来源： 作者： 发布时间：2020-10-17

 自1913年以来，Kipp＆Zonen一直从事用于光和热辐射测量的快速灵敏的热电堆的制造。该设计由几个热电偶组成，由乌得勒支大学的Moll博士负责。Moll博士的热电堆原型在1923年于乌得勒支举行的一次气象会议上引起了数位科学家的注意。此后，波兰气象学院的L. Gorczynski教授在修改了Moll-Gorczynski热电堆后，构造了一个日射强度计和一个日向湿度计。热电堆特性可确保小型，轻巧和低成本的仪器产生连续的电压输出信号。这样的仪器避免了对控制系统或任何外部电源的需要。随着这些原型的成功，Kipp＆Zonen于1924年成为总辐射表制造商。本文详细介绍了热电堆总辐射表的工作原理。辐射计的工作总辐射表通过热电检测原理进行工作，即水平发黑的表面完全吸收宽波长范围内的入射能量。结果，表面温度升高，这是使用串联或并联连接形成热电堆的热电偶进行测量的。图1显示了热电堆原理图。

图1.热电堆示意图储存在黑色涂层中的吸收辐射用于加热位于变黑的接收器表面下方的活动或热连接。但是，被动结或冷结与发黑表面热接触，该发黑表面充当散热器。最新的高性能总辐射表使用珀尔帖元件-一种热电元件，它使用不同的半导体代替热电偶/热电堆的不同金属。图2显示了具有不同半导体的总辐射表的示意图。

图2.具有不同半导体的总辐射表的示意图需要保护黑色检测器涂层免受可能影响测量的外部因素（例如风，灰尘和降水）的影响。几乎所有类型的总辐射表都采用光学质量的玻璃来覆盖其半球形的单球形或双球形圆顶。基于玻璃，透射率可以从300nm变化至小于3000nm。双圆顶易于使传感器表面与环境参数隔离，例如快速的温度波动和风，在变化的工作条件下提供出色的稳定性。相对于材料的折射率和圆顶的形状，当太阳非常靠近地平线并弯曲入射的辐射束时，传感器的响应得到改善。Kipp＆Zonen的CMP 22模型采用石英圆顶，可提供较宽的光谱响应。石英圆顶的高折射率进一步改善了方向响应。与玻璃相比，石英圆顶具有更高的导热性，还具有其他一些性能优势。图3显示了带有圆顶的总辐射表的示意图。

图3.带有圆顶的总辐射表的示意图包括CMP系列在内的无源热电堆/珀尔帖测温仪不需要电源。检测器产生的小电压约为每W / m 2 10 V ，与仪器外壳和黑色吸收表面之间的温差成正比。因此，晴天的输出将约为10 mV。使用每个日射强度计的独特灵敏度，将以微伏为单位的信号转换为以W / m 2为单位的整体辐照度。图4显示了珀耳帖总辐射表的示意图。

图4. Peltier总辐射表的示意图结论Kipp＆Zonen的SMP系列智能总辐射表具有与等效CMP型号相同的检测器，并带有附加的内置数字信号处理和性能增强功能。因此，它们不需要外部电源即可操作。建议每两年重新校准一次仪器，以保持仪器的高性能。此外，通过为信号电缆引入高质量的防水连接器，简化了该过程。