《建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》 教案 3-43太陽能輻射觀測站

太陽能輻射觀測站太陽輻射測試原理太陽輻射表依據(jù)熱電效應(yīng)原理測量太陽輻射強(qiáng)度。感應(yīng)元件是熱電堆，即熱接點(diǎn)在感應(yīng)面上，冷接點(diǎn)位于機(jī)體內(nèi)。當(dāng)有陽光照射時(shí)溫度升高，使冷、熱接點(diǎn)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢，在線性范圍內(nèi)輸出的電動(dòng)勢信號(hào)與太陽輻照度成正比。為了減少空氣對輻射表溫度的影響，采用雙層石英玻璃罩（如總輻射表）；為了防止風(fēng)、雨對輻射輸出的影響及保護(hù)感應(yīng)面，采用聚乙烯薄膜罩（如凈輻射表）。太陽能輻射觀測站的組成如REF_Ref31893\h圖1所示，太陽能輻射觀測站一般有5塊輻射表，分別為TBQ1總輻射表、TBB1凈輻射表、TBS2直接輻射表、TBQ2反射輻射表、TBD1散射輻射表未在圖中標(biāo)識(shí)？。每個(gè)輻射表外接至主機(jī)記錄儀相應(yīng)的通道上，分別用于測量太陽總輻射、凈輻射、直接輻射、反射輻射、散射輻射。此外，部分太陽輻射觀測站可以測量紫外輻射、光譜輻射、分光譜輻射及光合有效輻射參數(shù)。記錄儀每個(gè)通道上均顯示各輻射量的瞬時(shí)值（單位為W/m2)、累計(jì)值（單位為MJ/m2)。其系統(tǒng)配置圖如REF_Ref19491\h圖2所示。未在圖中標(biāo)識(shí)？圖1太陽能輻射觀測站記錄儀操作簡單，儀器測試精度高，抗干擾能力強(qiáng)，交流、直流電均可使用。使用時(shí)應(yīng)注意，表的驗(yàn)出電插頭連接到記錄儀的輸人端即可測量，插拔通信線時(shí)一定要關(guān)閉記錄儀。圖2太陽能輻射觀測站系統(tǒng)配置圖總輻射表、反射輻射表總輻射傳感器用來測量水平表面上2π立體角內(nèi)所接受到波長為0.3~3.2μm的太陽直接照射和天空散射的總輻射照度?？傒椛浔頌橐患?jí)表，該表由雙層石英玻璃罩、感應(yīng)元件、遮光板、表體干燥劑筒等組成。感應(yīng)元件是該表的核心部分，它由快速響應(yīng)的線繞電鍍式熱電堆組成。感應(yīng)面（對著太陽）涂有3M無光黑漆，感應(yīng)面（上面）為熱接點(diǎn)，當(dāng)有陽光照射時(shí)溫度升高，它與另一面的冷接點(diǎn)形成溫差電動(dòng)勢，該電動(dòng)勢與太陽輻射強(qiáng)度成正比。反射輻射表即總輻射傳感器配以專用的連接桿，使感應(yīng)面向下，用來測量波長為0.3~3μm的短波反射輻射。凈輻射表凈輻射是測量由天空（包括太陽和大氣）向下投射的和由地表（包括土壤、植物、水面）向上投射的全波段輻射量之差（即太陽輻射和地面輻射的凈差值），是研究地球熱量收支狀況的主要參數(shù)，測量波長為0.27~3μm

的短波輻射和波長為3~50μm的地球輻射。該表的感應(yīng)部分是由康銅絲鍍銅組成的熱電堆，熱電堆上面涂3M無光黑漆，兩個(gè)熱電堆分別接收太陽輻射和大地輻射。由于上下感應(yīng)面吸收的輻射照度不同，使得熱電堆兩端產(chǎn)生溫度差異，其輸出電動(dòng)勢與感應(yīng)面收到的輻射照度差值成正比。直接輻射表直接輻射表可自動(dòng)跟蹤太陽，測量垂直太陽表面（視角約0.5°）輻射和太陽周圍很窄的環(huán)形天空的散射輻射。該表由光筒和自動(dòng)跟蹤裝置控制器組成，光筒內(nèi)部由七個(gè)光欄和內(nèi)簡、石英玻璃、熱電堆、干燥劑簡組成，如REF_Ref19390\h圖3所示。換圖換圖圖3直接輻射表構(gòu)造圖1—水準(zhǔn)器；2—水平調(diào)整鈕；3—指針；4—電源及信號(hào)輸送插座；5—時(shí)間刻度；6—赤緯刻度；7—干燥劑筒；8—光筒；9—緯度調(diào)整鈕；10—維度表；11—緯度；12—底板；13—太陽傾角光筒上安裝的JGS3石英玻璃片可透過并測量光譜范圍為0.27~3.2um波長的太陽直接輻射量。7個(gè)光欄用來減少內(nèi)部反射，構(gòu)成儀器的開敞角并且限制儀器內(nèi)部空氣的湍流。光欄的外面是內(nèi)筒，用以把光欄內(nèi)部和外捅的干燥空氣封閉，以減少環(huán)境溫度對熱電堆的影響。熱電堆（感應(yīng)元件）是光筒的核心部分，由快速響應(yīng)的線繞電鍍式熱電堆組成，工作原理同總輻射表。散射輻射表總輻射傳感器配上遮光環(huán)裝置，即把來自太陽直射部分遮蔽后所測得的輻射量為散射輻射或天空散射。遮光環(huán)固定在帶標(biāo)尺的絲桿調(diào)整螺旋上，表尺上有緯度、經(jīng)度和赤緯刻度。表的底盤邊緣對準(zhǔn)南北向，使儀器標(biāo)尺指向正南北（遮光環(huán)絲桿調(diào)整旋鈕柄朝北），根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩砭暥裙潭?biāo)尺，總輻射表水平安裝在遮光環(huán)下面的平臺(tái)上，使輸出插頭朝北，位置應(yīng)正好使輻射表涂黑感應(yīng)面位于遮光環(huán)中心，遮光環(huán)按當(dāng)日太陽赤緯調(diào)到相應(yīng)位置上，使其剛好全部遮住表的感應(yīng)