Pirgeometri - RG Messtechnik

Pirgeometri
PER LE MISURE PRECISE DELLA RADIAZIONE NEL LONTANO INFRAROSSO
Misura la radiazione termica in ingresso proveniente dal cielo e dalle nubi
Misura la radiazione termica in uscita dal suolo
Utilizzato in tutto il mondo per la meteorologia, l’idrologia e la ricerca sul clima
Prestazioni affidabili in qualsiasi condizione climatica
Facile da trasportare per un uso sul campo
Introduzione
Scelta del pirgeometro
La radiazione proveniente dal sole si trova principalmente
nell’intervallo di lunghezza d’onda delle ‘onde corte’ che va da
300 a 4000 nm (4 µm) e che comprende il visibile e
l’ultravioletto. Una porzione di questa radiazione, assorbita da
nubi, aerosol e molecole presenti in atmosfera, si scalda ed
emette radiazione ad ‘onde lunghe’. Questa è l’energia termica
del lontano infrarosso (FIR), nelle lunghezze d’onda che vanno
da 4.5 µm a oltre 40 µm. Entrambe le radiazioni, a onda lunga e
a onda corta, raggiungono la superficie terrestre, dove poi una
parte viene riflessa e la restante parte scalda la superficie
terrestre. La Terra irradia indietro nell’atmosfera energia
termica a onde lunghe.
Un pirgeometro fornisce una tensione che è proporzionale
allo scambio radiativo tra lo strumento e il cielo (o il suolo),
nel suo campo di vista. Il segnale in uscita rilevato può
essere sia positivo che negativo.
La relazione tra radiazione a onde lunghe e quella a onde corte, in
ingresso ed in uscita, rappresenta il ‘Bilancio Energetico’. La
radiazione a onde corte viene misurata con un piranometro
mentre la radiazione ad onde lunghe viene misurata con un
pirgeometro.
I pirgeometri Kipp & Zonen soddisfano i requisiti
dell’Organizzazione Mondiale della Meteorologia e sono
pienamente riconducibili al Gruppo di Standard Mondiale
sull’Infrarosso (WISG) a Davos, Svizzera, dove il sensore
CGR 4 della Kipp & Zonen fa parte del gruppo.
Applicazioni
I pirgeometri CGR sono stati sviluppati per un uso in qualsiasi
tipo di condizione ambientale, dall’Antartico ai deserti. Sono
installati in tutto il mondo per scopi di meteorologia, idrologia,
ricerca sul clima e agricoltura, laddove è obbligatorio rilevare
misure esatte del bilancio energetico della radiazione. I
pirgeometri Kipp & Zonen sono stati progettati per avere una
lunga vita operativa e una manutenzione semplice.
Il CGR 3 si accompagna al piranometro CMP 3. Dispone di
una finestra in silicio piatta che fornisce un campo di vista
di 150 °. Le piccole dimensioni e la costruzione sigillata
fanno di questo strumento la scelta ideale per un uso in
agricoltura e orticoltura. Un asta di montaggio con innesto
filettato è disponibile per una più facile installazione.
Ad esempio, se il cielo è più freddo del piregometro, lo
strumento irradierà energia verso il cielo e l’uscita avrà
segno negativo.
Per calcolare la radiazione FIR in ingresso o in uscita, è
necessario conoscere la temperatura dell’alloggio dello
strumento vicino al rilevatore, ed i dati devono essere
registrati simultaneamente con il segnale del rilevatore.
I pirgeometri della serie CGR della Kipp & Zonen utilizzano
delle finestre al silicio per trasmettere la radiazione
infrarossa e queste hanno un rivestimento di pellicola
sottile interna che blocca la radiazione solare a onde corte,
impedendo a queste di raggiungere il rilevatore a termopila
a banda larga.
Lo strumento ha una bolla di livellamento integrata, ed uno
schermo parasole bianco impedisce allo strumento di
surriscaldarsi. Il connettore impermeabile ha contatti
placcati in oro ed è equipaggiato con cavo da 10m di serie,
per la trasmissione del segnale di alta qualità. I pirgeometri
sono equipaggiati con un sensore per la temperatura
interna, un termistore 10 K (o in opzione un Pt-100).
Gli strumenti non hanno bisogno di essere alimentati e
vengono forniti con certificati di calibrazione riconducibili
al WISG. Il modello più appropriato per una specifica
applicazione dipende dal livello di accuratezza e delle
prestazioni desiderate.
Il CGR 4 è il miglior pirgeometro attualmente disponibile, e
viene scelto per un impiego in campo scientifico o per le reti
di monitoraggio della radiazione solare di alto livello come
ad esempio la Rete di Base della Radiazione Superficiale
(BSRN) dell’Organizzazione Mondiale per la Meteorologia. Il
sensore CGR 4 viene utilizzato insieme con i piranometri
CMP 11, CMP 21 e CMP 22.
Il CGR 4 ha una cupola in silicio specificatamente progettata
per fornire un campo di vista di 180 ° ed ha un rivestimento
esterno in carbonio rigido per regolare la risposta spettrale e
per fornire una superficie di protezione in più. Il rilevatore
viene compensato per i cambiamenti di sensibilità dovuti
alle variazioni di temperatura.
