辐射表的不确定性
不确定性，非准确性
“准确性”是一个术语，没有特定的国际定义，同时这个术语的使用不是我们所希望的。国际标准组织（ISO）和国际气象组织（WMO）现在只使用“不确定性”来描述在特定环境下的参数的测量。
ISO的” Guide to the Expression of Uncertainty Measurement (GUM)”提供一个标准方法来指明不确定性。总体来讲在Kipp&Zonen的不确定性都是表示在95%的置信水平（K=2），“整体”的不确定性可以使用和的平方根来得到。
太阳辐射的不确定性
大多数的太阳辐射数据都是从热电堆型的总辐射表测量得到，即水平总辐射（GHI），但是这个的“不确定性”如何？测量过程的不确定性的来源是什么,以及如何量化的？
这次我们只针对表的参数和性能表现来讨论这个问题。
首先我们假设所有的总辐射表都正确安装和维护——但并非总是如此！同样我们假设数据的采集、记录和运行都是一些正常，没有任何的问题。同样并非总是如此！
总辐射表的不确定性定义
WMO针对不同参数，分别设置了高限度的误差值，将表分为“中等”，“好”，“高”的总辐射表。同样WMO对每天误差的总和，给出了“可达到的不确定性（95%置信水平）”然而WMO没有就这些误差参数是如何计算得到给出解释。实际上，总体误差的计算不是那么简单的，这可能就是ISO9060：1990为什么没给出参数的原因。
|
ISO 9060:1990 |
二级 |
一级 |
次基准级 |
|
|
Ref.No. |
技术参数 |
Lower |
→ |
Higher |
|
1 |
响应时间 (95 %) |
< 60 s |
< 30 s |
< 15 s |
|
2 |
零点漂移 |
|||
|
(a) 响应200W/m2净辐射时 (通风如果必要) |
±30 W/m² |
±15 W/m² |
±7 W/m² |
|
|
(b) 响应 5K/小时空气温度变化时 |
±8 W/m² |
±4 W/m² |
±2 W/m² |
|
|
3a |
非稳定性 每年响应率百分比改变 |
±3.0 % |
±1.5 % |
±0.8 % |
|
3b |
非线性 在500 W/m²时响应偏离 在100 W/m² to 1000 W/m²环境内 |
±3 % |
±1 % |
±0.5 % |
|
3c |
方向响应 (成束辐射) 各方向成束辐射1000 W/m²垂直入射时产生的误差 |
±30 W/m² |
±20 W/m² |
±10 W/m² |
|
3d |
光谱灵敏度 在 0.35 μm 到 1.5 μm之内光谱吸收和光谱透射的百分比偏离 |
±10% |
±5% |
±3% |
|
3e |
温度响应 50 K温度变化时，百分比偏离 |
8% |
4% |
2% |
|
3f |
倾斜响应 在1000W/m²辐射时，从0°到90°角度的百分比偏离 |
±5% |
±2% |
±0.5% |
下面我们比较一下Kipp&Zonen产品的参数
KIPP & ZONEN 产品不确定性
|
不确定性来源 |
CMP3 |
SMP3 |
CMP6 |
C/SMP10 C/SMP11 C/SMP21 |
C/SMP22 |
|
零点漂移 a) |
1.5 % |
1.5 % |
1.2 % |
0.7 % |
0.3 % |
|
零点漂移b) |
0.3 % |
0.3 % |
0.3 % |
0.1 % |
0.1 % |
|
非线性 |
1.0 % |
1.0 % |
1.0 % |
0.2 % |
0.2 % |
|
方向响应 |
2.0 % |
2.0 % |
2.0 % |
1.0 % |
0.5 % |
|
光谱灵敏度 |
0.1 % |
0.1 % |
0.1 % |
0.1 % |
0.1 % |
|
温度响应 |
5.0 % |
2.5 % |
4.0 % |
1.0 % |
0.5 % |
|
倾斜响应 (与GHI不相关) |
(1.0 %) |
(1.0 %) |
(1.0 %) |
(0.2 %) |
(0.2 %) |
|
典型日均不确定性 – 水平总辐射 |
5.7 % |
3.7 % |
4.7 % |
1.6 % |
0.8 % |
|
典型日均不确定性– 垂直倾斜 |
5.8 % |
3.8 % |
4.8 % |
1.6 % |
0.8 % |
这些日均不确定性的数据实际上是最糟情况下的数据值，同时在中纬度、非极端气候条件下，整年数据都可以保持到这样的水平。
标定的不确定性
所有总辐射表的仪器标签和校准证书都给出了日均不确定性。因此在2年以内的标定系数和证书都是有效的。根据WRR（world Radiometric Reference）也给出了辐射表标定的绝对不确定性。
典型的标定不确定性在95%置信度：
• C/SMP3 二级 4%
• C/SMP6 一级 3%
• C/SMP10/11/21 次基级 1.5%
• C/SMP22 次基级 1%
在每个辐射表的标定证书上给出了确切的数值。
保持玻璃罩干净
如果使用的辐射表的不确定性在每日的测量中占到2%或以下，则不需要太多的去清洁玻璃外罩，如果大于2%，则需要进行清洁。
露水、雨滴会吸收和散射辐射，雾，雪会对辐射产生高度反射作用，灰尘、砂砾会阻止辐射到达探测器，也可能粘到球罩上，从而形成较厚的阻挡层。大气污染物在球罩上会衰减辐射，同时也会改变到达探测器的辐射光谱。但是现场并不是有专门的来每天负责清洁辐射表，所以有什么办法解决呢？
我们推荐使用CVF4通风罩，通过CAD流体模拟软件设计和真实测试，得到的结果相比CVF3都具有显著的改进和提升。CVF4风扇会在球罩表面产生气流如图，气流可以使将玻璃球罩表面的尘埃，砂砾等吹开，同时气流还能对沉积和露水蒸发和雨滴形成一个屏障层空气，可以持续的保持表面清洁。风扇使用12V直流电供电，功率为5W，转速可控。
下图为CVF4气流模型
下图为在极端的融霜、降雪的环境CVF4的12V/5.5w的加热器的表现
所以在使用中，我们推荐有条件的现场，或是对数据要求十分严格的场合或是无人值守站，推荐使用CVF4来降低维护因素对辐射表不确定性的影响，以保持辐射表好的表现，从而使数据更加准确、可靠。
