日射計とは

日射計は、太陽からの熱と光の力を測定するために設計された機器です。 主に気象分野で使用される太陽放射は、平らな表面に設置された日射計で識別されます。 太陽によって投影され、地球の表面で受信された電磁放射の全周波数スペクトルは、機器内のセンサーに影響を与え、機器を囲む180度の全フィールドの変動の密度を測定します。

太陽全天日射計は、時間の経過とともに機器内の化学デバイスまたは物理デバイスに影響を与える光子の数、小さな光の単位を測定することで機能します。 通常、これはスペクトルの紫外および可視光の波長を識別するのに最も簡単に役立ちます。 日射計は、システム内の各コンポーネントが太陽放射に直接反応するか、直接影響を受けるため、一般に電源が供給されていません。

ほとんどの化学ベースの日射計は、電磁放射の合計レベルを測定できる光反応性および感熱性の化学物質のソリューションを使用しています。 化学物質自体には、吸収された光から放射線を識別できるプロセスが必要です。 これは量子収率として知られており、光の不足により反応を起こし、日射計で各化学物質を有用にします。 これらの機器で使用される化学物質の最も一般的な例には、フェリオキサリン酸カリウム、モノクロロ酢酸、マラカイトグリーンロイコシアニドが含まれます。

日射計の物理タイプには、ボロメータ、サーモパイル、フォトダイオードが含まれます。 ボロメータは、ヒートシンクに取り付けられた薄い金属層を使用して一定の温度を維持し、デバイスが太陽放射レベルを認識できるようにします。 サーモパイルは、直列の結合デバイスを介して熱を電気に変換し、電圧出力を測定して放射を決定します。 フォトダイオードは、同様の手法を使用して、光を電流または電圧に変換し、測定を可能にします。

日射計で可能な測定のレベルは、太陽自体の位置によって異なります。 理想的な条件は、太陽が直接頭上にあることによって与えられますが、放射線の影響が特定される限り、さまざまな角度から特定の測定を行うことができます。 太陽が機器から90度の角度にある場合、測定はできません。 太陽が0.5度から60度の間の角度であるために生じる通常の表面放射は、比例して測定できます。 ただし、太陽がデバイスの真上にある天頂に達すると、測定は完全に正確になります。

ほとんどの日射計には、適切な方向属性を確保するためにガラスドームが取り付けられています。 これにより、応答が理想的な測定パラメータである300〜2,800ナノメートル以内に制限されます。 また、完全な180度のフィールドを維持し、安全シールドを提供するという副次的な目的もあります。