本篇文章將幫助您掌握總輻射表的工作原理，讓您能選出合適自己應(yīng)用的總輻射表。

什么是總輻射？

太陽發(fā)出波長范圍在0.15到4.0μm的光線，稱為太陽光譜。太陽輻射到達(dá)地球大氣層的部分被稱為總輻射，也叫短波輻射?？傒椛浒ㄌ柕闹苯虞椛浜吞柹⑸漭椛洌盟桨惭b的總輻射表測(cè)量。

萬物生長靠太陽,一般來說太陽輻射會(huì)影響地球上絕大多數(shù)事物的發(fā)展變化,所以在很多領(lǐng)域都需要對(duì)太陽輻射進(jìn)行測(cè)量。

為什么要測(cè)量總輻射？有什么作用？

太陽總輻射測(cè)量的幾個(gè)應(yīng)用：

1.太陽能決定了太陽能電池板如何更有效的將太陽的能量轉(zhuǎn)化為電力。

2.在公共事業(yè)上能夠預(yù)測(cè)天然氣和電力等能源使用情況。

3.可以研究、預(yù)測(cè)植物的生長或產(chǎn)量。

4.在農(nóng)業(yè)里作為計(jì)劃灌溉的一個(gè)參數(shù)，或者用來預(yù)測(cè)工廠的用水量。

5.用于天氣預(yù)報(bào)。

什么是總輻射表，有什么作用

總輻射表是一種傳感器，可以測(cè)量太陽光譜的一部分，并將接收到的太陽輻射轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào)。比如CMP21型總輻射表（Kipp & Zonen）測(cè)量波長從0.285到2.8μm的太陽輻射?？傒椛浔聿荒軠y(cè)量長波輻射，取而代之的是長波輻射表（測(cè)量波長范圍：4?100μm）。

總輻射表還必須考慮太陽輻射的角度，也就是入射角。比如垂直于傳感器接收到1000 w / ㎡（即天頂角0°），測(cè)量結(jié)果為1000 w/ ㎡；然而，當(dāng)從天頂角60°接收到1000 w / ㎡的輻射時(shí)候，測(cè)量結(jié)果為500 w / ㎡。沒有配備玻璃罩的總輻射表需要的散光器來提供正確的余弦響應(yīng)。

帶散光器的總輻射表

帶玻璃穹頂?shù)目傒椛浔?/span>

總輻射表、凈輻射表、直接輻射表的區(qū)別

1.凈輻射表

使用兩個(gè)總輻射表來測(cè)量進(jìn)出的短波輻射，并使用兩個(gè)長波輻射表測(cè)量進(jìn)出的長波輻射。這四個(gè)測(cè)量是能量平衡的一部分，能源預(yù)算評(píng)估有助于我們了解太陽能是儲(chǔ)存在地下還是從地下流失，是反射回空氣還是用于水的蒸發(fā)。

2.直接輻射表

直接輻射表由一個(gè)封裝在外殼（準(zhǔn)直管）中的輻射傳感元件組成，該外殼具有一個(gè)小孔徑，只有直射的太陽光線才能進(jìn)入。如果要進(jìn)行全天觀測(cè)，就需要使用太陽跟蹤器帶著直接輻射表時(shí)刻對(duì)準(zhǔn)太陽。

總輻射表是如何測(cè)量太陽輻射的？

總輻射表*常見的傳感器類型是熱電堆型和光電型，下面討論這兩種總輻射表以及它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

提示：為了能夠測(cè)到總輻射表的電壓值，需要用到數(shù)字萬用表或數(shù)據(jù)采集器。

如果使用數(shù)字萬用表，則需要自行將測(cè)出的電壓讀數(shù)轉(zhuǎn)換為輻照度。

如果使用數(shù)據(jù)采集器，則需要設(shè)置數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)在市面上還有數(shù)字型總輻射表，這就要求電腦或數(shù)據(jù)采集器能讀取數(shù)字量（還得具有串口連接線和串口軟件）。

