辐射记录仪

多通道太阳辐射记录仪太阳辐射表太阳辐射进入大气时将遇到空气分子、尘粒、云雾滴等质点，都要产生散射现象。散射不像吸收那样是把辐射转变为热能，而只是改变辐射的方向，使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播，使原来传播方向上的太阳辐射减弱。如果太阳辐射遇到的散射质点的直径比入射辐射的波长要短（如空气分子），则对入射辐射中波长较短的辐射的散射强，也即辐射波长愈短，散射愈强；而对波长较长的辐射散射弱。太阳辐射记录仪对于一定大小的分子来说，散射能力与波长的四次方成反比。这种散射是有选择性的，称为分子散射，也叫雷利散射。太阳辐射记录仪为可见光的散射系数相对值，即若将红光（μm）的散射系数定为，则紫光（μm）的散射系数为红光的倍。当大气中的水汽、尘粒等杂质较少时，主要是空气分子散射，太阳辐射中波长较短的蓝紫光被散射得多，所以晴朗的天空呈蔚蓝色。[img=太阳辐射记录仪,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206170930006330_6784_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]日出、日落时，因光线通过大气路程长，可见光中波长较短的光被散射殆尽，所以看上去太阳呈桔红色。当太阳辐射遇到的散射质点的直径是比入射的波长大的粗粒质点，辐射虽然也被散射，但这种散射是没有选择性的，即辐射的各种波长都同样地被散射。这种散射称粗粒散射，也称米散射。例如当空气中污染较严重或存在较多的雾粒或尘埃等杂质时，一定范围的长短波都同样地被散射，使天空呈灰白色。太阳辐射记录仪大气云层及颗粒物对太阳辐射的反射大气中的云层和较大颗粒物能将部分太阳辐射反射回宇宙空间。其中云的反射能力强。云的反射能力随云状、云量和厚度的不同而不同。一般情况下云的平均反射率为～。如果按地球平均云量为5计算，太阳辐射就有近25%被云反射回空间，因此云的反射作用对太阳辐射影响很大。上述提到的太阳辐射记录仪大气对太阳辐射的衰减三种方式中，以反射作用重要，尤其以云层对太阳辐射的反射明显，散射作用次之，吸收作用相对小。[img=太阳辐射记录仪,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206170930196925_5214_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]

太阳能总辐射记录仪日照强度监测系统太阳能总辐射记录仪对太阳辐射的测量可用于研究地球大气系统中的能量转换及随时间和空间的变化；研究净辐射、出射以及放射的分布变化。因而对太阳辐射的测量是气象观测的重要组成部分。太阳能总辐射记录仪是用来测量太阳辐射强度的仪器。对太阳辐照度等此类气象数据的传输主要采用有线通信的模式，甚至有些地区仍依靠人工观测来采集数据，其观测时效慢，观测密度小。由于太阳能总辐射记录仪存在“热偏移”现象，而热偏移的大小主要由湿度、温度等气象要素决定，因此我们在对热偏移做订正时还需测量湿度值。考虑到传感器节点的成本和体积等因素。每一个传感器都在湿度室中进行校准，校准系数预先存在OTP内存中，在太阳能总辐射记录仪测量校准的全过程都有要用到这些系数。它体积小巧约7*5*3ram，功耗低。[img=太阳能总辐射记录仪,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/07/202207060909304102_7148_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]太阳能总辐射记录仪作为无线传感网络中的传感器节点，硬件部分以芯片为微控制器，对太阳总辐射值和环境温度值进行采集、处理，并通过zigbee无线网络将数据发送到主节点，由上位机对采集到的数据进行分析、存储。太阳能总辐射记录仪软件部分主要是包括了传感器节点数据采集、传感器节点初始化、传感器节点数据发送、传感器节点数据接收等部分。基于无线传感网络的太阳能总辐射记录仪研究代替了传统的人工观测，实现了气象数据采集的网络化传输，不仅提高了工作效率，降低了功耗而且减少了观测人员的主观误差。对无线传感器网络的太阳能总辐射记录仪进行总体硬件设计，对具体实现电路（供电模块、数据采集模块、数据处理模块、通信模块）进行详细的分析与设计，所设计的太阳能总辐射记录仪能及时并准确的测量到太阳总辐射值，经数据处理后将数据传送给主节点。[img=太阳能总辐射记录仪,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/07/202207060910121811_8384_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]

太阳辐射光度计定标校准一般观测仪器所采集的数据都为瞬时值。太阳辐射光度计采取每1min观测并记录一次数据，通过内部累加得到小时累计辐射量和日累计辐射量。通过实验过程中观察记录仪显示面板可以确认这一点，记录面板上的观测指示灯每亮一次，表示仪器每观测并记录一次太阳辐射数据。当使用多功能数据采集仪连接太阳辐射光度计观测太阳总辐射时。我们也设定的扫描间隔为1min。在该条件下，可以连续观测34天，如果连接计算机，还可以连续记录更长的时间。通过我们得到的是每分钟的太阳总辐射强度，需要进行数学计算得出日累计总辐射量。[img=太阳辐射光度计,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/08/202208300939462318_7080_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]一般简单的累计值计算方法有3种：向前平均、向后平均、倾斜平均。太阳辐射光度计3种计算方法的处理过程中黑色曲线为实际太阳总辐射强度，3个黑点为观测仪器定时观测并记录的数据点，在本观测中每个点的间隔为1min。在计算日累计总辐射值时，采用的是向后平均的方法还有一种向前平均的计算方法，该方法为累计3个区域。显然，这两种方法都存在较明显的误差，少计算或多计算多个小三角形面积，即向后平均少计算区域，向前平均多计算区域。而采用另一种简单的倾斜平均的计算方法，可以近似正确地计算累计值。通过对某一天的观测数据进行3种处理方法的对比，我们发现3种处理方法对日累计值的影响小于十万分之一，可以认为没有差异。但计算小时累计辐射量时，3种方法处理结果的偏差超过1%。之所以形成小时累计值误差大而日累汁值误差极小，分析认为太阳总辐射强度在一天中分别呈现一个上升和下降趋势，全天累计可以大大减少因梯度产生的小“三角形”误差，上午和下午可以相抵，而每小时段内的太阳总辐射强度大部分为单调变化，能形成较明显的梯度误差。因此，为提高日报表的准确性，在使用连接太阳辐射光度计观测太阳总辐射时，我们使用倾斜平均的方法来计算小时累计辐射量和日累计辐射量。[img=太阳辐射光度计,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/08/202208300940027735_6859_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]