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Prototipazione dei Nostri Solarimetri

Questo che segue è un documento di rilevanza storica sul nostro primo solarimetro Sunmeter. Di progressi ovviamente ne abbiamo fatti, nondimeno riteniamo utile tenere questo documento disponibile online, per mostrare che l’approccio fatto per modellare i nostri strumenti è partito dall’apprendimento quotidiano di cosa fanno strumenti e società che da molto tempo si occupano quotidianamente di rilevamento meteorologico. Ricordiamo pure che la nostra maniacale ricerca della precisione ha fatto rilevare e migliorare alcuni aspetti operativi del centro meteo, ma quanto abbiamo appreso noi è stato molto più grande. Data: Sett.2009 Al fine di testare l’affidabilità nelle misure nelle varie condizioni meteo del nostro solarimetro digitale SUNMETER, è stata chiesta la collaborazione del centro meteo ARPAV di Teolo. I dati ottenuti con il nostro solarimetro sono stati confrontati con un piranometro di prima classe dell’ARPAV. Il processo di confronto ha permesso di migliorare progressivamente il software e la struttura del SUNMETER migliorandone la precisione fino ad ottenere un’uscita pari a quella del piranometro entro le incertezze sperimentali. Diversi mesi di misure e test hanno fornito ottimi risultati per il solarimetro Sunmeter. C’è da chiarire fin d’ora che lo spettro misurabile dal piranometro di prima classe è molto più ampio dello spettro misurabile da un solarimetro a cella di Silicio, nondimeno quanto osservato durante i mesi di campionamento ci ha portato ad affermare che le uniche differenze notabili si rivelavano solo in alcuni giorni durante le prime ore dell’alba e del tramonto.

Elaborazione dei dati e processo di upgrade

Posizionamento del solarimetro SUNMETER (in due differenti versioni) e del piranometro di riferimento, presso il centro meteo di ARPAV. Durante il processo di test è stato utilizzato un piranometro di prima classe come riferimento e due differenti versioni del solarimetro digitale SUNMETER: quella nella parte inferiore dell’immagine presenta una staffa di sostegno caratterizzata da una struttura chiusa attorno alla cella di silicio, mentre quella nella parte superiore ha una struttura aperta attorno alla cella. Le nostre prime misure sono state acquisite utilizzando due modelli differenti del nostro solarimetro. I dati sono stati acquisiti con intervalli di campionamento di un minuto. In questa fase, è stata scelta la migliore struttura di sostegno possibile da utilizzare per il solarimetro SUNMETER. Primi risultati del processo di acquisizione dati. Le curve rappresentano rispettivamente: la temperatura (curva celeste), i dati in uscita dal SUNMETER, a cui non è stata apportata nessuna correzione, nel caso in cui è stata utilizzata la struttura di aggancio “chiusa” (curva arancione) e la struttura “aperta” (curva gialla), i dati in uscita dal piranometro dell’ARPAV (curva rosa), l’uscita del solarimetro SUNMETER come sarebbe, nelle stesse condizioni di misura, alla fine del processo di test e miglioramento nelle stesse condizioni atmosferiche. In una prima fase abbiamo utilizzato due differenti tipi di struttura di aggancio per il SUNMETER. Si può osservare come, nel pomeriggio, la curva gialla (SUNMETER con una struttura di aggancio “aperta”) fosse più alta rispetto a quella arancione (SUNMETER con una struttura “chiusa” attorno alla cella di silicio). Tale effetto è dovuto al fatto che una struttura aperta permette alla cella di silicio di rilevare una maggiore quantità di luce, captando anche le componenti diffuse. Per contro, una struttura “chiusa” ostruisce un passaggio ottimale della luce. Si può vedere come l’uscita del solarimetro SUNMETER necessitasse di essere amplificato. Dal confronto delle curve rosa e verde, si vede anche che, nonostante l’amplificazione, in corrispondenza di alti valori della temperatura, il solarimetro SUNMETER mostri un output maggiore rispetto al piranometro, differenza comunque minore dell’incertezza di misura. A questo punto è stato chiaro che il nostro solarimetro stava sottostimando la radiazione incidente rispetto alle misure effettuate con il piranometro ARPAV (curva rosa). Per questo motivo, il segnale del SUNMETER è stato amplificato. In una seconda fase, si è lavorato al fine di identificare un appropriato fattore di amplificazione del segnale in uscita dal SUNMETER, per renderlo il più simile possibile a quello del piranometro di riferimento. Ciò è stato fatto comparando le curve di ouput del solarimetro digitale SUNMETER e del piranometro di confronto. Dopo aver identificato il corretto fattore di amplificazione con cui correggere l’uscita del solarimetro, il nostro SUNMETER è stato opportunamente riprogrammato. Risultati finali del processo di acquisizione. La curva verde rappresenta l’uscita del SUNMETER a seguito delle correzioni apportate, la curva rosa l’output del piranometro di ARPAV, la curva celeste la temperatura. In queste figure si nota come l’uscita del SUNMETER praticamente si vada a sovrapporre all’output del piranometro di ARPAV. Infine, è interessante notare le differenze nelle forme delle curve qui presentate, differenze attribuibili alle differenti condizioni atmosferiche. Appare anche evidente come il nostro solarimetro abbia un’uscita più simile a quella del piranometro quando i valori della radiazione solare non fluttuano molto rapidamente. Tuttavia, anche in tali condizioni, i valori risultano buoni su una media superiore ai 5 minuti

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