《建筑环境与能源应用工程专业综合实验》 教案 3-43太阳能辐射观测站

太阳能辐射观测站太阳辐射测试原理太阳辐射表依据热电效应原理测量太阳辐射强度。感应元件是热电堆，即热接点在感应面上，冷接点位于机体内。当有阳光照射时温度升高，使冷、热接点产生温差电动势，在线性范围内输出的电动势信号与太阳辐照度成正比。为了减少空气对辐射表温度的影响，采用双层石英玻璃罩（如总辐射表）；为了防止风、雨对辐射输出的影响及保护感应面，采用聚乙烯薄膜罩（如净辐射表）。太阳能辐射观测站的组成如REF_Ref31893\h图1所示，太阳能辐射观测站一般有5块辐射表，分别为TBQ1总辐射表、TBB1净辐射表、TBS2直接辐射表、TBQ2反射辐射表、TBD1散射辐射表未在图中标识？。每个辐射表外接至主机记录仪相应的通道上，分别用于测量太阳总辐射、净辐射、直接辐射、反射辐射、散射辐射。此外，部分太阳辐射观测站可以测量紫外辐射、光谱辐射、分光谱辐射及光合有效辐射参数。记录仪每个通道上均显示各辐射量的瞬时值（单位为W/m2)、累计值（单位为MJ/m2)。其系统配置图如REF_Ref19491\h图2所示。未在图中标识？图1太阳能辐射观测站记录仪操作简单，仪器测试精度高，抗干扰能力强，交流、直流电均可使用。使用时应注意，表的验出电插头连接到记录仪的输人端即可测量，插拔通信线时一定要关闭记录仪。图2太阳能辐射观测站系统配置图总辐射表、反射辐射表总辐射传感器用来测量水平表面上2π立体角内所接受到波长为0.3~3.2μm的太阳直接照射和天空散射的总辐射照度。总辐射表为一级表，该表由双层石英玻璃罩、感应元件、遮光板、表体干燥剂筒等组成。感应元件是该表的核心部分，它由快速响应的线绕电镀式热电堆组成。感应面（对着太阳）涂有3M无光黑漆，感应面（上面）为热接点，当有阳光照射时温度升高，它与另一面的冷接点形成温差电动势，该电动势与太阳辐射强度成正比。反射辐射表即总辐射传感器配以专用的连接杆，使感应面向下，用来测量波长为0.3~3μm的短波反射辐射。净辐射表净辐射是测量由天空（包括太阳和大气）向下投射的和由地表（包括土壤、植物、水面）向上投射的全波段辐射量之差（即太阳辐射和地面辐射的净差值），是研究地球热量收支状况的主要参数，测量波长为0.27~3μm

的短波辐射和波长为3~50μm的地球辐射。该表的感应部分是由康铜丝镀铜组成的热电堆，热电堆上面涂3M无光黑漆，两个热电堆分别接收太阳辐射和大地辐射。由于上下感应面吸收的辐射照度不同，使得热电堆两端产生温度差异，其输出电动势与感应面收到的辐射照度差值成正比。直接辐射表直接辐射表可自动跟踪太阳，测量垂直太阳表面（视角约0.5°）辐射和太阳周围很窄的环形天空的散射辐射。该表由光筒和自动跟踪装置控制器组成，光筒内部由七个光栏和内简、石英玻璃、热电堆、干燥剂简组成，如REF_Ref19390\h图3所示。换图换图图3直接辐射表构造图1—水准器；2—水平调整钮；3—指针；4—电源及信号输送插座；5—时间刻度；6—赤纬刻度；7—干燥剂筒；8—光筒；9—纬度调整钮；10—维度表；11—纬度；12—底板；13—太阳倾角光筒上安装的JGS3石英玻璃片可透过并测量光谱范围为0.27~3.2um波长的太阳直接辐射量。7个光栏用来减少内部反射，构成仪器的开敞角并且限制仪器内部空气的湍流。光栏的外面是内筒，用以把光栏内部和外捅的干燥空气封闭，以减少环境温度对热电堆的影响。热电堆（感应元件）是光筒的核心部分，由快速响应的线绕电镀式热电堆组成，工作原理同总辐射表。散射辐射表总辐射传感器配上遮光环装置，即把来自太阳直射部分遮蔽后所测得的辐射量为散射辐射或天空散射。遮光环固定在带标尺的丝杆调整螺旋上，表尺上有纬度、经度和赤纬刻度。表的底盘边缘对准南北向，使仪器标尺指向正南北（遮光环丝杆调整旋钮柄朝北），根据当地地理纬度固定标尺，总辐射表水平安装在遮光环下面的平台上，使输出插头朝北，位置应正好使辐射表涂黑感应面位于遮光环中心，遮光环按当日太阳赤纬调到相应位置上，使其刚好全部遮住表的感应