في ظل التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا اليوم، تُعدّ أجهزة الاستشعار المختلفة بمثابة "أبطال خلف الكواليس"، حيث تُوفّر، في صمت، دعمًا أساسيًا للبيانات في العديد من المجالات. ومن بينها، تلعب أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي دورًا لا غنى عنه في العديد من الصناعات بفضل قدراتها الدقيقة على قياس الإشعاع الشمسي.
مستشعرات الإشعاع الشمسي، في جوهرها، هي أجهزة دقيقة تُستخدم لقياس الإشعاع الشمسي والطاقة الشمسية. وتتمثل مهمتها الأساسية في تحويل الإشعاع الشمسي المُستقبَل إلى أشكال أخرى من الطاقة يسهل قياسها، كالحرارة والكهرباء، بأقل قدر ممكن من الفقد. وتتيح لنا عملية التحويل هذه، التي تُشبه "سحرًا" دقيقًا للطاقة، استكشاف أسرار الإشعاع الشمسي.
من وجهة نظر المؤشرات الفنية، يُظهر مستشعر الإشعاع الشمسي أداءً ممتازًا. يبلغ قطر المستشعر الشائع 100 مم وارتفاعه الإجمالي 100 مم. نطاق اختباره واسع جدًا، ويمكن أن يصل إلى 0 ~ 2500 واط / م². من حيث الحساسية، يمكن أن تصل إلى 7 ~ 14 ميكروفولت / (واط · م⁻²) والمقاومة الداخلية حوالي 350 أوم. من حيث وقت الاستجابة، فهو أسرع، ويمكن إكمال التقاط تغيرات الإشعاع الشمسي في ≤ 30 ثانية (99٪). يتم التحكم في الاستقرار والخطأ غير الخطي عند ± 2٪، ويصل مستوى الدقة إلى 2٪، وتكون استجابة جيب التمام ≤ ± 7٪ عندما تكون زاوية ارتفاع الشمس 10 درجات، ونطاق خصائص درجة حرارة التشغيل من -20 درجة مئوية إلى + 70 درجة مئوية، ويمكن أن يصل خرج الإشارة إلى 0 ~ 25 مللي فولت (إذا كان مزودًا بجهاز إرسال تيار dl-2، فيمكنه أيضًا إخراج إشارة قياسية 4 ~ 20 مللي أمبير). تتيح معلمات الأداء الممتازة هذه لمستشعر الإشعاع الشمسي إكمال مهمة القياس بشكل مستقر ودقيق في البيئة المعقدة والمتغيرة.
الإشعاع الشمسي هو المحرك الرئيسي لدوران الغلاف الجوي، وهو ظاهرة طبيعية حيوية على الأرض. يصل الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض بطريقتين: الأولى هي الإشعاع الشمسي المباشر، الذي يمر مباشرة عبر الغلاف الجوي؛ والثانية هي الإشعاع الشمسي المتشتت، أي أن الإشعاع الشمسي الوارد يتشتت أو ينعكس عن السطح. ووفقًا للدراسات، يمتص السطح حوالي 50% من الإشعاع الشمسي قصير الموجة ويتحول إلى إشعاع حراري تحت أحمر. يُعد قياس الإشعاع الشمسي المباشر إحدى أهم مسؤوليات أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي. فمن خلال قياس الإشعاع الشمسي بدقة، يُمكننا فهم مصدر وتوزيع طاقة الأرض، مما يوفر قاعدة بيانات متينة للبحث والتطبيقات في العديد من المجالات.
في التطبيقات العملية، تُستخدم مستشعرات الإشعاع الشمسي على نطاق واسع في العديد من المجالات. ففي مجال استخدام الطاقة الشمسية، تُعدّ أداةً أساسيةً لتقييم إمكانات مواردها وتحسين تصميم وتشغيل أنظمة توليد الطاقة الشمسية. وبفضل البيانات التي توفرها هذه المستشعرات، يستطيع المهندسون تقييم شدة الإشعاع الشمسي بدقة في مناطق وأوقات مختلفة، مما يُمكّنهم من التخطيط الرشيد لموقع وتخطيط محطات الطاقة الشمسية، وتحسين كفاءة واستقرار توليد الطاقة الشمسية. على سبيل المثال، في بعض محطات الطاقة الكهروضوئية الكبيرة، تُركّب مستشعرات إشعاع شمسي عالية الدقة، تُمكّن من رصد تغيرات الإشعاع الشمسي آنيًا، وضبط زاوية وحالة عمل الألواح الكهروضوئية في الوقت المناسب، بما يُحسّن التقاط الطاقة الشمسية ويرفع كفاءة توليد الطاقة.
يُعدّ مجال الأرصاد الجوية جزءًا لا يتجزأ من أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي. فمن خلال تحليل بيانات الإشعاع الشمسي، يُمكن لعلماء الأرصاد الجوية التنبؤ بتغيرات الطقس بدقة أكبر ودراسة اتجاهات المناخ. وبصفته مصدرًا مهمًا للطاقة في نظام مناخ الأرض، فإن للإشعاع الشمسي تأثيرًا عميقًا على درجة حرارة الغلاف الجوي والرطوبة والضغط الجوي وعناصر الأرصاد الجوية الأخرى. وتساعد البيانات الدقيقة والمستمرة التي توفرها أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي العلماء على فهم العمليات الجوية بعمق، وتحسين دقة وموثوقية التنبؤات الجوية. على سبيل المثال، في نماذج التنبؤ العددي بالطقس، تُعد بيانات الإشعاع الشمسي إحدى معلمات الإدخال المهمة، وترتبط دقتها ارتباطًا مباشرًا بدقة محاكاة النموذج لتطور نظام الطقس.
