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B. Physikalische Eigenschaften der Pyranometer
B.1 Spektralbereich
Das Spektrum der Solarstrahlung, die auf der Erdoberfläche ankommt, bewegt sich im Wellenlängenbereich zwischen 280 nm
und 4000 nm, und erstreckt sich vom ultravioletten (UV) bis in den Fern-Infrarot (FIR) Bereich. Durch die hervorragenden
Eigenschaften der Glasdome und der schwarzen Beschichtung des Sensorelementes sind die Kipp & Zonen Radiometer der SMP
Serie über einen weiten Spektralbereich gleichmäßig empfindlich. 97 - 98% der Gesamtenergie werden von den
Thermoelementen aufgenommen.
B.2 Empfindlichkeit
Der Empfindlichkeitswert der SMP Pyranometer wird in einen digitalen Ausgang umgewandelt, der bei allen SMP-Sensoren
identisch ist. Die SMP-V Versionen haben alle einen analogen Ausgang von 0 bis 1 Volt für -200 bis 2000 W/m² und die SMP-A
Versionen haben einen Ausgang von 4 bis 20 mA für 0 bis 1600 W/m².
B.3 Ansprechzeit
Jedes Messgerät benötigt einige Zeit, bis es auf eine Änderung der gemessenen Parameter reagiert. So benötigt auch das Radiom-
eter etwas Zeit, um auf Änderungen der eingehenden Strahlung zu reagieren. Diese sog. Ansprechzeit ist normalerweise die Zeit
bis das Ausgangssignal nach einer sprunghaften Änderung der Einstrahlung wieder 95% (manchmal 1/e, 63%) des Endwertes
erreicht hat. Die Ansprechzeit wird durch die physikalischen Eigenschaften der Thermosäule und die Gerätekonstruktion bestim-
mt. Bei den Pyranometern der SMP Serie wird dieser Vorgang digital beschleunigt.
B.4 Nichtlinearität
Die Nichtlinearität eines Pyranometers ist die prozentuale Abweichung der Empfindlichkeit innerhalb eines Strahlungsbereiches
von 0 bis 1000 W/m² im Vergleich zum Einstrahlungsniveau von 500 W/m² bei der Empfindlichkeitskalibrierung. Eine
Wärmekonvektion und der Verlust von Strahlungswärme auf dem schwarzen Sensorelement rufen diesen Nichtlinearitätse ekt
im thermalen Gleichgewicht des Radiometers hervor.
B.5 Tempearturabhängigkeit
Die Änderung der Empfindlichkeit eines Radiometers 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. Die Pyranometer der SMP Serie verfügen über einen
integrierten Temperatursensor, der mittels einer Polynomfunktion 4ter Ordnung die Temperaturdrift aktiv über einen Bereich
von -40 °C bis +70 °C ausgleicht.
B.6 Neigungsfehler
Unter dem Neigungsfehler versteht man die Abweichung von der Empfindlichkeit bei 0° Neigung (exakt horizontal) innerhalb
eines Neigungsbereiches von 0° bis 90° bei 1000 W/m² normaler Einstrahlung. Das Neigungsverhalten ist proportional zur
einfallenden Strahlung. Bei der Anwendung auf geneigten Oberflächen könnte dieser Fehler korrigiert werden, dieser ist aber
an sich unerheblich.
1.0
0.5
0
0
100
200
300
400
500
Wellenlänge [nm]
Solarstrahlungsspektrum auf Meereshöhe
Spektralverhalten von Thermosäulen-Pyranometern (Glasdom)
1000
2000
3000
53
4000
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