Tutti i pirgeometri solitamente utilizzano materiali per la
finestra sensibili agli infrarossi, che assorbono una grande parte
della radiazione a onda corta. La finestra si surriscalda e crea
una deviazione nelle letture. Per una maggior precisione, di
norma è necessario ombreggiare il pirgeometro dalla radiazione
solare diretta, per minimizzare questo effetto. Tuttavia, la
progettazione unica del CGR 4 riduce a livelli trascurabili la
deviazione causata dal surriscaldamento della cupola (in
particolar modo quando lo strumento è ventilato), eliminando la
necessità di dover misurare la temperatura della cupola o di
dover ombreggiare la stessa.
Costruzione di un sistema
Le capacità di un sistema di pirgeometri Kipp & Zonen può
essere estesa con una vasta gamma di prodotti e accessori
compatibili. Si prega di far riferimento al sito internet
www.kippzonen.com per ulteriori informazioni sui seguenti
prodotti.
Unità di Ventilazione
L’unità di ventilazione CVF 3 è stata progettata per essere
utilizzata non solo con tutti i piranometri della serie CMP, ma
anche con il pirgeometro CGR 4. La ventilazione aiuta a
mantenere pulita la cupola e riduce la compensazione termica
infrarossa stabilizzando la temperatura della cupola stessa. I
due livelli di riscaldamento possono essere impiegati per
rimuovere gocce di pioggia, rugiada, gelo o neve.
Inseguitore Solare
Gli inseguitori solari SOLYS 2 e 2AP sono strumenti affidabili
che vengono utilizzati, in qualsiasi condizione climatica, per
puntare con precisione un pireliometro verso il Sole, per la
misura della radiazione diretta. L’aggiunta dell’assemblaggio
per l’ombreggiamento, due piranometri (di cui uno
ombreggiato) e un pirgeometro CGR 4 (ombreggiato) ad un
inseguitore solare è conforme ai requisiti di una stazione base
della Rete Base di Radiazione Superficiale (BSRN).
Unità di Acquisizione Dati
Kipp & Zonen dispone di una gamma di prodotti per la
registrazione dei dati da utilizzarsi con i pirgeometri della
serie CGR.
Amplificatori di segnale
I Pirgeometri hanno segnali di uscita bassi in mV. L’AMPBOX
converte questi segnali in segnali standard industriali nel loop
di corrente da 4 - 20 mA, fornendo un’uscita definita in W/m².
Lo zero viene compensato per consentire le letture negative.
L’amplificazione viene consigliata per gli ambienti rumorosi,
per un uso con apparecchiature di acquisizione dati con ingressi
ad alto livello ed in presenza di cavi molto lunghi (> 100 m).
Piastre di Montaggio
Kipp & Zonen offre due piastre di montaggio adatte per tutti e
due i pirgeometri della serie CGR. CMF 1 è una piccola piastra
circolare con asta integrata per un’installazione dei pirgeometri
rivolto verso l’alto e/o verso il basso. CMF 2 è la versione più
grande che può essere anche utilizzata per l’installazione del
CGR 4 equipaggiato con l’unità di ventilazione CVF 3.
Radiometro Netto a Onda Lunga
La radiazione netta a onda lunga può essere calcolata
utilizzando due pirgeometri, uno rivolto verso l’alto ed uno
rivolto verso il basso. Il CGR 3 è specificatamente progettato
per far sì che due strumenti possano essere installati base su
base e sono equipaggiati con l’asta di installazione opzionale.
In questo caso la temperatura dei pirgeometri sarà la stessa ed
è quindi irrilevante ai fini del calcolo della radiazione netta.
Ø 50 mm
68.3 mm
76.5 mm
Ø 30 mm
Ø 150 mm
Ø 110 mm
Specifiche
CGR 3
CGR 4
Tempo di risposta (95 %)
< 18 s
< 18 s
Non-stabilità (cambio/anno)
<1%
<1%
Non-linearità (-250 a 250 W/m²)
<1%
<1%
Scostamento per riscaldamento della
finestra (con radiazione solare 1000 W/m²)
< 15 W/m²
< 4 W/m²
Dipendenza della sensibilità
dalla temperatura
<5%
(-10 °C a +40 °C)
<1%
(-20 °C a +50 °C)
Sensibilità
5 a 15 µV/W/m²
5 a 15 µV/W/m²
Temperatura di funzionamento
-40 °C a +80 °C
-40 °C a +80 °C
Campo di vista
150 °
180 °
Intervallo spettrale (50 % punti)
4.5 a 42 μm
4.5 a 42 μm
Radiazione (netta)
-250 a 250 W/m²
-250 a 250 W/m²
Gli strumenti CGR hanno di serie un cavo da 10 m. In opzione hanno cavi da 25 m e 50 m
Di serie hanno il termistore 10 K (YSI 44031) o in opzione hanno il sensore per la temperatura Pt-100
In molte condizioni le uscite dei pirgeometri CGR sono negative e devono essere impiegati appropriati apparecchi per la raccolta dati
Nota: Le specifiche indicate sono nel peggiore dei casi e/o valori massimi
Kipp & Zonen B.V.
Delftechpark 36, 2628 XH Delft
P.O. Box 507, 2600 AM Delft
The Netherlands
T: +31 (0) 15 2755 210
F: +31 (0) 15 2620 351
[email protected]
www.kippzonen.com
Distributore per Germania e Svizzera
Gengenbach Messtechnik
Heinrich-Otto-Straße 3
D-73262 Reichenbach / Fils
Deutschland
T: +49 (0)7153 9258-0
F: +49 (0)7153 9258-160
[email protected]
www.rg-messtechnik.de
4414305-V1101-I
FIRMENSITZ
Kipp & Zonen B.V.si riserva il diritto di modificare le specifiche dei sensori descritti in questo documento senza previo avviso