為了幫助測量太陽輻射的環(huán)境研究人員改善他們的測量并簡化他們的生活，坎貝爾科學公司和遠地點儀器公司合作開發(fā)了太陽輻射傳感器。這種傳感器結(jié)合了黑體熱電堆吡喃計和低端硅光電池吡喃計的特點。這CS320數(shù)字熱電堆吡喃計提供高精度，同時保持與硅光電池設(shè)計的成本競爭力。

為什么太陽輻射很重要

獲得太陽輻射的精確測量值對環(huán)境研究人員來說很重要，因為它會對他們對自然世界的理解產(chǎn)生重大影響。這種理解對于與該研究的各種利益相關(guān)者溝通通常是至關(guān)重要的。

例如，高估或低估太陽輻射會影響科學家開發(fā)的作物水分脅迫模型中的估計蒸散量，而種植者在經(jīng)營業(yè)務(wù)時會使用這些模型。過高的估計可能會導致作物需水過多，耗盡稀缺或昂貴的資源。低估可能導致作物壓力過大，不能正常生長。這兩種情況都可能導致產(chǎn)量或作物質(zhì)量下降，從而影響種植者的利潤并影響我們的全球糧食來源。

精確度和天空條件

你知道嗎，你的日射表的準確度可能會受到當前天空狀況的顯著影響？許多日射表使用硅光電池元件，對太陽光譜進行二次采樣，而不是直接測量整個光譜。這種技術(shù)在晴天效果很好，因為傳感器是在晴空條件下校準的，因此可以準確預測太陽總輻射。

不幸的是，這種技術(shù)在多云或陰天條件下也會導致錯誤。正如你在下圖中看到的，多云的天氣會導致太陽光譜的變化。硅電池探測器不能很好地解釋多云天空下太陽光譜的變化，因為這種變化大部分發(fā)生在亞采樣范圍之外。

一些測量點可能很少有晴朗的天空，由陰天條件引起的誤差可能高達硅電池傳感器對短波輻射的15%的高估。上圖顯示了一個實例，當用硅電池傳感器測量時，陰天的光譜變化導致高估約10%。

由科學家為科學家設(shè)計

因為我們意識到環(huán)境研究人員并不僅僅是天氣研究人員，我們設(shè)計了CS320來測量進入的太陽輻射，并在所有天氣條件下運行——不僅僅是晴朗的天空。CS320使用對太陽輻射全光譜敏感的黑體熱電堆傳感元件。該傳感器的內(nèi)部電路將毫伏輸出轉(zhuǎn)換為太陽能值，該值已使用可追溯到瑞士達沃斯世界輻射基準的二級標準皮拉計進行了單獨校準。雖然今天銷售的是低成本的硅電池吡喃計，但它們的精度規(guī)格無法與CS320在所有天空條件下的精度相比。

為了說明準確性的差異，下圖顯示了連續(xù)幾天太陽輻射的測量樣本。首先是晴朗的晴天；第二天是陰天。在清晰的條件下，硅電池吡喃計的測量結(jié)果優(yōu)于黑體傳感器；然而，在陰天有相當大的誤差。CS320在相同的連續(xù)幾天測量太陽輻射，并顯示出在陰天條件下測量精度的顯著提高。

此外，CS320的一些設(shè)計特點有助于傳感器全年持續(xù)進行良好的測量。CS320的圓頂形頭部設(shè)計為自動清潔，無需維護。該傳感器還有一個內(nèi)置加熱器，通過SDI-12命令進行控制。這種低功率加熱器使擴散器沒有露水、霜、雪和冰。

易于實施、操作和維護

CS320數(shù)字熱電堆吡喃計的各種特性旨在簡化您的太陽輻射測量應用，同時以合理的價格為您提供一留的性能。

CS320的數(shù)字接口(SDI-12)簡化了傳感器到任何當前坎貝爾科學數(shù)據(jù)記錄器的編程和接線。由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器位于傳感器內(nèi)部，因此校準系數(shù)也在傳感器內(nèi)部進行編程。這樣就不需要為使用的每個CS320傳感器更改數(shù)據(jù)記錄器程序。此外，使用可拆卸電纜，您可以在CS320傳感器送來校準時快速更換。

數(shù)字CS320傳感器提供除太陽輻射測量以外的有用數(shù)據(jù)。測量板上的內(nèi)置溫度傳感器為溫度校正提供參考，并允許改進加熱器控制。此外，每個傳感器都有一個嵌入式三維傾斜傳感器，允許它報告x、y和z坐標的方向。這決定了傳感器的高度以及傳感器是否移動。這個診斷工具很重要，因為日射表必須保持水平才能產(chǎn)生精確的全球太陽輻射數(shù)據(jù)。

結(jié)論

CS320的設(shè)計旨在改善硅電池太陽輻射測量儀的全球太陽輻射測量，但保持相同的成本。這款數(shù)字熱電堆吡喃計適用于從環(huán)境研究到農(nóng)業(yè)再到大型中尺度天氣網(wǎng)絡(luò)(中網(wǎng))的各種應用。如果您對CS320有任何疑問，請聯(lián)系我們。

分析源于：campbell