户外光谱检测

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户外光谱检测

2018.7.13

太阳光谱辐照测量应用包括科学气象、气候观测、材料测试研究，太阳能电池板效率和太阳能可再生能源的评价等。在大气层外，太阳光谱可以看作为全波段的电磁波谱，但是在地表，由于大气环境的影响，太阳光谱会存在很多特征，也正是基于此，户外太阳光谱的监测越来越多的被用于获得太阳的发光特性，了解光在大气中的传输规律，以实现对大气组分的监测。
大气中的水蒸汽、臭氧、氧气等气体会吸收部分太阳光（见图1所示）。而由固态或液态的质粒分散到空气中形成的气溶胶体系，对大气辐射传输、气候变化、环境质量、云和降水过程以及水文循环过程都有重要影响，从而构成气溶胶的辐射气候效应、环境健康效应和云物理效应。因此，研究气溶胶的物理化学特质和光学特性及其时空变化规律成为大气科学的一个热点问题。

荷兰Avantes公司推出的全自动太阳分光辐射仪（太阳光度计）可以直接测得太阳辐照度数据，并以此反演计算大气透过率、消光光学厚度、气溶胶光学厚度、大气水汽柱总量和臭氧含量等。
该系统配备太阳追踪模块和光学采集模块，可以根据GPS信息自动采集太阳光谱辐照度。下图为本系统获取的300-2500nm波段的太阳光谱。

系统组成

组成部分	主要设备清单	作用/功能
设备主机	分光辐射仪	测试光谱辐照度、总辐照度、直射辐照度
	温度传感器	监测环境温度
	湿度传感器	监测环境湿度
	GPS接收器	显示设备地理位置信息
	控制电路板	控制光谱仪和太阳追踪仪工作
	触摸显示屏	提供人机交互界面
	不间断电源	供电异常时提供保护，稳压电源
	恒温控制箱	稳定设备工作温度，防雨淋
太阳追踪仪	太阳追踪仪	全天候追踪太阳位置，防雨淋
光学探头	5°视场角余弦探头	测试光谱辐照度和直射辐照度，防喷溅
光学探头	全天光余弦探头	测试光谱辐照度和总辐照度，防喷溅

技术参数

波长范围	300-1100 nm
光谱分辨率	2.5 nm @ 300-1100 nm
波长间隔	0.6 nm @ 300-1100 nm
波长精度	±0.2 nm @ 300-1100 nm
AD转换	16位
曝光时间	2.2ms~35s，自动优化
通信接口	网口
工作温度	-40℃~+50℃
工作湿度	0-90%RH (无冷凝)
供电方式	AC 220 V 50Hz