什么是太陽(yáng)輻射，輻射都包含什么？

什么是總輻射？

太陽(yáng)發(fā)出波長(zhǎng)范圍在0.15到4.0μm的光線，稱為太陽(yáng)光譜。太陽(yáng)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?yáng)的直接輻射和太陽(yáng)散射輻射，用水平安裝的總輻射表測(cè)量。

萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng),一般來(lái)說(shuō)太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)總輻射測(cè)量的幾個(gè)應(yīng)用：

1.太陽(yáng)能決定了太陽(yáng)能電池板如何更有效地將太陽(yáng)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(zhǎng)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(lái)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(yáng)光譜的一部分，并將接收到的太陽(yáng)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(zhǎng)從0.285到2.8μm的太陽(yáng)輻射?？傒椛浔聿荒軠y(cè)量長(zhǎng)波輻射，取而代之的是長(zhǎng)波輻射表（測(cè)量波長(zhǎng)范圍：4100μm）。

總輻射表還必須考慮太陽(yáng)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(méi)有配備玻璃罩的總輻射表需要的散光器來(lái)提供正確的余弦響應(yīng)。

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(lái)測(cè)量進(jìn)出的短波輻射，并使用兩個(gè)長(zhǎng)波輻射表測(cè)量進(jìn)出的長(zhǎng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)跟蹤器帶著直接輻射表時(shí)刻對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。

總輻射表是如何測(cè)量太陽(yáng)輻射的？

總輻射表*常見(jiàn)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)。

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(yáng)光譜是太陽(yáng)發(fā)出的光的波長(zhǎng)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(yáng)光譜。

太陽(yáng)輸出波長(zhǎng)為0.15到4.0μm。熱電堆型總輻射表能地吸收太陽(yáng)輻射，因?yàn)槠涮厥獾暮谏毡砻鎸?duì)大部分太陽(yáng)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投射到傳感器，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(yáng)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(yáng)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(guò)程類似于太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)電流通過(guò)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(yáng)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(lái)說(shuō)，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(lái)測(cè)量植被冠層、室內(nèi)輻射和地面的短波反射。

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(guó)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(guó)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(yáng)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(méi)有提到WMO選定的“Resolution"和“Achievable uncertainty"。