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如何選擇輻射計(jì)

更新時(shí)間:2025-03-26   點(diǎn)擊次數(shù):378次


太陽(yáng)輻射計(jì)是用于測(cè)量太陽(yáng)輻射能量及其分布的專業(yè)儀器,根據(jù)測(cè)量參數(shù)和原理的不同,主要分為以下幾類:


1. 總輻射表(Pyranometer)

  • 原理:通過(guò)熱電堆或光電傳感器測(cè)量水平面上接收的總太陽(yáng)輻射(包括直射輻射和散射輻射)。

  • 特點(diǎn)

    • 傳感器通常覆蓋光譜范圍(300~3000 nm)。

    • 常見(jiàn)類型:熱電堆式(精度高,需避免溫度干擾)、光電式(成本低,但光譜響應(yīng)有限)。

  • 應(yīng)用

    • 氣象站監(jiān)測(cè)太陽(yáng)總輻射。

    • 太陽(yáng)能電站評(píng)估發(fā)電潛力。

    • 農(nóng)業(yè)光照強(qiáng)度監(jiān)測(cè)。


2. 直接輻射表(Pyrheliometer)

  • 原理:通過(guò)準(zhǔn)直管追蹤太陽(yáng),僅測(cè)量直射輻射(排除散射光),需配合太陽(yáng)跟蹤器使用。

  • 特點(diǎn)

    • 高精度,常用于標(biāo)定其他輻射計(jì)。

    • 核心部件為熱電堆或腔體式吸收器。

  • 應(yīng)用

    • 太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)(如塔式光熱電站)的直射光測(cè)量。

    • 大氣光學(xué)厚度研究(如氣溶膠監(jiān)測(cè))。

3. 散射輻射表(Diffuse Radiometer)

  • 原理:在總輻射表基礎(chǔ)上加裝遮光環(huán)或遮擋盤,遮擋直射光后測(cè)量散射輻射。

  • 特點(diǎn)

    • 需與總輻射表配合使用(散射輻射 = 總輻射 - 直射輻射)。

    • 遮光環(huán)需根據(jù)太陽(yáng)位置自動(dòng)調(diào)整角度。

  • 應(yīng)用

    • 研究云層、氣溶膠對(duì)輻射的散射作用。

    • 建筑設(shè)計(jì)中自然采光優(yōu)化。


4. 分光輻射計(jì)(Spectroradiometer)

  • 原理:通過(guò)分光元件(光柵或棱鏡)將太陽(yáng)輻射分解為不同波段,測(cè)量光譜分布

  • 特點(diǎn)

    • 可分析紫外(UV)、可見(jiàn)光(VIS)、近紅外(NIR)等波段。

    • 便攜式或固定式,高精度但成本較高。

  • 應(yīng)用

    • 大氣成分監(jiān)測(cè)(如臭氧層、CO?吸收光譜)。

    • 植物光合有效輻射(PAR)研究。


5. 紫外輻射計(jì)(UV Radiometer)

  • 原理:專用于測(cè)量**紫外波段(280~400 nm)**的輻射強(qiáng)度,如UVA、UVB。

  • 特點(diǎn)

    • 使用紫外敏感的光電二極管或熒光材料。

    • 部分型號(hào)可區(qū)分不同紫外波段。

  • 應(yīng)用

    • 紫外線指數(shù)預(yù)報(bào)。

    • 材料抗老化測(cè)試(如涂料、塑料)。

6. 凈輻射表(Net Radiometer)

  • 原理:同時(shí)測(cè)量向上和向下的長(zhǎng)波與短波輻射,計(jì)算凈輻射通量(總輸入 - 總輸出)。

  • 特點(diǎn)

    • 包含上下兩個(gè)傳感器,覆蓋全波段(短波+長(zhǎng)波)。

    • 常用于地表能量平衡研究。

  • 應(yīng)用

    • 氣候模型中的地表能量交換計(jì)算。

    • 冰雪消融監(jiān)測(cè)。


7. 光合有效輻射計(jì)(PAR Sensor)

  • 原理:專測(cè)植物光合作用可利用的波段(400~700 nm),單位為μmol/(m2·s)。

  • 特點(diǎn)

    • 使用量子傳感器,直接反映光量子數(shù)。

    • 輕便,適合農(nóng)業(yè)和生態(tài)研究。

  • 應(yīng)用

    • 溫室光照管理。

    • 海洋浮游植物生產(chǎn)力評(píng)估。


選擇輻射計(jì)的注意事項(xiàng)

  1. 測(cè)量需求:明確需要總輻射、直射輻射還是光譜數(shù)據(jù)。

  2. 精度與成本:科研級(jí)儀器(如EKO、Kipp & Zonen)精度高但昂貴;工業(yè)級(jí)(如Apogee)性價(jià)比更高。

  3. 環(huán)境適應(yīng)性:戶外使用需防水、耐高溫,極地研究需抗低溫。

  4. 校準(zhǔn)周期:定期校準(zhǔn)(通常1~2年)確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

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