WICHTIGE INFORMATION FÜR DEN ANWENDER Um die Funktionsweise dieses Produktes zu verstehen und seine Möglichkeiten voll auszunutzen, empfiehlt es sich, die vorliegende Bedienungsanleitung sorgfältig durchzulesen. An verschiedenen Stellen des Textes ist das obenstehende Zeichen eingefügt. Es soll jeweils auf einen wichtigen Sicherheitshinweis oder auf einen Hinweis bezüglich der Bedienung oder Wartung des Gerätes aufmerksam machen.
KONFORMITÄTSBESCHEINIGUNG Gemäß Richtlinie EC 89/336/EEC 73/23/EEC Wir: Kipp & Zonen B.V. Delftechpark 36 2628 XH Delft The Netherlands erklären, dass die Produkte Typ: CGR3 / CGR4 Name: Pyrgeometer den Vorgaben folgender Vorschriften: Imissions: EN 50082-1 Group Standard Emissions: EN 50081-1 Group Standard EN 55022 Sicherheitsstandard...
INHALTSVERZEICHNIS WICHTIGE INFORMATION FÜR DEN ANWENDER KONFORMITÄTSBESCHEINIGUNG INHALTSVERZEICHNIS ALLGEMEINE INFORMATION Einführung INSTALLATION UND FUNKTIONSWEISE Lieferung Mechanische Installation 2.2.1 Installation zur Messung der nach unten gerichteten Langwellenstrahlung 2.2.2 Installation zur Messung der Solarstrahlung auf geneigten Oberflächen 2.2.3 Installation zur Messung der nach oben gerichteten Langwellenstrahlung 2.2.4 Installation zur abgeschatteten Messung der nach unten gerichteten Langwellenstrahlung 2.2.5...
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Impedanz Ansprechzeit Nichtlinearität Temperaturabhängigkeit Neigungsfehler Offset durch Aufheizung des Fensters Null-Offset B durch Änderungen der Umgebungstemperatur 4.10 Betriebstemperatur 4.11 Sichtfeld 4.12 Richtungsverhalten 4.13 Maximale Strahlungsaufnahme 4.14 Stabilitätsabweichung 4.15 Spektrale Selektivität 4.16 Umwelt 4.17 Messunsicherheit KALIBRIERUNG Kalibrierprinzip Kalibrierverfahren bei Kipp & Zonen Rückführbarkeit auf die “World Radiometric Reference”...
ALLGEMEINE INFORMATION ALLGEMEINE INFORMATION Einführung Bitte lesen Sie diese Bedienungsanleitung und die separate Kurzanleitung sorgfältig durch. Bei den Pyrgeometern der CGR Serie handelt es sich um hochwertige Radiometer zur Messung der langwelligen Strahlung auf ebene Oberflächen (Strahlungsfluß, W/m ), resultierend aus der Strahlung, die aus der Hemisphäre über dem Instrument einfällt.
INSTALLATON UND FUNKTIONSWEISE INSTALLATION UND FUNKTIONSWEISE Lieferung Überprüfen Sie, ob die Lieferung komplett ist (siehe unten) und dokumentieren Sie eventuelle Transportschäden. Sollte ein Transportschaden vorliegen, muss dieser unverzüglich dem Transporteur gemeldet werden. Sollte die Lieferung nicht komplett sein, muss Ihr Lieferant informiert werden, um die Vervollständigung der Lieferung, die Reparatur oder den Ersatz der Geräte veranlassen zu können.
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INSTALLATON UND FUNKTIONSWEISE Überprüfen Sie das Trocknungsmittel und ersetzen Sei es bei Bedarf, z. B. nach einer langen Lagerungszeit. 2. Örtlichkeit Idealerweise sollten sich am Einsatzort des Pyrgeometers über dem Sensorelement keine Sichthindernisse befinden. Wenn dies nicht möglich ist, sollte der Standort so gewählt werden, dass sich Sichthindernisse über dem Azimutbereich nicht mehr als 10°...
INSTALLATON UND FUNKTIONSWEISE 4. Ausrichtung Prinzipiell ist keine spezielle Ausrichtung des Gerätes notwendig. Die “World Meteorological Organization” empfiehlt jedoch, dass die Signalleitung zum nächstgelegenen Pol ausgerichtet wird, um eine eventuelle Erhitzung elektrischer Komponenten zu vermeiden. 5. Nivellierung Für eine genaue Messung der Globalstrahlung ist die exakte Ausrichtung der Thermosäulenoberfläche notwendig.
