ابزار تابش خورشیدی

ابزارهای تابش خورشیدی محدوده طیفی تابش، از جمله تابش خورشیدی جهانی، تابش خالص و نور فتوسنتزی را اندازه گیری می کنند.

نمایش تمام سازندگان ابزارهای تابش خورشیدی

اطلاعات پایه

انواع تابش خورشیدی

ابزارهای تابش خورشیدی ممکن است برای اندازه گیری انواع مختلف انرژی خورشیدی تولید شوند. هنگامی که نور خورشید با جو زمین برخورد می کند، مقداری از آن توسط بخار آب، ذرات معلق در هوا، ابرها و دیگر مولکول های هوا جذب یا پراکنده می شود. تابشی که به سطح زمین نفوذ می کند، تابش مستقیم خورشید نامیده می شود . برعکس، تابشی که از پرتو مستقیم پراکنده می‌شود، تابش پراکنده نامیده می‌شود . مجموع تابش مستقیم و پراکنده خورشید، تابش خورشیدی جهانی است . تابش خورشیدی جهانی گاهی اوقات به عنوان تابش "خورشید + آسمان" نامیده می شود.

                                                                         فعالیت خورشیدی معمولی در زمین

تابش خالص خورشیدی به تشعشعات سطحی پس از تفریق تابش منعکس شده توسط سطح زمین اشاره دارد.

بنابراین، در تصویر بالا، تابش خورشیدی جهانی 198 W·m2 است ، در حالی که تابش خالص (تابش تابش نافذ منعکس شده) 168 W·m2 است .

تابش خورشیدی

ابزارهای تابش خورشیدی برای اندازه‌گیری و ثبت تابش خورشیدی استفاده می‌شوند که یکی از چندین متغیری است که در بحث رادیومتری باید در نظر گرفته شود. به عنوان یک واحد توان، تابش با استفاده از وات بر متر مربع سطح (W·m 2 ) اندازه گیری و مورد بحث قرار می گیرد. هنگام استفاده از ابزارهای تابش خورشیدی، "سطح" مورد بحث معمولاً سطح زمین یا یک پنل خورشیدی است.

تابش یک پرتو نور تک رنگ را می توان به صورت دستی با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد.

کجا:

E = ارتفاع پیچیده میدان الکتریکی موج

n = ضریب شکست سطح

c = سرعت نور در خلاء

ε 0 = نفوذپذیری خلاء

نمودار زیر تابش معمولی دو نوع نور خورشید را نشان می دهد: نور خورشید بالای جو (زرد) و تابش سطح در سطح دریا (قرمز). توجه داشته باشید که تابش در طیف مرئی به اوج می رسد و در طول موج های بالاتر و پایین تر کاهش می یابد.

                                                                             طیف تابش خورشیدی.

انواع دستگاه

تابش خورشیدی توسط برخی از انواع رادیومتر اندازه گیری می شود. هواشناسان و اقلیم شناسان بسته به نوع تابش خورشیدی که قصد اندازه گیری آن را دارند از انواع مختلفی از رادیومترها استفاده می کنند.

پیرانومترها

پیرانومترها تابش خورشیدی نیمکره ای یا تابش خورشیدی باند پهن را در میدان دید 180 درجه اندازه گیری می کنند. این ممکن است تابش خورشیدی جهانی یک نیمکره معین در نظر گرفته شود.

یک پیرانومتر آنالوگ معمولی برای کار کردن نیازی به برق ندارد و از یک سنسور حرارتی در زیر یک گنبد شیشه ای تشکیل شده است. ترموپیل تمام تابش خورشیدی را که با آن برخورد می کند جذب می کند و یک ولتاژ خروجی کوچک و متناسب تولید می کند. پیرانومترها معمولاً روی یا نزدیک پنل های خورشیدی برای تسهیل موقعیت بهینه پانل استفاده می شوند.

                                                                         یک پیرانومتر ترموالکتریک معمولی.

پیرانومترهای دیجیتال برای ثبت و تجزیه و تحلیل داده های تابش استفاده می شوند. آنها معمولاً قادر به خروجی داده ها به صورت سریال هستند. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است، پیرانومترهای دیجیتال ممکن است برای اندازه گیری میدانی در دست باشند.

                                                                            یک پیرانومتر دیجیتال دستی.

پیرهلیومترها

پیرهلیومترها مشابه پیرانومترها هستند، اما برای اندازه گیری تابش مستقیم پرتو خورشید طراحی شده اند. برای این منظور، آنها گهگاه در کاربردهای پیرانومتر یکسان مورد استفاده قرار می گیرند، اما همچنین با سیستم های ردیابی خورشیدی استفاده می شوند تا اطمینان حاصل شود که سیستم به طور مداوم به سمت خورشید نشانه می رود. خود دستگاه اغلب مستقیماً روی سیستم ردیابی نصب می شود تا همیشه نور مستقیم پرتو خورشید را اندازه گیری کند.

نور خورشید از طریق یک عدسی انتگرال وارد پیرهلیومترها می شود که نور خورشید را بر روی یک ترموکوپل درون دستگاه پخش می کند. اکثر پیرهلیومترها می توانند خروجی ولتاژ کوچک ترموپیل را به وات بر متر مربع تبدیل کنند و این داده ها را خروجی یا ثبت کنند.

                            سطح مقطع یک پیرهلیومتر معمولی. این دستگاه بر روی یک سیستم ردیابی نصب می شود.

سنسورهای کوانتومی

حسگرهای کوانتومی دستگاه‌های تخصصی هستند که مقدار تابش فعال فتوسنتزی - یا بخشی از طیف مرئی که می‌تواند توسط موجودات فتوسنتزی استفاده شود - را در یک باند تابش خورشیدی اندازه‌گیری می‌کنند. به طور خاص، حسگرهای کوانتومی چگالی شار فوتون فتوسنتزی (PPFD) نور خورشید را اندازه گیری می کنند. این اندازه‌گیری در کشاورزی برای انتخاب مکان‌های زمین‌های کشاورزی مولد یا نگهداری خانه‌های رشد مفید است و همچنین در اقیانوس‌شناسی برای محاسبه مرزهای ناحیه نور خورشید اقیانوس استفاده می‌شود. (به دلیل دوم، سنسورهای کوانتومی اغلب با محفظه ضد آب ساخته می شوند.)

سنسورهای کوانتومی معمولاً از فناوری فتوولتائیک برای تولید خروجی بالقوه استفاده می کنند.

                                                                       یک حسگر کوانتومی متصل به نورسنج.

استانداردها

ابزارهای مورد استفاده برای اندازه گیری تشعشعات خورشیدی ممکن است در تولید، استفاده و آزمایش با استانداردهای مختلف کنترل شوند. چند نمونه استاندارد در زیر ذکر شده است. استاندارد ISO 9060 یک سند رایج برای طبقه بندی و استفاده از پیرانومترها است.

• ISO 9060 - مشخصات و طبقه بندی ابزار اندازه گیری تابش خورشیدی نیمکره ای و تابش مستقیم خورشیدی

• ASTM E816 - روش تست استاندارد برای کالیبراسیون پیرهلیومترها در مقایسه با پیرهلیومترهای مرجع

• ISO 9059 - کالیبراسیون پیرهلیومترهای میدانی در مقایسه با پیرهلیومتر مرجع

  منبع

   

• globalspec