太阳光谱分析系统测试实验

太阳光谱为宽阔的连续谱以及数以万计的吸收线和发射线，是一个极为丰富的太阳信息宝藏。太阳光谱属于G2V光谱型，有效温度为5770 K。太阳电磁辐射中99．9%的能量集中在红外区、可见光区和紫外区，其中，可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（>0.76μm）和小于可见光的紫外线（<0.4μm）的部分少。在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。

在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为0．295～2．5μm。短于0．295 μm和大于2．5 μm波长的太阳辐射，因地球大气中臭氧、水气和其他大气分子的强烈吸收，不能到达地面。

太阳的辐射能量用太阳常数表示，太阳常数是在平均日地距离上、在地球大气层外测得的太阳辐射照度值。从1900年有测试数据以来，其测量值几乎一直为1350W/?。对大气的吸收和散射进行修正后的地球表面值约为这个值的2/3。

实验目的：

1、熟悉和掌握太阳能光谱特性，了解太阳能光谱的分布特点，监测太阳各波段光谱的辐射强度；

2、熟悉太阳能光谱测试的系统及操作方法；

3、绘制光谱曲线图，计算光谱所占总辐射的比例以及单位时间内各路光谱的累计量；

实验原理：

辐射表工作原理：辐射表利用热电效应原理，感应元件采用绕线电镀式多接点热电堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂层。热接点在感应面上，而冷结点则位于机体内，冷热接点产生温差电势。在线性范围内，输出信号与太阳辐照度成正比。为减小温度的影响则配有温度补偿线路，为了防止环境对其性能的影响，则用两层石英玻璃罩，罩是经过精密的光学冷加工磨制而成的。

实验系统及仪器：

1．FSR-2B型多通道太阳辐射记录仪

2．TRT-4-6分光谱辐射表

3. TBL-1长波辐射表

4．FSR-2GL太阳光谱 分析系统软件

TRT-4-6分光谱辐射表技术参数

灵敏度: 7～ 14μV／W.m-2

响应时间: 不大于20秒(99％)

内阻: 小于400Ω

温度特性: 约0.05％(温度环境-40℃～+ 50℃ 范围内)

稳定性: 不大于±2％

余弦: 天顶 角0°～70°，偏离标准±3%；天顶角70°～80°，偏离标准±7%。

光谱范围:   ①280～3000nm   ④600～3000nm  

            ②400～3000nm  ⑤700～3000nm  

            ③ 500～3000nm  ⑥780～3000nm   

重量: 2.5kg/台

测量精度: 小于5%

测量范围: 0 ～2000W/m²

总辐射(280---3000nm)

绿  光(500---600nm)

近红外(700---760nm)  

紫  外(280----400nm)  

红橙光(600---700nm)  

红  外(780---3000nm)  

紫  蓝(400---500nm)  

可见光(400---700nm)  

远红外 (3000----50000nm)

FSR-2GL太阳光谱分析系统可在windows98 以上环境即可运行，实时显示各路数据，每隔10秒更新一次，显示光谱曲线图,光谱所占总辐射的比例,及单位时间内各路光谱的累计量，各路光谱反射率瞬时值,检测数据自动存储（存储时间可以设定），与打印机相连自动打印数据，数据存储量达十年以上，数据存储格式为EXCE L标准格式并可供其它软件调用。

实验步骤：

1、连接各辐射表的信号输出线至指定接口，观察是否有信号输出，确保系统工作正常；

2、打开光谱分析仪测试软件，记录各模块初始值；

3、记录各时间段的数据信息；

4、绘制太阳光谱曲线以及各光谱段占总光谱的辐射比例。

思考题：

1、太阳能辐射计的原理是什么？

2、在测试太阳能辐射时是否需要考虑地面的反射辐射，如何设计测试方案？