INSTALLATON UND FUNKTIONSWEISE direkten Einfall von Strahlung auf den Dom bei Sonnenauf- und Sonnenuntergang. Es gibt ihn separat als Zubehör für die CGR-Serie. Der Mast in Abbildung 2 fängt den Bruchteil D/2πS der von der Erdoberfläche reflektierten Strahlung ab. Im ungünstigsten Fall (Sonne im Zenit) vermindert der Pyrgeometerschatten das Signal um den Faktor R Hier eine Daumenregel:...
INSTALLATON UND FUNKTIONSWEISE 2.2.5 Installation zur Messung der Langwellenstrahlungsbilanz Ein Nettopyrgeometer misst beides, die nach unten gerichtete atmosphärische Langwellenstrahlung und die nach oben gerichtete Langwellenstrahlung ausgehend von der Erdoberfläche. Es besteht aus zwei CGR Pyrgeometern und einer entsprechenden Montageplatte. Wird das CGR3 verwendet, können zwei dieser Geräte einfacherweise Rückseite an Rückseite montiert und das ganze mit einem optionalen Montagestab versehen werden.
INSTALLATON UND FUNKTIONSWEISE Vorzugsweise sollte das Pyrgeometer mittels seiner Nivellierschrauben oder des Montagestabes auf einer metallenen Unterlage mit guter Erdung (z. B. durch einen Blitzableiter) befestigt werden. Die Kabelabschirmung ist durch den Steckverbinder an das Aluminiumgehäuse des Sensors angeschlossen. Die Abschirmung am Kabelende kann dann an die Erdung des Anzeigegerätes angeschlossen werden.
INSTALLATION UND FUNKTIONSWEISE Uemf Formel 1 − ⋅ ⋅ = nach unten gerichtete atmosphärische Langwellenstrahlung [W/m Nettostrahlung (Differenz zwischen der nach unten Uemf gerichteten atmosphärischen Langwellenstrahlung und der nach oben gerichteten Strahlung des CGR4 Sensors [W/m²] − ⋅ ⋅ = nach oben gerichtete Strahlung des CGR4 Sensors [W/m Es ist zu beachten, dass der Quotient für die Nettostrahlung (Uemf / S) meistens negativ ist, was besagt, dass die nach unten gerichtete atmosphärische Langwellenstrahlung geringer ist als die nach oben...
INSTALLATION UND FUNKTIONSWEISE Atmosphäre T nach unten gerichtete Strahlung (relativ hoher Wert) nach oben gerichtete Strahlung Nettostrahlung (0 bis -5 W/m Edoberfläche T > T earth Abbildung Bedingungen bei wolkenverhangenem Himmel 2.4.2 Klarer Himmel Die Bedingungen bei klarem Himmel unterscheiden sich vom wolkenverhangenen Himmel dadurch, dass der Wärmeverlust durch das atmosphärische Fenster relativ hoch ist.
INSTALLATION UND FUNKTIONSWEISE 2.4.3 Messungen an einem sonnigen Tag Das CGR4 unterscheidet sich von allen anderen Pyrgeometern dadurch, dass es bei Tageslicht und an sonnigen Tagen genaue Messungen erlaubt, ohne dass ein Beschattungssystem notwendig ist. Durch seine einzigartige Konstruktion beträgt die Fensteraufheizung trotz einer Solarstrahlung von bis zu 1000 weniger als 4 W/m in der Gesamtmessung des nach unten gerichteten Strahlungsflusses.
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INSTALLATION UND FUNKTIONSWEISE Beim CGR4 rechnet Kipp & Zonen mit Maximalunsicherheiten von 2% bei den stündlichen und 1% bei den täglichen Gesamtwerten Diese verbleibenden Fehler können noch weiter reduziert werden, wird bei der Kalkulation der Empfindlichkeitsfaktor des Pyrgeometers berücksichtigt, und werden vorherrschende Bedingungen und Korrekturen für die Auswirkung gewisser Parameter wie Temperaturabhängigkeit und Nichtlinearität mit einbezogen.
