双氙灯积分球提升RPSDR室内校准精度与效率

本文主要探讨了双氙灯光源积分球日照计校准系统的设计和应用，针对旋转热释电日照计（RPSDR）在户外校准过程中存在的问题，如环境因素的影响、校准精度不高以及效率低下，提出了一种创新的室内校准解决方案。RPSDR主要用于测量太阳辐射时间，其工作原理依赖于对太阳辐射强度的精确测量。 首先，研究者根据RPSDR的结构和工作原理，设计了一个集成双氙灯的系统。该系统由两个部分组成：氙灯太阳模拟器用于提供直接辐射，模拟真实的太阳光谱；而穹顶氙灯则用来模拟散射辐射，以便全面涵盖日照计在实际应用中的各种光照条件。设计的关键在于确保两个光源能够准确地再现自然阳光的特性，包括光强分布和光谱成分。 在系统设计中，着重考虑了氙灯光源的辐照度分布和光谱修正。通过精细调整氙灯的功率和角度设置，实现了模拟辐射的均匀性和准确性。同时，通过分析和校正光源的光谱特性，使之接近国际标准AM1.5A级别的太阳光谱分布，确保了校准结果的可靠性。 本文进一步建立了室内校准流程，包括在积分球内部进行日照阈值校准，这是指确定RPSDR对特定辐射强度响应的阈值点。这一过程旨在确保设备在不同光照强度下的性能稳定。同时，系统还支持室外验证，通过对比校准后的RPSDR测量数据与直接辐射表的参考值，评估其日照时数测量的准确性和一致性。 经过实际测试，结果显示双氙灯光源积分球系统校准后的RPSDR，其有效辐照面内辐照度的均匀性达到了很高的水平，中心点和非中心点的差异分别控制在2.5%和1.6%以内，每小时阈值点的辐照度稳定性为0.68%。在与直接辐射表的比对实验中，校准后的RPSDR测量的日照时数与参考值之间的相对误差小于1%，绝对误差不超过0.26小时，完全满足气象行业对于日照时数观测的精度要求。 这项研究通过双氙灯光源积分球校准系统，显著提高了RPSDR的室内校准精度和稳定性，为气象行业的日照测量提供了可靠的室内校准平台，有助于提升整个行业的观测数据质量。