ไพราโนมิเตอร์ (มาจากภาษากรีก πῦρ (pyr) ' ไฟ'และἄνω (ano) ' เบื้องบน, ท้องฟ้า' ) เป็น แอคติโนมิเตอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้สำหรับวัดความเข้มของแสงอาทิตย์บนพื้นผิวระนาบ และได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดความหนาแน่นของฟลักซ์ รังสีแสงอาทิตย์ (W/m² ⁾จากซีกโลกด้านบนในช่วงความยาวคลื่น 0.3 μm ถึง 3 μm

โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานในการทำงาน อย่างไรก็ตาม การพัฒนาทางเทคนิคในปัจจุบันได้รวมถึงการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในเครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์ ซึ่งจำเป็นต้องใช้พลังงานภายนอก (ในระดับต่ำ) (ดูตัวอย่างเซ็นเซอร์วัดการไหลของความร้อน )

รังสีจาก ดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นผิวโลกมีช่วงความยาวคลื่นประมาณ 300 นาโนเมตร ถึง 2800 นาโนเมตร การวัดค่าความเข้มของรังสีจะมีระดับความไวต่อสเปกตรัมที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องวัดรังสีที่ใช้

ในการวัดความเข้ม ของแสงอาทิตย์ ตามคำจำกัดความแล้ว จำเป็นต้องให้การตอบสนองต่อรังสี "ลำแสง" แปรผันตามค่าโคไซน์ของมุมตกกระทบ ซึ่งจะทำให้ได้การตอบสนองเต็มที่เมื่อรังสีจากแสงอาทิตย์ตกกระทบเซ็นเซอร์ในแนวตั้งฉาก (ตั้งฉากกับพื้นผิว ดวงอาทิตย์อยู่ตรงจุดสูงสุด มุมตกกระทบ 0°) การตอบสนองเป็นศูนย์เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ตรงขอบฟ้า (มุมตกกระทบ 90° มุมจุดสูงสุด 90°) และการตอบสนอง 0.5 ที่มุมตกกระทบ 60° ดังนั้น ไพราโนมิเตอร์จึงควรมีการตอบสนองแบบ "ทิศทาง" หรือ "การตอบสนองแบบโคไซน์" ที่ใกล้เคียงกับลักษณะโคไซน์ในอุดมคติมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

ตามคำจำกัดความที่ระบุไว้ใน ISO 9060 ^{[ 1 ]}สามารถจำแนกไพราโนมิเตอร์ได้ 3 ประเภทและจัดกลุ่มเป็น 2 เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน ได้แก่ เทคโนโลยี เทอร์โมไพล์และเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอน

ความไวต่อแสง หรือที่เรียกว่า ' การตอบสนองเชิงสเปกตรัม'นั้นขึ้นอยู่กับชนิดของไพราโนมิเตอร์ รูปด้านบนแสดงการตอบสนองเชิงสเปกตรัมของไพราโนมิเตอร์ทั้งสามชนิดที่สัมพันธ์กับสเปกตรัมของรังสีจากดวงอาทิตย์ สเปกตรัมของรังสีจากดวงอาทิตย์แสดงถึงสเปกตรัมของแสงแดดที่ตกกระทบพื้นผิวโลกที่ระดับน้ำทะเล ในช่วงเที่ยงวัน โดยมีค่า AM ( air mass ) = 1.5 ละติจูดและระดับความสูงมีอิทธิพลต่อสเปกตรัมนี้ นอกจากนี้ สเปกตรัมยังได้รับอิทธิพลจากละอองลอยและมลพิษ ด้วย

เครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์ (หรือเรียกว่า เครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์แบบ เทอร์โมอิเล็กทริก ) เป็นเซนเซอร์ที่ใช้เทอร์โมไพล์ในการวัดความหนาแน่นของรังสีดวงอาทิตย์ในช่วงคลื่นกว้างจากมุมมอง 180° ดังนั้นเครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์จึงมักวัดได้ตั้งแต่ 300 ถึง 2800 นาโนเมตร โดยมีความไวต่อสเปกตรัมค่อนข้างคงที่ (ดูจากกราฟการตอบสนองทางสเปกตรัม) เครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์รุ่นแรกๆ นั้น ส่วนที่ใช้งานของเซนเซอร์จะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนเท่าๆ กัน คือส่วนสีดำและสีขาว การคำนวณปริมาณรังสีจะทำจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างส่วนสีดำที่สัมผัสกับแสงแดด และอุณหภูมิของส่วนสีขาวที่ไม่สัมผัสกับแสงแดด หรืออยู่ในที่ร่ม