INSTALLATION UND FUNKTIONSWEISE Wartung Einmal installiert, benötigt das Pyrgeometer nunmehr wenig Wartung. Der Dom / das Fenster muss regelmäßig kontrolliert und gesäubert werden, idealerweise jeden Morgen. In klaren, windlosen Nächten senkt sich, aufgrund des Austausches infraroter Strahlung mit dem kalten Himmel, die Temperatur des Doms / des Fensters horizontal montierter Pyrgeometer bis hin zu dem Lufttemperaturpunkt, an dem Tau entsteht (die tatsächliche Himmelstemperatur kann bis 30°C unter derjenigen der Erde liegen).
GRUNDKOMPONENTEN DER PYRGEOMETER GRUNDKOMPONENTEN DER PYRGEOMETER Das Sensorelement der Kipp & Zonen CGR Pyrgeometer basiert auf einem passiven Wärmefühler und wird Thermosäule genannt. Obwohl sich die Sensorelemente je nach Modell unterscheiden, funktionieren alle CGR Pyrgeometer nach demselben Prinzip. Die Thermosäule reagiert auf die Gesamtenergie, die von der schwarzen (spektral nicht-selektiven) Oberflächenbeschichtung absorbiert wird und erwärmt sich.
GRUNDKOMPONENTEN DER PYRGEOMETER Silizium-Fenster Die Innenseite des Silizium-Doms / -Fensters ist mit einem Interferenzfilter versehen, der die langwellige Strahlung zum Sensorelement durchlässt, aber die kurzwellige Strahlung blockiert. Das Material des Doms und der sog. “Blindfilter” bestimmen den Spektralbereich des Pyrgeometers. Das Silizium-Fenster lässt atmosphärische Langwellenstrahlung bis zu ca.
GRUNDKOMPONENTEN DER PYRGEOMETER des Instrumentes ist die schwarze Beschichtung eines der wichtigsten und auch empfindlichsten Teile eines Pyrgeometers. Sie gewährleistet die beste Stabilität über einen langen Zeitraum und unter allen meteorologischen Bedingungen. Temperatursensor Der Gehäusetemperatursensor ist ein entscheidender Teil des Pyrgeometers und wird für die Berechnung der nach unten gerichteten Langwellenstrahlung benötigt.
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GRUNDKOMPONENTEN DER PYRGEOMETER Das speziell für die Kipp & Zonen Instrumente angefertigte Signalkabel ist rauscharm und für den kleinen Spannungsausgang der Thermosäule oder eines Temperatursensors konzipiert. Die Abschirmung des Kabels ist an das Metallgehäuse des Steckverbinders gekoppelt und sollte vorzugsweise an die Erdung des Auswertegerätes angeschlossen werden. Die Kabel sind vorkonfektioniert und in verschiedenen Längen erhältlich.
Siliziumfensters und die Beschichtungen bestimmt. Die Anwendung erfolgt vorrangig zur Messung der nach unten gerichteten atmosphärischen Langwellenstrahlung, die sich hauptsächlich im Spektralbereich von 4,5 bis 42 µm befindet. CGR 4 TRANSMISSION DES FENSTERS Wellenlänge [µm] Spektraleigenschaften des Pyrgeometerfensters Abbildung Die Atmosphäre ist durchlässig für Langwellenstrahlung, die von der Erdoberfläche in bestimmten...
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN DER PYRGEOMETER Wenn man die Erde vom Weltraum aus betrachtet, sieht man im Bereich von 8 bis 14 µm einen Schwarzkörper mit einer Temperatur von 14 °C und außerhalb dieses Wellelängenbereiches dasselbe mit – 60 °C. Umgekehrt kann man bei klarem Himmel den Weltraum im selben Spektralbereich sehen. Empfindlichkeit Die Empfindlichkeit der Thermosäule des Radiometers wird hauptsächlich durch die physikalischen Eigenschaften des Sensorelementes bestimmt.
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN DER PYRGEOMETER Temperaturabhängigkeit Die Änderung der Empfindlichkeit eines Pyrgeometers im Verhältnis zur Umgebungstemperatur ergibt sich durch die thermodynamischen Eigenschaften der Gerätekonstruktion. Die Temperaturabhängigkeit wird als prozentuale Abweichung im Vergleich zur kalibrierten Empfindlichkeit bei +20 °C angegeben. Das CGR4 ist mit passiven elektrischen Kompensationsschaltungen ausgestattet, um diesen Effekt zu minimieren.