في المجال الزراعي، تلعب مستشعرات الإشعاع الشمسي دورًا فريدًا. يرتبط نمو المحاصيل وتطورها ارتباطًا وثيقًا بالإشعاع الشمسي، وتُعدّ شدة الضوء ومدته المناسبتان شرطين أساسيين لعملية التمثيل الضوئي وتراكم العناصر الغذائية في المحاصيل. يمكن للباحثين الزراعيين والمزارعين استخدام مستشعرات الإشعاع الشمسي لمراقبة الضوء في الحقل، وفقًا لاحتياجات الضوء في مراحل نمو المحاصيل المختلفة، واتخاذ التدابير اللازمة للزراعة والإدارة، مثل الزراعة الكثيفة المناسبة، وضبط شبكات المظلات، وغيرها، لتعزيز النمو الصحي للمحاصيل، وتحسين إنتاجية وجودة المنتجات الزراعية.
في أبحاث شيخوخة مواد البناء وتلوث الهواء، تُعدّ مستشعرات الإشعاع الشمسي ضروريةً أيضًا. إذ يُمكن لمكونات، مثل الأشعة فوق البنفسجية، أن تُسرّع عملية شيخوخة مواد البناء. ومن خلال قياس شدة الإشعاع الشمسي وتوزيعه الطيفي، يُمكن للباحثين تقييم متانة مواد البناء المختلفة تحت تأثيره، وتوفير أساس علمي لاختيار مواد البناء وحمايتها. إضافةً إلى ذلك، يتفاعل الإشعاع الشمسي مع الملوثات في الغلاف الجوي، مما يؤثر على العمليات الكيميائية الجوية وجودة الهواء. تُساعد بيانات مستشعرات الإشعاع الشمسي العلماء على دراسة آلية تكوّن تلوث الهواء وقانون انتشاره، وتُقدّم الدعم لتطوير تدابير فعّالة للوقاية من التلوث ومكافحته.
على سبيل المثال، في المؤتمر الدولي العشرين لاستخدام الطاقة الشمسية في الصين (جينان) والمعرض الرابع لتطبيقات الطاقة الجديدة وتخزين الطاقة في الصين (شاندونغ)، الذي عُقد في الفترة من 5 إلى 7 مارس، عرضت شركة كيون تشونغتيان معدات مراقبة عالية الدقة للبيئة الكهروضوئية من تطويرها الذاتي، بالإضافة إلى حلول ذكية شاملة. ومن بين هذه المعدات، نظام مراقبة الإشعاع الشمسي المتكامل بالتشتت المباشر الكامل، الذي أطلقته الشركة، والذي يُمكّن من تحقيق مراقبة متكاملة للإشعاع الكلي والإشعاع المباشر والإشعاع المتناثر باستخدام جهاز واحد، وقد وصلت دقة القياس إلى مستوى ClassA، مما جذب انتباه العديد من ممثلي شركات الطاقة، وتوصل عدد من الشركات إلى نية التعاون. وتُظهر هذه الحالة بوضوح التطبيقات المبتكرة وإمكانات السوق لتكنولوجيا مستشعرات الإشعاع الشمسي في هذا القطاع.
انظر إلى نظام الرصد التلقائي لإشعاع الطيف الشمسي، هذا المُشعِّع الطيفي الشمسي الذكي يُستخدم في استخدام الطاقة الشمسية، وأبحاث علوم الغلاف الجوي، والزراعة، ومراقبة البيئة، وغيرها من المجالات. يستخدم هذا النظام مزيجًا من مرشح متعدد الأطياف ومُكبِّر حراري، مما يُمكّنه ليس فقط من قياس طاقة الإشعاع بدقة في فترات طيفية مختلفة للشمس، بل أيضًا من قياس الإشعاع الكلي والإشعاع المُشتَّت وبيانات أخرى في آنٍ واحد. يتميز النظام بالعديد من الوظائف المتقدمة، مثل مراقبة بيانات الإشعاع، وأداة جمع البيانات العلمية والتكنولوجية، وتخزين البيانات لاسلكيًا، والتشغيل والصيانة الذكية للبيانات، وحساسية المعايرة الذاتية، والتتبع العالمي، مما يُوفر حلاً مثاليًا لتقييم طاقة الطيف الشمسي طويل الأمد، وموارد الطاقة الشمسية، والأرصاد الجوية في هذا المجال.
بصفته أداة قياس رئيسية، يُقدم مستشعر الإشعاع الشمسي دعمًا قويًا لفهم الإنسان للشمس، واستخدام الطاقة الشمسية ودراسة التغيرات البيئية للأرض بفضل قدرته على القياس الدقيق ومجالات تطبيقه الواسعة. مع التقدم المستمر في العلوم والتكنولوجيا، يُعتقد أن مستشعرات الإشعاع الشمسي ستلعب دورًا أكبر في مجالات أكثر، وستساهم في تعزيز التنمية المستدامة للمجتمع. دعونا نتطلع إلى أن تُنير مستشعرات الإشعاع الشمسي آفاقًا علمية وتكنولوجية أكثر إشراقًا في المستقبل، مما يُساعد البشرية على استكشاف المزيد من المجالات المجهولة وبناء حياة أفضل.
لمزيد من المعلومات حول المستشعر،
يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.
هاتف: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
موقع الشركة:www.hondetechco.com
وقت النشر: ٢٥ مارس ٢٠٢٥