ในเทคโนโลยีเทอร์โมไพล์ทั้งหมด ปริมาณการแผ่รังสีจะแปรผันตรงกับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของบริเวณที่ได้รับแสงแดดและอุณหภูมิของบริเวณที่อยู่ในเงา

เพื่อให้ได้คุณลักษณะเชิงทิศทางและสเปกตรัมที่เหมาะสม เครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์จึงถูกสร้างขึ้นโดยใช้ส่วนประกอบหลักดังต่อไปนี้:

• เซ็นเซอร์ เทอ ร์โมไพล์เคลือบสีดำ ดูดซับรังสีจากแสงอาทิตย์ทั้งหมด มีสเปกตรัมแบนราบครอบคลุมช่วง 300 ถึง 50,000 นาโนเมตร และมีการตอบสนองแบบโคไซน์ที่สมบูรณ์แบบเกือบทั้งหมด
• โดมแก้ว ช่วยจำกัดการตอบสนองทางสเปกตรัมตั้งแต่ 300 ถึง 2,800 นาโนเมตร (ตัดส่วนที่เกิน 2,800 นาโนเมตรออก) ในขณะที่ยังคงรักษาขอบเขตการมองเห็น 180° ไว้ นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันเซ็นเซอร์เทอร์โมไพล์จากการพาความร้อน ไพราโนมิเตอร์มาตรฐานชั้นหนึ่งและชั้นสองหลายรุ่น (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) (ดูการจำแนกประเภทไพราโนมิเตอร์เทอร์โมไพล์ตามมาตรฐาน ISO 9060) จะมีโดมแก้วอีกอันเป็น "เกราะป้องกันรังสี" เพิ่มเติม ส่งผลให้สมดุลความร้อนระหว่างเซ็นเซอร์และโดมด้านในดีขึ้น เมื่อเทียบกับรุ่นโดมเดียวบางรุ่นจากผู้ผลิตเดียวกัน ผลของการมีโดมที่สองในกรณีเหล่านี้คือการลดค่าชดเชยของเครื่องมือลงอย่างมาก มีรุ่นโดมเดียวชั้น A ที่มีค่าชดเชยศูนย์ต่ำ (+/- 1 W/m² ⁾ให้เลือกใช้

ในเครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์สมัยใหม่ จุดเชื่อมต่อแบบแอคทีฟ (ร้อน) ของเทอร์โมไพล์จะอยู่ใต้พื้นผิวเคลือบสีดำและถูกทำให้ร้อนด้วยรังสีที่ดูดซับจากการเคลือบสีดำ^{[ 2 ]}จุดเชื่อมต่อแบบพาสซีฟ (เย็น) ของเทอร์โมไพล์ได้รับการปกป้องอย่างสมบูรณ์จากรังสีดวงอาทิตย์และสัมผัสทางความร้อนกับตัวเรือนเครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อน สิ่งนี้ป้องกันการเปลี่ยนแปลงใดๆ จากการเหลืองหรือการเสื่อมสภาพเมื่อวัดอุณหภูมิในที่ร่ม ซึ่งจะทำให้การวัดความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ผิดพลาด

เทอร์โมไพล์สร้างแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยตามสัดส่วนของความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวเคลือบสีดำกับตัวเรือนของเครื่องมือ โดยมีค่าประมาณ 10 ไมโครโวลต์ (μV) ต่อวัตต์ต่อตารางเมตร (W/m²) ดังนั้นในวันที่แดดจัด ค่าที่ได้จะอยู่ที่ประมาณ 10 มิลลิโวลต์ (mV) ไพราโนมิเตอร์แต่ละเครื่องมีความไวในการตรวจจับที่ไม่ซ้ำกัน เว้นแต่จะติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับปรับเทียบสัญญาณไว้แล้ว

เครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลตาอิกบนระนาบของอาร์เรย์

เครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์ถูกนำมาใช้บ่อยในด้านอุตุนิยมวิทยาภูมิอากาศวิทยาการวิจัยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศฟิสิกส์วิศวกรรมอาคาร ระบบเซลล์แสงอาทิตย์และการตรวจสอบสถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ ในมาตรฐาน IEC 61724-1:2017 ปี 2017 ^{[ 3 ]}ได้กำหนดประเภทและจำนวนของไพราโนมิเตอร์ที่ควรใช้โดยขึ้นอยู่กับขนาดและประเภทของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ มาตรฐานดังกล่าวแนะนำให้ติดตั้งไพราโนมิเตอร์แบบเทอร์โมไพล์ในแนวนอน (GHI, Global Horizontal Irradiation) และติดตั้งไพราโนมิเตอร์แบบโฟโตโวลตาอิกในระนาบของโมดูล PV (POA, Plane Of Array) เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการคำนวณอัตราส่วนประสิทธิภาพ

ในการใช้ข้อมูลที่วัดโดยไพราโนมิเตอร์ (แนวนอนหรือในระนาบ) จำเป็นต้องมีการประเมินคุณภาพ (QA) ของข้อมูลดิบที่วัดได้^{[ 4 ]}เนื่องจากการวัดด้วยไพราโนมิเตอร์มักมีข้อผิดพลาดที่เกิดจากสภาพแวดล้อม รวมถึงข้อผิดพลาดจากการจัดการและการละเลย เช่น:

• มลภาวะที่เกิดขึ้นกับโดมกระจก (เช่น ฝุ่นละอองในอากาศ มูลนก หิมะ) ซึ่งทำให้ค่าความเข้มของแสงที่วัดได้ลดลง
• ปัญหาเกี่ยวกับการจัดวางตำแหน่ง ส่งผลให้การวัดอยู่ในระนาบที่แตกต่างจากที่คาดไว้ (เช่น ไม่เป็นแนวนอนหรืออยู่ในระนาบเดียวกับแผงโซลาร์เซลล์)
• ข้อผิดพลาดของเครื่องบันทึกข้อมูลส่งผลให้เกิดค่าคงที่ ค่าแกว่ง หรือข้อมูลถูกจำกัดไว้ที่ค่าใดค่าหนึ่ง
• การสะท้อนและเงาจากวัตถุโดยรอบส่งผลให้การวัดไม่แม่นยำ (เช่น ไม่ตรงกับความเข้มของแสงอาทิตย์)
• ปัญหาการสอบเทียบของเครื่องมือ ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด ค่าเบี่ยงเบน หรือการเปลี่ยนแปลงค่าเมื่อเวลาผ่านไป
• น้ำค้าง หิมะ หรือน้ำแข็งเกาะบนโดมกระจกของเครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์รุ่นราคาประหยัดที่ไม่มีระบบทำความร้อน

ปัญหาแต่ละข้อข้างต้นปรากฏเป็นรูปแบบเฉพาะในอนุกรมเวลาที่วัดได้ ด้วยเหตุนี้จึงสามารถระบุปัญหา ทำเครื่องหมายบันทึกที่ผิดพลาด และตัดออกจากชุดข้อมูลได้ วิธีการที่ใช้ในการตรวจสอบคุณภาพข้อมูลอาจเป็นแบบใช้คนทำ โดยอาศัยผู้เชี่ยวชาญในการระบุรูปแบบ หรือแบบอัตโนมัติ โดยใช้อัลกอริทึมในการทำงาน เนื่องจากรูปแบบหลายอย่างมีความซับซ้อน อธิบายได้ยาก และต้องอาศัยบริบทเฉพาะ การตรวจสอบคุณภาพข้อมูลแบบใช้คนทำจึงเป็นเรื่องปกติมาก จำเป็นต้องใช้ซอฟต์แวร์เฉพาะทางที่มีเครื่องมือที่เหมาะสมในการดำเนินการตรวจสอบคุณภาพข้อมูล

หลังจากขั้นตอนการตรวจสอบคุณภาพแล้ว ชุดข้อมูล "สะอาด" ที่เหลืออยู่จะสะท้อนถึงความเข้มของแสงอาทิตย์ ณ จุดวัด โดยอยู่ภายในขอบเขตความคลาดเคลื่อนของการวัดของเครื่องมือ ชุดข้อมูลที่วัดได้ "สะอาด" นี้สามารถเสริมด้วยข้อมูลจากแบบจำลองความเข้มของแสงอาทิตย์จากดาวเทียมได้ ข้อมูลนี้มีให้ใช้งานทั่วโลกเป็นระยะเวลานานกว่า (โดยทั่วไปหลายสิบปีในอดีต) มากกว่าข้อมูลที่วัดได้จากเครื่องวัดแสงอาทิตย์ ข้อมูลจากแบบจำลองดาวเทียมสามารถนำมาเชื่อมโยง (หรือปรับให้เข้ากับสถานที่) กับข้อมูลที่วัดได้จากเครื่องวัดแสงอาทิตย์ เพื่อสร้างชุดข้อมูลที่มีข้อมูลระยะเวลานานและมีความแม่นยำสำหรับสถานที่เฉพาะนั้นๆ โดยมีความคลาดเคลื่อนที่กำหนดไว้ ข้อมูลดังกล่าวสามารถนำไปใช้ในการศึกษาทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ที่น่าเชื่อถือ หรือสร้างแผนที่ศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์ได้

สำหรับการตรวจสอบการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ PV เครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์มีบทบาทสำคัญในการตรวจสอบความเข้มของแสงอาทิตย์ที่มีอยู่ ณ เวลาใดเวลาหนึ่งหรือในช่วงเวลาหนึ่งๆ เนื่องจากความแปรปรวนของสภาพอากาศ ความซ้ำซ้อน และขนาดเชิงพื้นที่ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในปัจจุบัน (มากกว่า 100MWp) จึงมีการติดตั้งเครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์หลายเครื่องเพื่อให้ได้ค่าความเข้มของแสงอาทิตย์ที่แม่นยำสำหรับแต่ละส่วนของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ PV ตัวอย่างเช่น มาตรฐานสากล IEC 61724-1:2017 ^{[ 5 ]}กำหนดให้ต้องติดตั้งเครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์คลาส A อย่างน้อย 4 เครื่องในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ PV ขนาด 100MWp ตลอดเวลา

การวัดพลังงานแสงอาทิตย์ที่ผ่านการตรวจสอบคุณภาพแล้ว สามารถนำมาใช้ในการคำนวณตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลัก (KPI) เช่น อัตราส่วนประสิทธิภาพ* ซึ่งเป็นตัวชี้วัดที่ใช้ในการตรวจสอบสุขภาพของสินทรัพย์ หรือสถานการณ์ตามสัญญาต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงาน (การเรียกเก็บเงิน) หรือการจัดการสินทรัพย์ (เช่น การดำเนินงานและการบำรุงรักษา) ในการคำนวณเหล่านี้ ผลรวมของการแผ่รังสีในระนาบที่วัดได้ในช่วงเวลาหนึ่งจะถูกใช้เป็นตัวกำหนดเพื่อเปรียบเทียบกับปริมาณไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตได้ เนื่องจากความยากลำบากในการได้มาซึ่งการวัดในระนาบที่เชื่อถือได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรงไฟฟ้าที่กำลังดำเนินการอยู่ ดัชนีประสิทธิภาพพลังงานจึงถูกนำมาใช้มากขึ้นแทนที่ตัวชี้วัดอัตราส่วนประสิทธิภาพแบบเดิม

ไพราโนมิเตอร์มาตรฐานรองบางรุ่นมีระบบทำความร้อนโดมในตัวที่ออกแบบมาเพื่อลดข้อผิดพลาดในการวัดที่เกิดจากน้ำค้าง น้ำแข็งเกาะ หรือหิมะสะสมบนเซ็นเซอร์ กลไกการทำความร้อนเหล่านี้ช่วยรักษาความใสของพื้นผิวโดมในสภาพแวดล้อมที่เย็นหรือชื้น ทำให้มั่นใจได้ว่าการอ่านค่าความเข้มของแสงอาทิตย์จะไม่หยุดชะงักและแม่นยำ ตัวอย่างเช่น รุ่น MS-80SH ของ EKO Instruments มีระบบทำความร้อนดังกล่าวตามมาตรฐาน ISO 9060:2018 Class A และใช้ในภูมิภาคละติจูดสูงหรือเทือกเขาแอลป์ซึ่งมักมีการรบกวนจากน้ำแข็งเกาะ[1]

ไพราโนมิเตอร์ แบบใช้โฟโตไดโอด หรือที่รู้จักกันในชื่อ ไพราโนมิเตอร์แบบโฟโตอิเล็กทริก ใน ISO 9060 ^{[ 6 ]}สามารถตรวจจับช่วงสเปกตรัมแสงอาทิตย์ระหว่าง 400 นาโนเมตรถึง 1100 นาโนเมตรได้ โฟโตไดโอดจะแปลงความถี่สเปกตรัมแสงอาทิตย์ดังกล่าวให้เป็นกระแสไฟฟ้าด้วยความเร็วสูง ด้วยผลของโฟโตอิเล็กทริกการแปลงนี้ได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิ โดยกระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น (ประมาณ 0.1% • °C)

