背景
輻照度是衡量某個與光源有特定距離的虛擬表面上的光通量密度。測量必須包含各個方向各個角度上的光輻射。光譜輻照度是描述輻照度按波長分布的函數(shù)。在太陽能發(fā)電、生物燃料的日光發(fā)酵、日光消毒、氣候研究、溫室農(nóng)業(yè)、太陽能模擬器檢測、大氣檢測等科學(xué)領(lǐng)域,日光輻射測量非常重要。
圖1,太陽輻射光譜
上圖表示的是日光的輻照光譜圖。圖中黑色部分是 5250+273℃ = 5523K 黑體輻射的光譜輻照度在各個波段的吸收強度。紅色表示海平面吸收的光譜輻照強度在各個波段的大小強弱。黃色表示太陽光在上層大氣的光譜輻照強度在各個波段的大小強弱。
設(shè)備配置
光譜儀 PG2000-Pro(300~1100nm)、NIR1700(900~1700nm)
光源 #1號標(biāo)準(zhǔn)光源(帶計量院定標(biāo)參數(shù))
光纖 FIB-600-NIR
配件 余弦校正器 衰減器
測試步驟
參照標(biāo)準(zhǔn)光源,讀取光譜數(shù)據(jù),計算得到光譜儀的輻照度定標(biāo)參數(shù)。
打開 Morpho 軟件,將輻照度定標(biāo)參數(shù)導(dǎo)入 Irradiance 模塊,進(jìn)入輻照度測量模式,測量日光輻射參數(shù),并作分析。
若只需要可見光部分日光輻射量的分析,PG2000-Pro 足矣。若需要可見到紅外的日光輻射量分析,則需要 PG2000-Pro 和 NIR1700 的拼譜來實現(xiàn)可見到紅外的波段覆蓋。
注:輻照度是光源特定距離表面上的光通量密度,而輻射率是用來測量擴(kuò)展光源在單位立體角上發(fā)射的光通量密度。測量輻照度通常需要采用余弦校正器。
圖2,可見光波段與可見-紅外波段測試結(jié)果
上述兩幅圖分別表示2015年6月15日下午日光在可見光波段的輻照光譜圖和日光在可見-紅外波段的輻照光譜圖。
總結(jié)
在太陽能領(lǐng)域中,由于要對地面上不同的區(qū)域所接收到的輻射量進(jìn)行檢測,光譜輻照度的測量變得十分重要。
在諸如太陽能發(fā)電、大氣監(jiān)測、溫室農(nóng)業(yè)、太陽能模擬器等行業(yè)中,輻照度法進(jìn)行日光輻射測量具有重大的意義。復(fù)享輻照度光譜儀系統(tǒng)能實現(xiàn)寬譜段范圍內(nèi)(理論上300~2500nm)監(jiān)測日光輻射率數(shù)據(jù)。
參考文獻(xiàn)
[1] ASTM Standard Tables for Reference Solar Spectral Irradiances: Direct Normal and Hemispherical on 37 Tilted Surface, G173-03(2012).
[2] 輻射度光度與色度及其測量. 北京理工大學(xué)出版社, 2006.
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