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN DER PYRGEOMETER Bei klarem Himmel fällt die direkte Solarstrahlung hauptsächlich aus einer Richtung ein, so dass sich für einen hemisphärisch geformten Dom mindestens drei äquidistante Thermistoren empfehlen, um die durchschnittliche Domtemperatur ermitteln zu können. Die Dom- / Fenster-Thermistoren sollten sorgfältig auf den Gehäusethermistor abgestimmt werden, da Berechnungen aus der Temperaturdifferenz zwischen den Thermistoren vorzunehmen sind.
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN DER PYRGEOMETER Eigenschaft des Gerätes selber, nicht auf die Tatsache, dass das Sichtfeld des Gerätes am Montagefeld nicht durch Sichthindernisse verbaut sein sollte. Für Anwendungen, die eine weniger hohe Genauigkeit erfordern, genügt auch ein Pyrgeometer mit flachem Silizium-Fenster und einem typischen Sichtfeld von 150°, wie z. B. das CGR3. 4.12 Richtungsverhalten Die Intensität einer Strahlung, die von einem bestimmten Zenitpunkt auf eine ebene, horizontale Fläche...
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN DER PYRGEOMETER 4.16 Umwelt Die CGR Pyrgeometer sind für den Außeneinsatz unter jeglicher Wetterbedingung konzipiert. Sie entsprechen der Schutzklasse IP 67 und ihre solide mechanische Konstruktion ist innerhalb der für die Geräte zulässigen Parameter für alle Wetterbedingungen geeignet. 4.17 Messunsicherheit Die Messunsicherheit kann als maximale stündliche oder tägliche Abweichung von der „absoluten...
KALIBRIERUNG KALIBRIERUNG Kalibrierprinzip Idealerweise sollte ein Radiometer immer ein konstantes Verhältnis vom Spannungsausgang zum absoluten Strahlungsniveau aufweisen. Dieses Verhältnis wird als die Empfindlichkeit (S ) oder das ensitivity Ansprechvermögen bezeichnet. Der Empfindlichkeitsfaktor eines jeden Pyrgeometers ist individuell. Beim CGR4 wird er im Freien anhand eines Vergleichs mit einem Referenz-CGR4 Pyrgeometer ermittelt.
KALIBRIERUNG Kipp & Zonen hat für jeden Radiometertyp zwei Referenzgeräte. Diese Referenzgeräte werden abwechselnd im Jahresturnus zum Weltstrahlungszentrum zur Kalibrierung geschickt, so dass es bei der Fertigung und Kalibrierung in Delft keine Unterbrechungen gibt. Rekalibrierung Die Empfindlichkeit von Radiometern ändert sich im Laufe der Zeit. Daher empfiehlt sich die regelmäßige Rekalibrierung der Sensoren alle zwei Jahre.
CGR MODELLE CGR MODELLE Die CGR Serie umfasst 2 Modelle, das CGR3 und das CGR4. Die mechanische Konstruktion des CGR3 unterscheidet sich von der des CGR4 dadurch, dass es ein flaches Siliziumfenster, ein kleineres Gehäuse und keine Trocknungspatrone hat (das Gehäuse ist komplett versiegelt). Die Eigenschaften und Spezifikationen der CGR4 Pyrgeometer sind in diesem Kapitel aufgeführt.
CGR MODELLE Die spezifischen Eigenschaften des CGR 4 sind: Empfindlichkeit gegenüber Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 4,5 bis 42 µm. Äußerst geringer Offset durch Fensteraufheizung. 180 ° Sichtfeld mit guter Kosinus-Aufnahme. Diamantähnliche Beschichtung als optimaler Schutz vor widrigen Umwelteinflüssen. Geringe Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit.
HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN (FAQ´S) HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN (FAQ´S) Die am häufigsten gestellten Fragen sind hierunter aufgelistet. Für einen Update können Sie auch die Kipp & Zonen Webseite besuchen: http://www.kippzonen.com Was sind die typischen Werte für die nach unten gerichtete, atmosphärische Langwellenstrahlung? Bedeckter Klarer Himmel...
STÖRUNGSBESEITIGUNG STÖRUNGSBESEITIGUNG Nachfolgend eine Anleitung zur Überprüfung des Sensors, wenn dieser nicht korrekt funktioniert. Störungsbeseitigung: Kein oder ein gestörtes Ausgangssignal: Überprüfen Sie die Kabel, ob diese richtig an das Auswertegerät angeschlossen sind. Überprüfen Sie den Dom, ob er sauber ist. Wenn im Inneren des Domes Feuchtigkeit zu erkennen ist, muss das Trocknungsmittel erneuert werden.