ไพราโนมิเตอร์แบบใช้โฟโตไดโอดประกอบด้วยตัวเรือนทรงโดม โฟโตไดโอดและตัวกระจายแสงหรือตัวกรองแสง โฟโตไดโอดมีพื้นที่ผิวเล็กและทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์ กระแสที่เกิดจากโฟโตไดโอดเป็นสัดส่วนกับความเข้มของแสง วงจรเอาต์พุต เช่น แอมพลิฟายเออร์แบบทรานส์อิมพีแดนซ์ จะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับกระแสโฟโตไดโอด โดยทั่วไปแล้วเอาต์พุตจะมีค่าอยู่ในระดับมิลลิโวลต์ ซึ่งมีขนาดใกล้เคียงกับไพราโนมิเตอร์แบบเทอร์โมไพล์

เครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบใช้โฟโตไดโอดถูกนำมาใช้ในกรณีที่ ต้องการคำนวณปริมาณรังสีในช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้จากแสงอาทิตย์ หรือเฉพาะบางส่วน เช่น รังสีอัลตราไวโอเลต (UV), รังสีอินฟราเรด (IR) หรือรังสีสังเคราะห์ แสง (PAR) โดยใช้ไดโอดที่มีการตอบสนองต่อสเปกตรัมเฉพาะ เครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบใช้โฟโตไดโอดเป็นหัวใจสำคัญของเครื่องวัดความสว่าง ( luxmeter)ที่ใช้ในการถ่ายภาพ ภาพยนตร์ และเทคนิคการจัดแสง บางครั้งก็ติดตั้งไว้ใกล้กับโมดูลของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย

เครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลตาอิกถูกสร้างขึ้นในช่วงทศวรรษ 2000 พร้อมกับการแพร่หลายของระบบโฟโตโวลตาอิก โดยเป็นการพัฒนาต่อยอดมาจากเครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบโฟโตไดโอด เครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์นี้ตอบสนองความต้องการเซลล์โฟโตโวลตาอิกอ้างอิงเพียงเซลล์เดียวเมื่อทำการวัดกำลังไฟฟ้าของเซลล์และโมดูลโฟโตโวลตาอิก^{[ 7 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซลล์และโมดูลแต่ละชิ้นจะได้รับการทดสอบด้วยการทดสอบแฟลชโดยผู้ผลิตแต่ละราย และเครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์ไม่มีความเร็วในการตอบสนองที่เพียงพอหรือการตอบสนองทางสเปกตรัมที่เหมือนกับเซลล์ ซึ่งจะทำให้เกิดความไม่ตรงกันอย่างชัดเจนเมื่อทำการวัดกำลังไฟฟ้า ซึ่งจำเป็นต้องมีการหาปริมาณ^{[ 8 ] [ 9 ]}ในเอกสารทางเทคนิค เครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์นี้ยังเป็นที่รู้จักในชื่อ "เซลล์อ้างอิง"

ส่วนที่ใช้งานได้ของเซ็นเซอร์ประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำงานในสภาวะเกือบลัดวงจร ดังนั้นกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจึงแปรผันตรงกับรังสีแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบเซลล์ในช่วงระหว่าง 350 นาโนเมตรถึง 1150 นาโนเมตร เมื่อได้รับรังสีแสงในช่วงดังกล่าว เซลล์จะผลิตกระแสไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากปรากฏการณ์โฟโตโวลต์ความไวของเซ็นเซอร์ไม่คงที่ แต่ก็ใกล้เคียงกับเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอน ดูได้จากกราฟการตอบสนองเชิงสเปกตรัม

เครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลตาอิกประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนพื้นฐานดังต่อไปนี้:

• ภาชนะโลหะพร้อมไม้สำหรับยึด
• เซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็ก
• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ปรับสภาพสัญญาณ

เซ็นเซอร์ซิลิคอน เช่น โฟโตไดโอดและเซลล์แสงอาทิตย์ จะเปลี่ยนแปลงค่าเอาต์พุตตามอุณหภูมิ ในรุ่นใหม่ๆ วงจรอิเล็กทรอนิกส์จะชดเชยสัญญาณด้วยอุณหภูมิ จึงขจัดอิทธิพลของอุณหภูมิออกจากค่าความเข้มแสงอาทิตย์ ภายในตัวเครื่องหลายรุ่นจะมีแผงวงจรสำหรับขยายและปรับสภาพสัญญาณอยู่ด้วย

เครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลตาอิกใช้ในเครื่องจำลองแสงอาทิตย์และควบคู่ไปกับระบบโฟโตโวลตาอิกเพื่อคำนวณกำลังไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพของโมดูลโฟโตโวลตาอิกและประสิทธิภาพของระบบ เนื่องจากปฏิกิริยาสเปกตรัมของเครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลตาอิกคล้ายคลึงกับของโมดูลโฟโตโวลตาอิก จึงสามารถใช้สำหรับการวินิจฉัยเบื้องต้นของความผิดปกติในระบบโฟโตโวลตาอิกได้เช่นกัน

เซ็นเซอร์วัดรังสีแสงอาทิตย์หรือเซลล์แสงอาทิตย์อ้างอิงอาจมีอินพุตได้มากถึง 5 ช่อง ทำให้สามารถเชื่อมต่อเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิโมดูล เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแวดล้อม เซ็นเซอร์วัดความเร็วลม เซ็นเซอร์วัดทิศทางลม และเซ็นเซอร์วัดความชื้นสัมพัทธ์ได้ โดยมีเอาต์พุต Modbus RTU เพียงช่องเดียวที่เชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องบันทึกข้อมูล คุณสมบัตินี้เป็นหนึ่งในความแตกต่างหลักระหว่างเทอร์โมไพล์ไพราโนมิเตอร์และเซ็นเซอร์วัดรังสีแสงอาทิตย์

ทั้งเครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์และแบบโฟโตโวลตาอิก ผลิตขึ้นตามมาตรฐาน

เครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์เป็นไปตามมาตรฐาน ISO 9060 ซึ่งเป็นมาตรฐานที่องค์การอุตุนิยมวิทยาโลก (WMO) นำมาใช้เช่นกัน มาตรฐานนี้แบ่งประเภทออกเป็นสามระดับ

ISO 9060เวอร์ชันล่าสุดจากปี 2018 ใช้การจำแนกประเภทดังต่อไปนี้: คลาส A สำหรับประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ตามด้วยคลาส B และคลาส C ในขณะที่มาตรฐาน ISO 9060 ฉบับเก่าจากปี 1990ใช้คำที่คลุมเครือ เช่น "มาตรฐานรอง" "ชั้นหนึ่ง" และ "ชั้นสอง" ^{[ 10 ]}

ความแตกต่างระหว่างระดับชั้นของเซ็นเซอร์นั้นเกิดจากคุณสมบัติหลายประการ ได้แก่ เวลาตอบสนอง ค่าชดเชยความร้อน การพึ่งพาอุณหภูมิ ข้อผิดพลาดเชิงทิศทาง ความไม่เสถียร ความไม่เป็นเชิงเส้น การเลือกสเปกตรัม และการตอบสนองต่อการเอียง คุณสมบัติเหล่านี้ทั้งหมดถูกกำหนดไว้ในมาตรฐาน ISO 9060 เซ็นเซอร์ที่จะได้รับการจัดประเภทในหมวดหมู่ใดหมวดหมู่หนึ่ง จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดขั้นต่ำทั้งหมดสำหรับคุณสมบัติเหล่านี้

'การตอบสนองเร็ว' และ 'ความราบเรียบทางสเปกตรัม' เป็นสองการจำแนกย่อยที่รวมอยู่ในมาตรฐาน ISO 9060:2018 ซึ่งช่วยในการจำแนกและจัดประเภทเซ็นเซอร์ให้ดียิ่งขึ้น เพื่อให้ได้การจัดประเภท 'การตอบสนองเร็ว' เวลาตอบสนองสำหรับการอ่านค่า 95% ต้องน้อยกว่า 0.5 วินาที ในขณะที่ 'ความราบเรียบทางสเปกตรัม' สามารถใช้กับเซ็นเซอร์ที่มีการเลือกสเปกตรัมต่ำกว่า 3% ในช่วงสเปกตรัม 0.35 ถึง 1.5 ไมโครเมตร แม้ว่าไพราโนมิเตอร์ Class A ส่วนใหญ่จะ 'ความราบเรียบทางสเปกตรัม' แต่เซ็นเซอร์ในการจัดประเภทย่อย 'การตอบสนองเร็ว' นั้นหายากกว่ามาก ไพราโนมิเตอร์ Class A ส่วนใหญ่มีเวลาตอบสนอง 5 วินาทีขึ้นไป