1.熱電堆型總輻射表

熱電堆型總輻射表使用一系列熱電偶，能提供黑色吸收表面和參考之間的溫差信號(hào)（μv/ w / ㎡），參考可以是白色反射面板或傳感器內(nèi)部基座。

太陽光譜是太陽發(fā)出的光的波長范圍。藍(lán)光、白光、黃光和紅光各自具有不同的色溫，因此具有不同的太陽光譜。

太陽輸出波長為0.15到4.0μm。熱電堆型總輻射表能地吸收太陽輻射，因?yàn)槠涮厥獾暮谏毡砻鎸?duì)大部分太陽光譜能夠均勻響應(yīng)。傳感元件通常封閉在一層或兩層的特殊玻璃圓頂內(nèi)，這些玻璃圓頂能均勻地將輻射透射到傳感器，同時(shí)起到隔熱作用。

熱電堆型總輻射表測(cè)量應(yīng)用廣泛且準(zhǔn)確性高，其黑色表面能均勻地吸收0.285至2.800μm（例如CMP6總輻射表）的太陽輻射。均勻的光譜響應(yīng)允許熱電堆型總輻射表能測(cè)量地面反射的短波、植被冠層或室內(nèi)輻射以及同時(shí)測(cè)量上行或下行的短波輻射。

熱電堆型總輻射表是*準(zhǔn)確測(cè)量太陽能短波輻射的傳感器，但通常比光電型總輻射表貴很多。

2.光電型總輻射表

光電型總輻射表*常用的是硅光電二極管傳感器。硅光電型總輻射表產(chǎn)生電流的過程類似于太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)電流通過采樣電阻（例如100Ω）時(shí)，它會(huì)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)（μv/ w/ ㎡）。塑料擴(kuò)散器能在不斷變化太陽角度下提供均勻的余弦響應(yīng)。

硅光電型總輻射表的光譜響應(yīng)只有0.4到1.1μm，盡管只采樣短波輻射的一部分，但硅光電型總輻射表在晴朗的天空下測(cè)得的結(jié)果和熱電堆型總輻射表相差不多，但是當(dāng)多云時(shí)，測(cè)量誤差會(huì)增大。在大多數(shù)情況下，白天光譜的均勻性限制誤差小于±3％，*大誤差為±10％。在陰天條件下，誤差一般是正的。

硅光電型總輻射表比熱電堆型總輻射表便宜很多。對(duì)于環(huán)境研究人員來說，硅光電型總輻射表的準(zhǔn)確度就能夠滿足他們的一般要求，性價(jià)比高。

硅光電型總輻射表的缺點(diǎn)是光譜響應(yīng)范圍小，*好不要用它來測(cè)量植被冠層、室內(nèi)輻射和地面的短波反射。

總輻射表比較

下面的圖顯示了在晴天和陰天的情況下，硅光電型總輻射表和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)熱電堆型總輻射表之間的輸出比較：

如圖上左邊所示，在晴天下兩個(gè)總輻射表測(cè)量結(jié)果相近；但是由于硅光電型總輻射表采樣太陽短波輻射范圍窄（0.4至1.1μm），所以在天空狀況改變時(shí)會(huì)引發(fā)誤差，如圖上右邊所示，在陰天時(shí)硅光電型總輻射表與參考值有8%的差異。

總輻射表的級(jí)別？

WMO（世界氣象組織）已經(jīng)和WRR（世界輻射測(cè)量基準(zhǔn)）建立“聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)”。WRR被認(rèn)為代表國際單位制體系中總輻照度的測(cè)量基準(zhǔn)，其誤差小于±0.3%，所有總輻射表校的信息都可以準(zhǔn)追溯到WRR。

WMO（世界氣象組織）和ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）為不同的應(yīng)用建立了三個(gè)總輻射表級(jí)別。下表顯示了WMO總輻射表級(jí)別。ISO級(jí)別中的“上等”、“二級(jí)”和“副基準(zhǔn)級(jí)”與WMO級(jí)別中的“中等品質(zhì)”、“”和“高品質(zhì)”相類似。

WMO和ISO規(guī)范有一些差異。例如太陽能ISO標(biāo)準(zhǔn)（ISO 9060）規(guī)定了0.35至1.5μm的光譜范圍，而WMO標(biāo)準(zhǔn)的光譜范圍為0.30至3.0μm。此外，ISO二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了3％的光譜靈敏度，而WMO規(guī)定了2％的光譜靈敏度。在上面的表格中，ISO標(biāo)準(zhǔn)沒有提到WMO指定的“Resolution”和“Achievable uncertainty”。

文章來源：http://t.cn/R8b3haJ

北京華益瑞科技有限公司程子男翻譯并作適當(dāng)修改。