CS320 デジタルサーモパイル日射計
サーモパイルの精度、デジタルのシンプルさ、手頃な価格
変化する気象条件下での全天日射測定用
気象 アプリケーション 水 アプリケーション エネルギー アプリケーション ガスフラックスと乱流 アプリケーション インフラ アプリケーション 土壌 アプリケーション

概要

CS320は、広帯域の短波放射を測定しシンプルなSDI-12プロトコルでデータロガーと通信するデジタルサーモパイル日射計です。このセンサ設計により、データ品質に悪影響を与える測定誤差やプログラミング誤差を排除することができます。
この日射計は、コストを大幅に追加することなく、曇り条件下でも全天日射測定を大幅に改善するように設計されています。CS320は、環境研究から農業、大規模なメソスケール気象ネットワーク（メソネット）まで、幅広いアプリケーションに適しています。
CS320は、高グレードの陽極酸化アルミニウムボディとIP68準拠の316ステンレス製M8コネクタ（船舶用）を使用して製造されています。CS320センサは加熱式（ユーザー制御でオン/オフ切り替え可能）で、変化する環境条件でも連続動作が可能です。日射計の校正データはセンサに保存されます。
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利点と特徴

  • サーモパイルセンサはシリコンセル日射計に伴うスペクトル誤差を排除
  • 他のサーモパイルセンサと比べはるかに低価格
  • オンボードセンサがCS320が水平かどうかを自動的に検出するため、設置、診断、リモートトラブルシューティングが可能
  • 長期的な安定性と配置を考慮した設計
  • ドーム形状のセンサヘッドにより、露や雨の流出を防止
  • 露、霜、雨、雪による誤差を低減するヒータ内蔵
  • SDI-12デジタル出力
  • センサヘッドから取り外し可能な防水コネクタにより、現場でのメンテナンスが容易
  • センサに校正データを保存

イメージ

正面1
正面1
正面1
正面2
正面3
正面4
背面1
背面2
左側面
右側面
真上から
底
CS320をレベリングベース（別売）に取り付けた状態
CS320 をレベリングベース、取り付けブラケット、ポール (いずれも別売) に取り付けた状態

詳細

CS320は、黒体サーモパイル検出器とアクリル拡散板を組み合わせたものです。この設計は、シリコンフォトセル日射計のスペクトル応答と比較すると大幅な改善でありながら価格は同等です。サーモパイル式日射計は、一連の熱電接合部（熱電対の原理に従った2つの異種金属の多重接合部）を用いて、黒色吸収面と基準との温度差に比例した数μV/W/m2の信号を出力します。サーモパイル日射計の黒い表面は、太陽スペクトルの全域で太陽光線を一様に吸収します。
0.2Wのヒータは、水（露、霜、雨、雪）の影響による誤差を最小限にするために使用されます。露や雨はドーム型のセンサヘッド（ディフューザーとボディ）によって素早く流されます。これによりセンサは常に清潔に保たれ、埃が計測部を遮ることによる誤差を最小限に抑えます。センサは堅牢なアルマイトボディに収納され、電子回路は完全密封されています。
CS320日射計には、センサ固有の校正係数があり、係数は工場でマイクロコントローラーにプログラムされます。CS320にはSDI-12出力（SDI-12バージョン1.4）があり、短波放射（W/m2 ）がデジタル形式で返されます。CS320日射計の測定には、MまたはCコマンドを含むSDI-12機能を持つ測定器が必要です。

仕様

センサ サーモパイル検出器、アクリル拡散板、ヒーター、信号処理回路がアルミニウムハウジングに取り付けられています
測定の説明 広域スペクトルの短波放射を測定
ISO クラス クラス C (セカンドクラス)
校正の不確かさ ± 2.6%
測定範囲 0 ~ 2000 W/m2 （純短波放射照度）
測定の再現性 < 1%
長期ドリフト < 2% （年間）
非直線性 < 1%
感度 0.057 mV/W/m2
検出器の種類 Blackbody thermopile
SDI-12 応答時間 2 s
視野 (FOV) 180°
スペクトル範囲 385 ~ 2105 nm (50% ポイント)
方向 (コサイン) 応答 < ±20 W/m2 (太陽天頂 80° の場合)
温度応答 < 5% (-15° から +45°C まで)
出力 SDI-12 (バージョン 1.4) 1200 bps
ゼロ オフセット A 8 W/m2
ゼロ オフセット B < 5 W/m2
動作温度範囲 -50° ~ +60°C
動作環境 相対湿度0～100%
ヒーター 0.2 W (オンボード)
ヒーター消費電流 25 mA (＠12 Vdc)
入力電圧要件 6 ～ 24 Vdc
電流ドレイン
  • 5 mA (測定)
  • 3 mA (スタンバイ)
1 日の合計の不確実性 < 5%
雲による誤差 ±2 %
機械定格 IP66/68
工場校正 スイスのダボスにある世界放射線基準にトレーサブルな二次標準黒体熱電対日射計にトレーサブル
規格への準拠
  • 2011/65/EU RoHS 指令
  • 2015/863/EU RoHS フタル酸エステル改正
保証 材料および製造上の欠陥に対する 4 年間の保証
直径 3.43 cm (1.35 in.)
高さ 3.96 cm (1.56 in.)
重量 ~65 g (2.3oz)
設置方法により異なる場合があります

