杭州电子科技大学：《大学物理》课程实验指导（新能源实验）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5770K。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%」 阳短陆的油段范用大约为0.295一2.5μm。短于0. 、。的瑞的太阳辐射，因地球大气由是氯 知其他 乙的器 能 太阳 常 太阳常数是 均日地距离上 地球天 层外测得的太阳辐 1900年有 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： 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 热接点在感应面上， 执 点产生温差电势 输出信号与太辐照 而冷结点则位于机体内 减小温 用层石美低成是有的光学冷加工成 度的 则配有温度补份 线路，为了防止环境 对其性 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%) 于4009 065%（温度环境40+50℃国内） 稳定性：不大于士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：①280~3000nm④600~3000nm ②400~3000nm⑤700~3000nm ③500~3000nm©780~3000nm 重量：2.5ka/台 测量精度：小于5% 测量范围：0~2000W/m2 总辐射(280-3000nm) -600nm 红橙光(600-700nm 远红外(3000 70050000nm)

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： 、记录各时间段的数据信是 4、 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？

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？