تولد الشمس إشعاعًا على مدى أطوال موجية من 0.15 إلى 4.0 ميكرومتر وهو ما يعرف بالطيف الشمسي. كمية هذا الإشعاع تسمى عالمية شمسي الإشعاع أو يُعرف أحيانًا باسم إشعاع الموجة القصيرة. يمكن أن يحدث الإشعاع الشمسي العالمي عندما تستقبل كل من الإشعاعات الشمسية مثل المباشرة والمنتشرة من نصف الكرة الأرضية على مستوى مقياس الحرارة. من الصعب اكتشاف تطور بيئي على الأرض يتم دفعه بشكل مباشر بطريقة غير مباشرة من خلال طاقة الشمس. تُستخدم قياسات الإشعاع الشمسي العالمي في تطبيقات مختلفة لأغراض مختلفة. تحدد الطاقة الشمسية كفاءة اللوح لأن هذه الألواح ستغير الطاقة من طاقة الشمس إلى طاقة كهربائية.

يمكن قياس كمية الإشعاع الكهرومغناطيسي على لوحة شمسية لمعرفة مقدار الطاقة التي يمكن أن تستخدمها الألواح الشمسية من الشمس. للتغلب على هذا ، يتم استخدام مقياس الحرارة لقياس الإشعاع الشمسي من جميع الاتجاهات.

ما هو مقياس درجة الحرارة؟

تعريف: نوع من مقياس الأكتينوميتر يستخدم لقياس إشعاع طاقة شمسية ضمن الموقع المفضل وكذلك كثافة تدفق الإشعاع الشمسي. يمتد نطاق الإشعاع الشمسي بين 300 و 2800 نانومتر.

وحدات SI للإشعاع هي W / m² (واط / متر مربع). عادة ، يتم استخدام هذه في مجالات الأبحاث مثل مراقبة المناخ والطقس ، ولكن الاهتمام الحالي يظهر الاهتمام بمقاييس الحرارة للطاقة الشمسية في جميع أنحاء العالم.

مقياس الحرارة

اعتمدت المنظمة العالمية للأرصاد الجوية (WMO) هذا الجهاز الذي تم تغييره فيما يتعلق بمعايير ISO 9060. ويتم توحيد هذه الأجهزة اعتمادًا على WRR (المرجع العالمي للقياس الإشعاعي) ويستمر من خلال WRC (مركز الإشعاع العالمي) ، Davon in سويسرا.

تصميم / بناء مقياس الحرارة

يمكن تصميم البيرومتر أو بنائه باستخدام المكونات الثلاثة التالية.

تصميم مقياس الحرارة

عمود الحرارة

كما يوحي الاسم ، فإنه يستخدم ملف الحرارية تستخدم لملاحظة الاختلاف في درجة الحرارة بين سطحين. هذه هي الساخنة (المسمى نشط) والباردة (المرجعية) وفقًا لذلك. السطح النشط المسمى هو سطح أسود في شكل مسطح ويتعرض للغلاف الجوي. يعتمد السطح المرجعي على صعوبة مقياس الحرارة لأنه يتغير من مقياس حرارة ثانٍ للتحكم إلى غطاء مقياس الحرارة نفسه.

قبة زجاجية

تحد القبة الزجاجية في البيرومتر استجابة الطيف من 300 نانومتر إلى 2800 نانومتر من 180 درجة للرؤية. كما أنه يحمي مستشعر الحرارة من المطر والرياح وما إلى ذلك. يوفر بناء القبة الثانية حماية إضافية من الإشعاع بين القبة الداخلية و المستشعر مقارنة بقبة واحدة لأن القبة الثانية ستقلل من إزاحة الجهاز.

قرص الغيوم

يستخدم قرص الاختفاء بشكل أساسي لقياس إشعاع حجب الحزمة والإشعاع المنتشر من سطح اللوحة.

مبدأ عمل مقياس الحرارة

يعتمد مبدأ عمل مقياس الحرارة بشكل أساسي على الفرق في قياس درجة الحرارة بين سطحين مثل الظلام والشفاف. يمكن امتصاص الإشعاع الشمسي عن طريق السطح الأسود الموجود على المبرد الحراري بينما يقوم السطح الصافي بإعادة إنتاجه ، لذلك يمكن امتصاص حرارة أقل.

يلعب الثرموبيل دورًا رئيسيًا في قياس الفرق في درجة الحرارة. يرجع فرق الجهد المتكون داخل الملف الحراري إلى تدرج درجة الحرارة بين السطحين. تستخدم هذه لقياس مجموع الإشعاع الشمسي.

“مفتاح الطرد المركزي لمحرك أحادي الطور ”

ولكن ، يتم حساب الجهد الناتج من الحرارة بمساعدة مقياس الجهد. يجب تضمين معلومات الإشعاع من خلال قياس الكواكب أو التكامل الإلكتروني.