互換性

注意： 以下は代表的な互換性情報を示しています。互換性のある製品や互換性のない製品をすべて網羅したリストではありません。

Data Loggers

製品 互換性 注意
CR1000 (リタイア)
CR1000X (リタイア)
CR300 (リタイア)
CR3000 (リタイア)
CR350
CR6
CR800 (リタイア)
CR850 (リタイア)

互換性に関する追加情報

CS320日射計の測定には、MまたはCコマンドを含むSDI-12機能を備えた測定器が必要です。

設置

正確な測定には、#18356水準器を使ってセンサを水平にする必要があります。この水準器には、バブルレベルと3本の水準器用ネジが組み込まれています。#18356は、CM225取り付けスタンドを使ってクロスアームに取り付けます。CS320は、測定に悪影響を及ぼす可能性のある障害物や反射面から離して取り付ける必要があります。

ダウンロード

CS320 Program Example (3 KB) 11-08-2021

Two example programs that use the M4! command to return solar radiation (W/m^2), raw millivolt value (mV), sensor temperature (°C), and Z-axis values (°). The programs also calculate the daily total flux (MJ). One example program also controls the heater based on air temperature measurements, dewpoint calculations, and battery voltage measurements. The HygroVue™10 Air Temperature and Relative Humidity Probe provides the measurements used in the dewpoint calculation.

よくある質問

CS320に関するよくある質問の数： 9

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  1. CS320 ケーブルの長さはどのくらいですか?

    SDI-12 バスには、それぞれ 200 フィートのケーブルを持つ少なくとも 10 個のセンサを接続できます。センサの数が少ないほど、ケーブル長を長くすることができます。

  2. 18356 レベリング ベースを使用しない場合、CS320 をどのように取り付けることができますか?

    水平調整ベースは物理的な安定性を提供し、センサが適切に水平に保たれるようにします。ベースなしでセンサを使用することはお勧めしません。センサは付属のボルトでベースに取り付けられます。ただし、穴が開けられたユーザー提供のプレートを代わりに使用して、センサの取り付けボルトを取り付けることもできます。

    注意: どのような取り付け方法を使用する場合でも、センサが正しく動作するために水平にする必要があります。

  3. CS320 からの出力を 4 ～ 20 mA 形式で読み取ることは可能ですか?

    いいえ。

  4. 定期的な現場訪問時に、CS320 のキャリブレーションをどのように確認できますか?

    晴れた日で太陽が頭上にあるときに、センサを最近校正した CS320 と比較します。基準として使用しているセンサも水平であることを確認します。

  5. CS320 はどのくらいの頻度で再キャリブレーションする必要がありますか?

    精度を最大限に高めるために、Campbell Scientific では通常、すべてのセンサを 2 年ごとに再校正することを推奨しています。アプリケーションの要件によっては、再校正サイクルの間隔を長くすることが望ましい場合があります。日射計の再校正が必要かどうかを判断するには、Clear Sky Calculator の Web ページにアクセスしてください。

    詳細については、「太陽放射測定の精度を確認する方法」のブログ記事をお読みください。

  6. 特定のセンサで利用可能なケーブル終端オプションはどこに記載されていますか?

