一、核心功能与监测目标

• 量化太阳辐射能量：测量不同波长、不同方向的太阳辐射强度，分析其时空分布规律。

• 服务多领域需求：

  • 太阳能行业：评估光伏电站选址的资源潜力，优化发电效率。

  • 气象与气候研究：分析辐射与气候变化的关联（如温室效应、大气环流）。

  • 农业与生态：研究辐射对植物光合作用、作物生长的影响。

  • 航空航天：为卫星轨道设计、航天器热防护提供数据支持。

  
  

二、主要监测参数及技术手段

1. 总辐射（Global Solar Radiation）

• 定义：水平面接收的太阳直接辐射与散射辐射之和。

• 测量设备：

  • TBQ-11A型数字高精度太阳总辐射传感器（总辐射表）：是一款遵循ISO9060:2018和WMO标准的Class A级辐射表。主要用来测量波长范围为0.28～3微米的太阳总辐射。

  • 典型应用：太阳能资源评估、光伏电站功率预测。

  
  

2. 直接辐射（Direct Normal Irradiance, DNI）

• 定义：垂直于太阳光线的平面上接收到的太阳辐射，不包含散射成分。

• 测量设备：

  • TBS-2LK型太阳直接辐射传感器（直接辐射表）：是用于测量垂直于太阳表面辐射和太阳周围很窄的环日天空散射的一级标准辐射表。广泛应用于气象探测、太阳能利用、农业、建筑物理研究、生态监测考察部门。

  
  

3. 散射辐射（Diffuse Solar Radiation）

• 定义：太阳辐射经大气分子、气溶胶等散射后到达地面的部分。

• 测量方法：

  • 通过总辐射减去直接辐射的垂直分量计算，或使用带遮光环的总辐射表直接测量。

  
  

4. 光谱辐射（Spectral Irradiance）

• 定义：不同波长（如紫外、可见光、红外）的辐射强度分布。

• 测量设备：

  • 光谱辐射计（Spectroradiometer）：分辨率可达 1-10nm，用于分析大气成分（如臭氧、气溶胶）对辐射的吸收与散射。

  
  

5. 反照率（Albedo）

• 定义：地表反射的太阳辐射与入射总辐射的比值。

• 测量方法：

  • 利用上下两台总辐射表，分别测量入射辐射与地表反射辐射，计算反照率（如冰雪、植被覆盖区的反照率差异显著）。

  
  

三、关键设备与技术特点

1. 太阳跟踪系统

• 作用：确保直接辐射表始终垂直于太阳光线，分为单轴（跟踪太阳高度角）或双轴（高度角 + 方位角）跟踪，跟踪精度影响测量误差。

2. 数据采集与传输

• 采集频率：通常 1 分钟至 1 小时记录一次数据，高频采集（如 1 秒）用于瞬态辐射变化研究（如云层遮挡）。

• 传输方式：通过 4G、卫星或局域网实时传输至数据中心，支持远程监控设备状态（如温度、供电情况）。

3. 校准与维护

• 定期校准：使用标准辐射表（如世界辐射参考标准 WRR）校准，确保数据准确性，校准周期通常为 1 年。

• 抗环境干扰：设备需具备防水、防尘、抗紫外线老化能力，部分站点配备自动清洁装置（如加热玻璃罩防止结露）。