ANHANG I ANHANG I RADIOMETRISCHE TERMINOLOGIE Begriff Erklärung Azimutwinkel Horizontaler Winkel (0-360°) Einfallswinkel Winkel der aus dem Zenit einfallenden Strahlung (Vertikal) Kosinusverhalten Sensorverhalten nach dem Kosinusgesetz Gesamteinstrahlung auf eine horizontale Fläche (Diffus + Direkt ⋅ cos α) Globale Solarstrahlung Strahlungsstärke Strahlungsflussdichte (W/m2) Langwellige Strahlung Strahlung mit Wellenlängen >...
ANHANG II ANHANG II 10K THERMISTOR SPEZIFIKATIONEN YSI Thermistor 44031 - Widerstand im Verhältnis zur Temperatur in °C und °F YSI 44031 Temperatur vs. Widerstand Temperatur Widerstand Temperatur Wideratand Temperatur Widerstand [ °C ] [ °F ] [ Ohm ] [ °C ] [ °F ] [ Ohm ]...
ANHANG III ANHANG III PT-100 SPEZIFIKATIONEN Pt-100 – Widerstand im Verhältnis zur Temperatur in ºC und ºF Pt-100 Temperatur vs. Widerstand Temperatur Widerstand Temperatur Widerstand Temperatur Widerstand [ °C ] [ °F ] [ Ohm ] [ °C ] [ °F ] [ Ohm ] [ °C ] [ °F ]...
ANHANG IV ANHANG IV LISTE DER WELT- UND REGIONALEN STRAHLUNGSZENTREN Weltstrahlungszentrum Das Weltstrahlungszentrum, in dem Pyrgeometer kalibriert werden können: Physikalisch-Meterologisches Observatorium Dorfstrasse 33 CH-7260 Davos Dorf Schweiz Website: www.pmodwrc.ch Bedienungsanleitung CGR4...
ANHANG V ANHANG V REKALIBRIERUNGSSERVICE Pyranometer, Albedometer, Pyrgeometer, UV-Radiometer & Sonnenscheindauersensoren Die Kipp & Zonen Strahlungsmessgeräte entsprechen den meisten internationalen Standards und Anforderungen. Um die einwandfreie Funktion der Geräte zu gewährleisten, wird die regelmäßige Rekalibrierung, mindestens einmal alle 2 Jahre, empfohlen. Diese den höchsten Standards entsprechenden Kalibrierungen können kostengünstig direkt bei Kipp &...
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REKALIBRIERUNGSFORMULAR NAME: _________________________________________________________________________ FIRMA / INSTITUT: _________________________________________________________________________ ADRESSE: _________________________________________________________________________ PLZ / ORT: _________________________________________________________________________ LAND: _________________________________________________________________________ TELEFON: _________________________________________________________________________ FAX: _________________________________________________________________________ Bitte senden Sie mir die Preise für Rekalibrierungen Ich möchte folgendes Gerät kalibrieren lassen Typ / Modell: Menge Gewünschte Lieferzeit Ich beabsichtige, die Instrumente zu folgendem Zeitpunkt einzusenden: .
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REKALIBRIERUNGSFORMULAR NAME: _________________________________________________________________________ FIRMA / INSTITUT: _________________________________________________________________________ ADRESSE: _________________________________________________________________________ PLZ / ORT: _________________________________________________________________________ LAND: _________________________________________________________________________ TELEFON: _________________________________________________________________________ FAX: _________________________________________________________________________ Bitte senden Sie mir die Preise für Rekalibrierungen Ich möchte folgendes Gerät kalibrieren lassen Typ / Modell: Menge Gewünschte Lieferzeit Ich beabsichtige, die Instrumente zu folgendem Zeitpunkt einzusenden: .
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Our customer support remains at your disposal for any maintenance or repair, calibration, supplies and spares. Für Servicearbeiten und Kalibrierung, Verbrauchsmaterial und Ersatzteile steht Ihnen unsere Customer Support Abteilung zur Verfügung. Notre service 'Support Clientèle' reste à votre entière disposition pour tout problème de maintenance, réparation ou d'étalonnage ainsi que pour les accessoires et pièces de rechange.