測量太陽總輻射相關問題解答

什么是太陽輻射，輻射都包含什么？

什么是總輻射？

太陽發出波長范圍在0.15到4.0μm的光線，稱為太陽光譜。太陽輻射到達地球大氣層的部分被稱為總輻射，也叫短波輻射。總輻射包括太陽的直接輻射和太陽散射輻射，用水平安裝的總輻射表測量。

萬物生長靠太陽,一般來說太陽輻射會影響地球上絕大多數事物的發展變化,所以在很多領域都需要對太陽輻射進行測量。

為什么要測量總輻射？有什么作用？

太陽總輻射測量的幾個應用：

1.太陽能決定了太陽能電池板如何更有效地將太陽的能量轉化為電力。

2.在公共事業上能夠預測天然氣和電力等能源使用情況。

3.可以研究、預測植物的生長或產量。

4.在農業里作為計劃灌溉的一個參數，或者用來預測工廠的用水量。

5.用于天氣預報。

什么是總輻射表，有什么作用

總輻射表是一種傳感器，可以測量太陽光譜的一部分，并將接收到的太陽輻射轉換為可測量的電信號。比如CMP21型總輻射表（Kipp & Zonen）測量波長從0.285到2.8μm的太陽輻射。總輻射表不能測量長波輻射，取而代之的是長波輻射表（測量波長范圍：4100μm）。

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°），測量結果為1000 w/ ㎡；然而，當從天頂角60°接收到1000 w / ㎡的輻射時候，測量結果為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。

總輻射表、凈輻射表、直接輻射表的區別

1.凈輻射表

使用兩個總輻射表來測量進出的短波輻射，并使用兩個長波輻射表測量進出的長波輻射。這四個測量是能量平衡的一部分，能源預算評估有助于我們了解太陽能是儲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。

2.直接輻射表

直接輻射表由一個封裝在外殼（準直管）中的輻射傳感元件組成，該外殼具有一個小孔徑，只有直射的太陽光線才能進入。如果要進行全天觀測，就需要使用太陽跟蹤器帶著直接輻射表時刻對準太陽。

總輻射表是如何測量太陽輻射的？

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點和缺點。

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（μv/ w / ㎡），參考可以是白色反射面板或傳感器內部基座。

太陽光譜是太陽發出的光的波長范圍。藍光、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，因為其特殊的黑色吸收表面對大部分太陽光譜能夠均勻響應。傳感元件通常封閉在一層或兩層的特殊玻璃圓頂內，這些玻璃圓頂能均勻地將輻射投射到傳感器，同時起到隔熱作用。

熱電堆型總輻射表測量應用廣泛且準確性高，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。均勻的光譜響應允許熱電堆型總輻射表能測量地面反射的短波、植被冠層或室內輻射以及同時測量上行或下行的短波輻射。

熱電堆型總輻射表是*準確測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生電流的過程類似于太陽能電池板將太陽能轉化為電能。當電流通過采樣電阻（例如100Ω）時，它會轉換成電壓信號（μv/ w/ ㎡）。塑料擴散器能在不斷變化太陽角度下提供均勻的余弦響應。

硅光電型總輻射表的光譜響應只有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得的結果和熱電堆型總輻射表相差不多，但是當多云時，測量誤差會增大。在大多數情況下，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。對于環境研究人員來說，硅光電型總輻射表的準確度就能夠滿足他們的一般要求，性價比高。

硅光電型總輻射表的缺點是光譜響應范圍小，*好不要用它來測量植被冠層、室內輻射和地面的短波反射。

總輻射表的級別？

WMO（世界氣象組織）已經和WRR（世界輻射測量基準）建立“聯合標準"。WRR被認為代表國際單位制體系中總輻照度的測量基準，其誤差小于±0.3%，所有總輻射表校的信息都可以準追溯到WRR。

WMO（世界氣象組織）和ISO（國際標準化組織）為不同的應用建立了三個總輻射表級別。下表顯示了WMO總輻射表級別。ISO級別中的“上等"、“二級"和“副基準級"與WMO級別中的“中等品質"、“"和“高品質"相類似。

WMO和ISO規范有一些差異。例如太陽能ISO標準（ISO 9060）規定了0.35至1.5μm的光譜范圍，而WMO標準的光譜范圍為0.30至3.0μm。此外，ISO二級標準規定了3％的光譜靈敏度，而WMO規定了2％的光譜靈敏度。在上面的表格中，ISO標準沒有提到WMO選定的“Resolution"和“Achievable uncertainty"。