    すべてのセンサに異なるケーブル終端オプションがあるわけではありません。特定のセンサで利用可能なオプションは、センサ製品ページの注文情報エリアの 2 つの場所で確認できます。

    モデル番号
    ケーブル終端オプション リスト
    センサが –ET、–ETM、–LC、–LQ、または –QD バージョンで提供されている場合、そのオプションが利用可能かどうかはセンサモデル番号に反映されます。たとえば、034B は 034B-ET、034B-ETM、034B-LC、034B-LQ、および 034B-QD として提供されています。

    その他のすべてのケーブル終端オプション (利用可能な場合) は、センサ製品ページの注文情報エリアの「ケーブル終端オプション」の下にリストされています。たとえば、034B-L 風力発電セットは、034B-L 製品ページの注文情報エリアに示されているように、–CWS、–PT、および –PW オプションで提供されています。

    注意: 新しい製品が在庫に追加されると、通常は複数のモデル番号を作成するのではなく、1 つのセンサモデルの下に複数のケーブル終端オプションをリストします。たとえば、HC2S3-L には、HC2S3-LC モデルではなく、CS110 に接続するための –C ケーブル終端オプションがあります。

  7. センサに接続されているケーブルが短すぎる場合、既存のケーブルにさらにケーブルを接続して長くすることはできますか?

    可能な限り、希望するケーブル長のセンサを購入してください。一部のセンサではケーブル長がユーザー指定ですが、他のセンサではケーブル長が設定されています。

    古いケーブルを新しい長いケーブルに交換できる場合もあります。

    通常、次の理由により、追加のケーブルを既存のケーブルに接続することはできません。

    • 一部のセンサ ケーブルには、バラ線先端にブリッジ完了抵抗器があります
    • 一部のセンサはケーブルの長さに基づいて調整されます
    • 絶縁体の色が同じでない場合があります
    • 接続の整合性によっては、エラーや誤動作が発生する可能性があります

    ケーブルを接合すると、ケーブル内に水が入り込み、ショートや腐食などの潜在的な問題が発生する可能性が高まり、その結果、測定に問題が発生する可能性があります。

    潜在的な問題が発生する可能性があるため、まず Campbell Scientific に連絡してください。センサの詳細について相談せずに、センサ ケーブルを接続しないでください。

  8. CS320 をより狭い範囲に調整して、PAR (光合成有効放射) のみを測定することはできますか?

    いいえ。センサを光量子センサにするのは範囲ではありません。光電セルで使用される光フィルタの種類によって、PAR 周波数範囲内の特定の波長の光だけが光電セルに当たるようになります。

  9. サーモパイル日射計とシリコン光電セル日射計の違いは何ですか?

    サーモパイル型日射計の場合、サーモパイルが機器内でセンサとして使用され、高温領域と低温領域 (白黒) にわたって温度勾配が測定されます。放射強度は、2 つの感知領域間の温度差に比例します。正確度は、センサに使用される材料の感度、応答時間、およびセンサを覆うドーム (存在する場合) を構成する材料の歪み特性に依存します。

    シリコン光電セル型日射計の場合、電流は太陽光の強度に比例して光感応ダイオードによって生成されます。通常、シリコン光電セル型日射計は可視光の全スペクトルに完全には反応せず、曇りの状態や植物の茂みなど、電磁スペクトルの特定の部分を「見る」ことができません。シリコン光電セル型日射計は、これらの条件下では誤差を生じます。ただし、直射日光が当たる状態では、太陽放射測定値を適切に出力するように調整されています。

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ケーススタディ

南アフリカ: 霧の採取
南アフリカ: 霧の採取
南アフリカ南西部では、2015年から2017年まで3年連続で乾燥した冬が続き、2018年初頭にはケープタウンで「デイゼロ」干ばつが発生しました。ケープタウンの水危機は、シャツを洗う回数を誰が一番少なくできるかを競うコンテストが行​​われるほどに悪化しました。レストランや企業でさえ、客や従業員に排水を減らすよう呼びかけました。この時点で、同市は水道を止めるまであと90日というところでした。 1年後、南アフリカのこの都市の干上がったダムは80%以上が満水になりました。水使用制限は緩和され、ケープタウンの市営水道が停止される「デイ・ゼロ」は到来しませんでした。この危機の回避に関する詳細は、この世界経済フォーラムの記事で確認できます。 乾燥した冬に必要となったケープタウン市は、霧の採取によってこの地域の主な水源を補う可能性を測るプロジェクトをテーブルマウンテンで立ち上げました。まだ初期段階ではありますが、このプログラムの考案者は、山に複数の霧捕集装置を建設することの実現可能性を判断したいと考えています。実現可能性調査と研究段階は、2022年12月までに完了する予定です。 このケース スタディの公開日現在、テーブル マウンテンには、基本的な気象パラメータと収集された霧を測定するための 2 つの Campbell Scientific 気象ステーションが設置されています。両方の気象ステーションには、霧から水を捕らえる、つまり「収穫」するために特別に設計された 1.5 m² (16.2 ft²) のスクリーンが装備されています。 ケープタウン市は、スクリーンに使用できるさまざまな素材のオプションをテストしています。1 つのスクリーンは 40%......続きを読む
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