سنسور تشعشع خورشیدی (Solar Radiation Sensor - Pyranometer)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور تشعشع خورشیدی (Solar Radiation Sensor - Pyranometer) :
پیرانومتر یک سنسور است که برای اندازه گیری چگالی شار تابش خورشیدی (توان خورشیدی بر واحد سطح) بر روی یک سطح افقی طراحی شده است. واحد اندازه گیری آن وات بر متر مربع (
\[ W/m^2 \]) است. پیرانومترها در ایستگاه های هواشناسی، تحقیقات انرژی خورشیدی (برای ارزیابی پتانسیل نصب پنل های خورشیدی)، کشاورزی (مطالعات تبخیر و تعرق)، و پایش تغییرات اقلیمی استفاده می شوند.
انواع پیرانومتر:
ترموپایل پیرانومتر (Thermopile Pyranometer): رایج ترین و دقیق ترین نوع. بر اساس اثر ترموالکتریک (ترموکوپل) کار می کند. یک ترموپایل (آرایه ای از ترموکوپل ها) زیر یک پوشش شیشه ای یا کوارتزی نیمکره ای قرار دارد. قسمت بالایی ترموپایل با یک ماده سیاه (با جذب بالا) پوشانده شده است که تابش خورشید را جذب کرده و گرم می شود. قسمت پایینی به عنوان مرجع سرد عمل می کند. اختلاف دما بین دو طرف ترموپایل باعث تولید ولتاژی متناسب با شدت تابش خورشید می شود. پوشش نیمکره ای از سنسور در برابر باد و باران محافظت می کند و باید در برابر اشعه فرابنفش مقاوم باشد و پاسخ طیفی یکنواختی در محدوده ۰.۳ تا ۳ میکرومتر (بیشتر تابش خورشید) داشته باشد.
پیرانومتر فوتودیودی (Photodiode Pyranometer): ارزان تر و کوچک تر از نوع ترموپایل. از یک فوتودیود سیلیکونی با یک فیلتر مخصوص برای تقریب پاسخ طیفی مورد نظر استفاده می کند. این نوع سریع تر (زمان پاسخ کمتر) است اما دقت آن در کل طیف خورشیدی (به ویژه در ناحیه فروسرخ) کمتر از ترموپایل است و معمولا برای اندازه گیری تابش کل (global) استفاده می شود.
پارامترهای مهم: پاسخ دهی طیفی، حساسیت (
\[ \mu V/W/m^2 \])، خطای کسینوسی (واکنش به زاویه تابش)، و زمان پاسخ.
کالیبراسیون پیرانومتر با مقایسه با یک پیرانومتر مرجع در یک روز آفتابی صاف یا در آزمایشگاه با استفاده از یک لامپ استاندارد انجام می شود.
علاوه بر پیرانومتر، پیرلیومتر (Pyrheliometer) برای اندازه گیری تابش مستقیم خورشید (beam radiation) و آلبیدومتر (Albedometer) برای اندازه گیری تابش بازتابی (با ترکیب دو پیرانومتر، یکی رو به بالا و دیگری رو به پایین) استفاده می شود.
\[ E_e = \frac{V_{out}}{S} \quad \text{(E_e بر حسب W/m^2، V_out بر حسب μV، S حساسیت)} \]