我们都知道，由于太阳能提供足够的热能来保持地球温暖，因此生命在地球上得以维持。太阳以电磁辐射的形式传递能量，通常称为太阳辐射。其中一些辐射对人类有益，而另一种辐射则对整个生命有害。
为了使太阳辐射到达地球表面，它必须穿过大气层，在大气层中被吸收，散射，反射和传播，这导致能量通量密度降低。这种减少非常重要，因为在晴天出现30％以上的损失，而在阴天则高达90％。因此，通过大气层到达地球表面的最大辐射永远不会高于80％。
太阳能通量测量非常重要，因为它是地球上生命的基础，在构建许多产品无论是其涉及到电子，农作物，药品，化妆品等在本教程中使用，我们将了解太阳辐射及其测量，还将了解两种最流行的太阳能测量仪器-高温计和高温计。
束辐射和漫辐射
我们在表面上看到的辐射既是太阳的直接辐射又是太阳的间接辐射。直接来自太阳的辐射称为直接辐射，称为射束辐射。从各个方向发送到地球表面的散射和反射辐射（从分子，粒子，动物体等反射）是间接辐射，称为扩散辐射。束辐射和漫辐射的总和被定义为整体辐射或总辐射。
区分束辐射和散射辐射很重要，因为束辐射可以集中，而散射辐射不能。有许多用于测量束辐射和散射辐射的太阳辐射测量仪器。
现在，让我们在下图中查看电磁辐射的频谱。
在整个光谱中，我们仅考虑从紫外线到红外射线的波长来计算太阳通量，因为来自太阳的大多数高频波不会到达表面，并且红外后的低频辐射并不可靠。因此，通常是从UV射线到IR射线来测量太阳辐射或通量，并且仪器的设计也是如此。
太阳辐射测量仪器有两种类型：
- 高温计
- 辐射计
在开始使用这些仪器之前，您需要了解一些在设计设备时使用的概念。现在让我们研究一下这些概念。
黑体辐射
黑体通常吸收所有辐射，而不会向大气发射任何东西，而纯净的黑体会更完美地吸收。事实是，到目前为止，还没有完美的黑体，因此我们通常会争取第二好的。黑体吸收辐射后，由于辐射本身就是能量，黑体被加热，吸收后，体内的原子就会离开。该黑体被用作太阳辐射测量仪器的核心组件。与黑色物体相对，白色物体将所有辐射反射回大气，这就是为什么我们在夏天穿白色衣服时会感到更加舒适的原因。
热电偶
如图所示，热电偶是一个简单的设备，它使用由不同材料制成的两个导体构成。
在这里，两根导线连接在一起，形成具有两个结点的回路，这些结点称为“ A”和“ B”。现在，在“ A”交界处附近放一支蜡烛，而“ B”交界处不动。蜡烛在“ A”接点处存在时，其温度显着升高，而B接点在室温下保持低温。由于该温度差，根据“塞贝克效应”，在结处出现电压（电位差）。由于电路是闭合的，因此电流“ I”流过电路，如图所示，为测量该电流，我们将串联一个电流表。重要的是要记住，环路中电流“ I”的大小与温度差成正比在结处，因此更高的温差会导致更高的电流大小。因此，通过获取电流表的读数，我们可以计算出结点处的温差。
现在，在介绍了基础知识之后，让我们看一下太阳辐射测量仪器的构造和工作。
高温计的工作和构造
高温计是一种用于测量法向入射直射辐射的设备。它的外部结构看起来像一个长管，投射出望远镜的图像，我们必须将透镜指向太阳以测量辐射度。在这里，我们将了解高温计的工作原理及其构造。
要了解高温计的基本结构，请查看下图。
在这里，透镜指向太阳，辐射将穿过透镜，套管，最后落到底部的黑色物体上。现在，如果我们以一种更简单的方式重绘整个内部结构和电路，它将看起来像下面的样子。
在电路中，可以看到黑体吸收了从透镜上散发出来的辐射，并且如前所述，一个完美的黑体完全吸收了落在透镜上的所有辐射，因此，落入灯管中的辐射被黑物完全吸收了。一旦辐射被吸收，由于整个人体的温度升高，体内的原子就会被激发。热电偶结“ A”也将经历这种温度升高。现在，热电偶的结点“ A”处于高温状态，结点“ B”处于低温状态，电流在其环路中发生，如热电偶的工作原理所述。回路中的该电流还将流经串联的检流计，从而引起其偏差。这个偏差与电流成正比，电流又与结点处的温差成正比。
偏差α目前在环α在结温度差。
现在，我们将借助电路尝试消除振镜中的这种偏差。逐步消除偏差的完整过程将在下面逐步说明。
- 首先，闭合电路中的开关以启动电流。
- 电流像
电池->开关->金属导体->电流表->可变电阻器->电池。
- 随着该电流流过金属导体，其温度上升到一定程度。
- 与金属导体接触时，结“ B”的温度也会升高。这减小了结点“ A”和结点“ B”之间的温差。
- 由于温度差的减小，热电偶中的电流也减小。
- 由于偏差与电流成正比，因此检流计的偏差也会减小。
- 总而言之，我们可以说-可以通过调节变阻器以改变金属导体中的电流来减小振镜的偏差。
现在继续调节变阻器，直到振镜偏差完全消失。一旦发生这种情况，我们可以从电表中获得电压和电流读数，并进行简单的计算以确定黑体吸收的热量。由于黑体产生的热量与辐射成正比，因此该计算值可用于确定辐射。此辐射值无非是我们希望从一开始就测量的直接束太阳辐射。至此，我们可以得出高温计的工作原理。
辐射计的工作和构造
辐射强度计是一种可用于测量束辐射和散射辐射的装置。换句话说，它用于测量总的半球形辐射（在水平面上的光束加漫射）。在这里，我们将了解比热计的工作原理及其构造。
该设备看起来像飞碟，这是适合其用途的最佳形状。该设备比其他设备更受欢迎，并且如今使用它来测量大多数太阳能资源数据。您可以在下面看到比热计的原始图片和内部结构。
在这里，来自周围大气的辐射穿过玻璃穹顶，落到位于仪器中央的黑体上。像以前一样，人体的温度在吸收所有辐射后会升高，并且直接位于黑体下方的热电偶链或热电偶模块也会经历这种升高。因此，由于散热片的作用，模块的一侧会很热，而另一侧会很冷。热电偶模块会产生一个电压，这可以在输出端子上看到。根据热电偶的原理，在输出端子上接收到的该电压与温度差成正比。
由于我们知道温度差与黑体吸收的辐射有关，因此可以说输出电压与辐射成线性比例。
与先前的计算类似，可以从该电压值轻松获得总辐射值。同样，通过使用阴影并遵循相同的步骤，我们也可以获得散射辐射。利用总辐射值和散射辐射值，还可以计算束辐射值。因此，我们可以使用比热计来计算太阳的散射辐射和总辐射。