أنواع مقياس الحرارة

يتم تصنيف البيرومترات إلى نوعين مثل مقياس بيرانومتر الحراري ، مقياس بيرانومتر قائم على الثنائي الضوئي.

مقياس الحرارة الحراري

يستخدم هذا النوع من مقياس الحرارة لقياس كثافة تدفق الإشعاع الشمسي من زاوية 180 درجة. عادة ، يقيس 300 نانومتر إلى 2800 نانومتر مع حساسية طيفية ذات مستوى كبير. يتضمن الجيل الأول من جهاز قياس الحرارة هذا المستشعر الذي يعمل كعنصر نشط عن طريق تقسيم قطاعات الأبيض والأسود بالتساوي. تم قياس التشعيع من قطاعين مثل الأبيض والأسود ضمن درجة الحرارة. هنا ، يتعرض القطاع الأسود لأشعة الشمس بينما لا يتعرض القطاع الأبيض للشمس.

تُستخدم أجهزة قياس الحرارة هذه عادةً في علم المناخ والأرصاد الجوية وفيزياء هندسة البناء والأنظمة الكهروضوئية وأبحاث تغير المناخ.

مقياس بيرانومتر قائم على الصمام الثنائي الضوئي

يُعرف البيرومتر القائم على الثنائي الضوئي أيضًا باسم a السيليكون البيرومتر. يستخدم هذا للكشف عن قطاع الطيف الشمسي بين 400 نانومتر و 900 نانومتر. هذه الثنائي الضوئي يغير ترددات الطيف الشمسي إلى تيار بسرعة عالية. سوف يتأثر هذا التغيير من خلال درجة الحرارة مع زيادة التيار الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة.

يتم تنفيذ هذه الأنواع من أجهزة قياس درجة الحرارة حيثما يلزم قياس كمية إشعاع الطيف الشمسي الملحوظ ويمكن إجراؤها باستخدام الثنائيات ذات الاستجابات الطيفية الدقيقة.

تستخدم هذه في السينما وتقنيات الإضاءة والتصوير أحيانًا ترتبط ارتباطًا وثيقًا بوحدات النظام الكهروضوئي.

المميزات والعيوب

ال مزايا مقياس الحرارة وعيوب

معامل درجة الحرارة صغير للغاية
موحدة لمعايير ISO
دقة قياسات نسبة الأداء ومؤشر الأداء.
وقت الاستجابة أطول مقارنة بخلية PV

عيب مقياس الحرارة هو أن حساسيته الطيفية غير كاملة ، لذلك لا يلاحظ الطيف الكامل للشمس. لذلك يمكن أن تحدث أخطاء في القياسات.

تطبيقات مقياس الحرارة

التطبيقات

يمكن قياس بيانات كثافة الشمس.
الدراسات المناخية والأرصاد الجوية
تصميم الأنظمة الكهروضوئية
يمكن إنشاء مواقع الدفيئة.
توقع متطلبات العزل لمنشآت المباني

أسئلة وأجوبة

1). لماذا تستخدم مقياس الحرارة؟

يتم استخدامه لقياس الإشعاع الشمسي على سطح مستو

2). ما هو الفرق بين مقياس الحرارة ومقياس الحرارة؟

يستخدم مقياس الحرارة لقياس الطاقة الشمسية المنتشرة بينما يستخدم مقياس الحرارة لقياس طاقة الشمس مباشرة.

3). كيف يتم قياس الإشعاع الشمسي؟

يمكن قياس الإشعاع الشمسي من الأطوال الموجية الإجمالية للطاقة الشمسية لكل حدث وحدة مساحة على الغلاف الجوي الأعلى على الأرض. يتم حسابه بشكل عمودي على ضوء الشمس المستلم.

4). من اخترع مقياس الحرارة؟

تم اختراعه في عام 1893 من قبل الفيزيائي وعالم الأرصاد الجوية السويدي أنجستروم وأندرس كنوتسون.

5). ما الجهاز الذي يقيس ضوء الشمس؟

يستخدم مقياس الحرارة لقياس ضوء الشمس.

وبالتالي ، هذا كل شيء عن نظرة عامة على مقياس الحرارة والتي تستخدم لقياس الإشعاع الشمسي بناءً على أحدث المعايير. يتم تصنيفها إلى نوعين بناءً على معايير ISO 9060 الثانوية مثل الدرجة الأولى أو الدرجة الثانية. يعطي مخرجات تناظرية أو رقمية ويستخدم على نطاق واسع في الأرصاد الجوية والطاقة الشمسية ومراقبة الكهروضوئية. إليك سؤال لك ، ما هي الميزات الفريدة لمقياس الحرارة؟