โดยทั่วไป การสอบเทียบจะทำโดยใช้ World Radiometric Reference ^{[ 11 ]} (WRR) เป็นค่าอ้างอิงสัมบูรณ์ ซึ่งดูแลโดย PMOD ^{[ 12 ]}ในเมืองดาวอสประเทศสวิตเซอร์แลนด์^{[ 13 ]}นอกจาก World Radiometric Reference แล้ว ยังมีห้องปฏิบัติการเอกชน เช่น ISO-Cal North America ^{[ 14 ]}ที่ได้รับการรับรองสำหรับการสอบเทียบเฉพาะเหล่านี้ สำหรับไพราโนมิเตอร์คลาส A การสอบเทียบจะทำตาม ASTM G167 ^{[ 15 ]} ISO 9847 ^{[ 16 ]}หรือ ISO 9846 ^{[ 17 ] [ 18 ]}ไพราโนมิเตอร์คลาส B และคลาส C มักจะสอบเทียบตาม ASTM E824 ^{[ 19 ]}และ ISO 9847 ^{[ 20 ]}

เครื่องวัดรังสีแสงอาทิตย์แบบไพราโนมิเตอร์ได้รับการกำหนดมาตรฐานและสอบเทียบตามมาตรฐาน IEC 60904-4 สำหรับตัวอย่างอ้างอิงหลัก และตามมาตรฐาน IEC 60904-2 สำหรับตัวอย่างอ้างอิงรอง รวมถึงเครื่องมือที่จำหน่ายด้วย

ในมาตรฐานทั้งสอง ห่วงโซ่การสืบย้อนกลับที่เกี่ยวข้องเริ่มต้นด้วยมาตรฐานหลักที่เรียกว่ากลุ่มเครื่องวัดรังสีโพรงโดย World Radiometric Reference (WRR) ^{[ 21 ]}

ค่าเอาต์พุตตามธรรมชาติของไพราโนมิเตอร์เหล่านี้โดยทั่วไปจะไม่เกินหลายสิบมิลลิโวลต์ (mV) ถือว่าเป็นสัญญาณ "อ่อน" และด้วยเหตุนี้จึงค่อนข้างอ่อนไหวต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่สายเคเบิลมีความยาวหลายสิบเมตรหรืออยู่ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ดังนั้น เซ็นเซอร์เหล่านี้จึงมักติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ปรับสภาพสัญญาณเพื่อให้ได้เอาต์พุต 4-20 มิลลิแอมป์ หรือ 0-1 โวลต์

อีกทางเลือกหนึ่งคือการเพิ่มความต้านทานต่อสัญญาณรบกวน เช่นModbusผ่านRS-485ซึ่งเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมักพบได้ในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ขนาดกลางถึงขนาดใหญ่ หรือ เอาต์พุต SDI-12 ในกรณีที่เซ็นเซอร์เป็นส่วนหนึ่งของสถานีตรวจอากาศกำลังต่ำ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งมักเอื้อต่อการบูรณาการเข้ากับระบบ SCADAได้ อย่างง่ายดาย

นอกจากนี้ ยังสามารถจัดเก็บข้อมูลเพิ่มเติมไว้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเซ็นเซอร์ได้ เช่น ประวัติการสอบเทียบ และหมายเลขประจำเครื่อง

• แอคติโนมิเตอร์
• โฟโตไดโอด
• เซ็นเซอร์วัดการไหลของความร้อน
• เครื่องวัดรังสีสุทธิ
• ไพร์จีโอมิเตอร์
• ไพร์เฮลิโอมิเตอร์
• เครื่องวัดรังสี
• แสงแดด
• ค่าคงที่ของพลังงานแสงอาทิตย์
• เส้นทางของดวงอาทิตย์

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเครื่องวัดรังสีไพราโนมิเตอร์

• เว็บไซต์เครื่องมือวัดทางอุตุนิยมวิทยาและเทคโนโลยี
• เว็บไซต์นี้แสดงข้อมูลที่วัดได้โดยใช้เครื่องวัดรังสีดวงอาทิตย์แบบเทอร์โมไพล์ทางเหนือของวงกลมอาร์กติก