单位质量的颗粒总表面积和电荷密度的影响。这些分别与粒度和矿物学密切相关。
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温度高于零的物体都会发射电磁辐射。发射的辐射的波长和强度与物体的温度有关。陆地表面（例如土壤、植物冠层、水、雪）在电磁光谱的中红外部分（大约 4-50 µm）发射辐射。 红外辐射计是测量红外辐射的传感器，用于在不接触表面的情况下确定表面温度（当使用必须与表面接触的传感器时，很难在不改变表面温度的情况下保持热平衡）。红外辐射计通常被称为红外温度计，因为温度是所需的量，即使传感器检测到辐射。 Apogee Instruments SI 系列红外辐射计由热电堆探测器、锗过滤器、精密热敏电阻（用于探测器参考温度测量）和安装在阳极氧化铝外壳中的信号处理电路以及将传感器连接到测量设备的电缆组成。所有辐射计还配有辐射防护罩，旨在限度地减少吸收的太阳辐射，但仍允许自然通风。辐射屏蔽使辐射计免受快速温度变化的影响，并使辐射计的温度更接近目标温度。传感器是密封的，没有内部空气空间，设计用于在室内和室外环境中连续测量地面温度。
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