·   Измерение полного и рассеянного излучения

·   Измерение длительности солнечного освещения

·   Без утомительных регулировок и совмещения полюсов

·   Работает на любой географической широте

·   Нет движущихся частей, затеняющих колец или моторизованного отслеживания

·   Для выходного сигнала могут выбираться энергетические единицы измерения (Вт×м^-2), PAR (мкмоль×м^-2×с^-1) или люксы

Датчик солнечного излучения измеряет полное и рассеянное излучение, а также продолжительность солнечного освещения. Он прост в эксплуатации и не требует длительных регулировок или настройки полюсовникальная конструкция

Датчик солнечного излучения является запатентованным устройством*. В нем используется фотодиодная матрица с уникальным узором затенения для измерения падающего солнечного излучения. Микропроцессор рассчитывает компоненты полного и рассеянного излучения и определяет состояние солнечного излучения

Выходы

Для полного и для рассеянного излучения предусмотрены два аналоговых выхода. Состояние солнечного излучения представляется на цифровом выходе (логический уровень или замыкание контактов). Три выхода могут соединяться с соответствующими каналами регистраторов данных, таких как регистратор данных Delta-T типа DL2e или другие регистраторы данных, обычно используемые для контроля окружающей среды.

*Датчик солнечного излучения защищен патентами EP 101633 и US 6417500

Области применения

Метеорология

§       Контроль солнечного излучения

§       Контроль продолжительности солнечного освещения

Архитектура и строительство

§       Системы управления энергопотреблением зданий

§       Тепловой баланс и контроль естественного освещения

Агрономия и сельское хозяйство

§       Измерение PAR

§       Анализ состояния растительного покрова и моделирование

Метеорология

Датчик BF3 может использоваться как дополнительный датчик в обычных метеорологических станциях. Регистратор метеорологической станции используется для регистрации полного и рассеянного излучения и состояния солнечного излучение (или продолжительности), при этом используются три дополнительных канала.

Питание для датчика поступает от внутренних щелочных батарей или от батареи регистратора метеорологической станции. Обычно используются данные по полному и рассеянному излучению, а также длительности солнечного излучения в часах за день (см. график справа). Величина прямого излучения рассчитывается путем вычитания рассеянного излучения из полного. В качестве единиц выходного сигнала может выбираться энергия, PAR или освещенность. 

Описание конструкции и тестирования

Запатентованная фотодиодная матрица и управляемая компьютером система затенения располагаются таким образом, что, по меньшей мере, один светодиод освещается солнечными лучами и, по меньшей мере, один оказывается затененным, независимо от положения солнца на небе. Все фотодиоды получают одинаковое количество рассеянного солнечного света.

Внутренний микропроцессор сканирует показания диодов для определения величин полного и рассеянного излучения. Из этих показаний микропроцессор рассчитывает данные величины. В результате получаются скорректированные по косинусу значения солнечной радиации. Состояние солнечного излучения вычисляется по эмпирическому алгоритму.

В BF3 имеется экстенсивная программа тестирования – как вместе с устройствами Delta-T, так и независимо. Некоторые из этих результатов тестирования приведены здесь. Для получения более подробной информации см. ссылки.

Энергетические выходы – университет Напье

Датчик BF3 испытывался проф. Тариком Мунье на Международной станции исследования солнечного освещения в Напье, Эдинбург, Великобритания. В качестве устройств для сравнения использовались два пиранометра Kipp Cm11, затеняющее кольцо и два регистратора солнечного излучения Campbell-Stokes. Датчик BF3 показал результаты, хорошо согласующиеся с показаниями других приборов, и даже определял случаи неправильной регулировки затеняющего кольца. Это подтвердило качество техники измерения датчика BF3, благодаря которой устраняется необходимость постоянной регулировки затеняющего кольца.

На графиках показаны данные, полученные при помощи прибора BF3 для полного и рассеянного излучения, а также данные, полученные с помощью прибора Kipp CM11s с затеняющим кольцом. Эти данные были получены в Эдинбурге с февраля по июль 2001. На графиках показаны усредненные по времени результаты, считываемые через каждые 10 секунд. Следует обратить внимание на смещение оси Y дл разделения графиков полного и рассеянного излучений.

Прибор Kipp с затеняющим кольцом – измерение, выполняемое в зимнее время в Эдинбурге

Длительность солнечного освещения

Определенный ВМО порог яркости солнечного излучения составляет 120 Вт×м^-2 для прямых солнечных лучей. Такое измерение не может быть выполнено непосредственно с использованием горизонтальных датчиков с коррекцией по косинусу. Тем не менее, при помощи прибора BF3 можно определять эту величину с погрешностью в несколько процентов от стандартной величины ВМО, используя алгоритм, основанный на соотношении между прямым и рассеянным излучением, а также абсолютные величины этих излучений.

На нижеприведенном графике представлено распределение ошибок выходных сигналов BF3 относительно стандартных величин ВМО. Видно, что отклонение не превышает 2%. Типовая ошибка продолжительности дневного солнечного освещения составляла 20 минут. В то же время регистраторы Campbell-Stokes показывали ошибку за день, равную приблизительно одному часу.

Конфигурация программного обеспечения

Для настройки датчика BF3 к нему прилагается программное обеспечение BF3Read, поставляемое на компакт-диске. При установке на ваш компьютер ПО BF3Read обеспечивает коммуникацию с датчиком BF3 через порт RS232. Перед запуском регистратора можно выбрать единицы измерения, контроль статуса выходных сигналов и состояния батареи.

На рисунке показан выбор энергетических единиц Вт×м^-2. Могут также напрямую индицироваться величина солнечного излучения, состояние солнечного освещения и уровень мощности. Эти показания обновляются через каждые две секунды.

На компакт-диске содержится Руководство пользователя, Техническое руководство и Описание конструкции оптической части датчика BF3, все документы имеют формат PDF.