在地面觀測(cè)中，土壤氣象中的蒸發(fā)散研究；氣象學(xué)中的輻射平衡研究；輻射能量應(yīng)用中的輻射熱量交換研究及高速路況監(jiān)測(cè)都離不開(kāi)凈全輻射的測(cè)量。
對(duì)于全波輻射的測(cè)量，包括來(lái)自太陽(yáng)的短波輻射（0.3-3µm）和來(lái)自地球與大氣的長(zhǎng)波輻射（3-100µm）兩部分。用于測(cè)量全波輻射的儀器是全波輻射表。這種全波輻射表可以測(cè)量向上的或向下的輻射通量分量，成對(duì)使用可以測(cè)量?jī)烧咧g的差值即為凈全輻射。
目前，我國(guó)使用的凈全輻射表測(cè)量的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)不是令人滿(mǎn)意。由于現(xiàn)有的凈全輻射表的設(shè)計(jì)是用上下兩個(gè)感應(yīng)面，長(zhǎng)短波靈敏度的一致性很難控制，再加之凈全輻射表的聚乙烯薄膜易老化變質(zhì)，經(jīng)常被鳥(niǎo)啄，特別容易進(jìn)水，經(jīng)常出現(xiàn)感應(yīng)面脫落和熱電堆線圈斷裂等現(xiàn)象。所以測(cè)量精度很難滿(mǎn)足要求。僅08年的統(tǒng)計(jì)，在返修的各種輻射表中80%是凈全輻射表。多半是由于表內(nèi)進(jìn)水后，感應(yīng)面脫落，有的被鳥(niǎo)啄后熱電堆斷開(kāi)。如果修理， 就得更換兩個(gè)熱電堆，再進(jìn)行調(diào)試，相當(dāng)于組裝一臺(tái)新的凈全輻射表。如果采用長(zhǎng)波輻射表測(cè)量就解決了上述問(wèn)題，而且，世界上有些國(guó)家采用的是兩個(gè)長(zhǎng)波輻射表和兩個(gè)短波輻射表進(jìn)行測(cè)量?jī)羧椛洹５侥壳盀橹刮覈?guó)一直沒(méi)有長(zhǎng)波輻射測(cè)量的資料，即使有人研究過(guò)，也是利用公式計(jì)算出來(lái)，其數(shù)據(jù)很難令人相信，如果采用進(jìn)口的長(zhǎng)波輻射表進(jìn)行測(cè)量，價(jià)格又極其昂貴，所以我國(guó)自己研制長(zhǎng)波輻射表勢(shì)在必行。
經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用，華創(chuàng)維想研制了一種長(zhǎng)波輻射表又稱(chēng)地球輻射表。該表的多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都已接近在世界范圍內(nèi)具有一定影響力的Kipp&Zonen公司生產(chǎn)的長(zhǎng)波輻射表的技術(shù)要求，這種長(zhǎng)波輻射表主要用于測(cè)量來(lái)自大氣和地面的長(zhǎng)波輻射。（如圖1）
主要特性：
1）對(duì)波長(zhǎng)3.7-50µm紅外輻射的敏感性較強(qiáng)。
2）硅罩發(fā)熱影響誤差較小。
3）180°的視角，余弦響應(yīng)誤差小。
4）減小環(huán)境影響，涂有類(lèi)似鉆石涂層作為保護(hù)層。
5）有較好的穩(wěn)定性，與Kipp&ZonenCG4的測(cè)試曲線接近。
一、關(guān)鍵技術(shù)：
長(zhǎng)波輻射表最關(guān)鍵的技術(shù)在于它的濾光片的選擇。最早我國(guó)也曾經(jīng)研制過(guò)長(zhǎng)波輻射表，但由于選擇的是半球形的濾光罩，從鍍膜技術(shù)來(lái)講，在半球內(nèi)壁沉積的濾光層均勻性差，在高度角低于30°時(shí)，比模擬輻射通量的方法更不準(zhǔn)確。另外長(zhǎng)波輻射表測(cè)量的主要誤差是由罩體的放熱造成的。當(dāng)傳感器受到陽(yáng)光照射時(shí)，由于吸收了太陽(yáng)的輻射，使罩體放熱，因此這種類(lèi)型的傳感器外罩的放熱量與太陽(yáng)的輻射量成比例變化。罩體的溫度通過(guò)輻射熱傳遞到傳感器，影響到熱電堆的輸出電壓值，這種誤差稱(chēng)之為“罩體發(fā)熱偏移”，它直接會(huì)引起長(zhǎng)波輻射測(cè)量值的增大。靠通風(fēng)很難減少這種偏差。實(shí)驗(yàn)證明，在晴朗的天氣，通風(fēng)最大只能冷卻掉50w/m2/c°，而傳感器卻以500w/m2的速度吸收太陽(yáng)能。通常的方法是在罩體內(nèi)放置1到2個(gè)熱敏電阻，用以測(cè)量罩體的絕對(duì)溫度，通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算消除這種偏差。但是專(zhuān)家們對(duì)測(cè)量罩體溫度的熱敏電阻也有爭(zhēng)議，因?yàn)闊崦綦娮璞旧硪彩且粋�(gè)發(fā)熱源。所以如果能通過(guò)一種方法，阻止外罩的熱傳遞，并能將其吸收的熱量有效地散發(fā)掉，那會(huì)大大地提高儀器的測(cè)量精度。
對(duì)于國(guó)外的儀器我們做了認(rèn)真的剖析，多次試驗(yàn)，最后選擇使用一種弧形硅制外罩，其視角可達(dá)180°，硅罩內(nèi)表面采用真空沉積的干涉濾光膜，和典型的半球罩相比，這種弧形罩的特點(diǎn)是涂層均勻性好于半球形。該濾光罩能透過(guò)光譜范圍在3.7-50µm。波長(zhǎng)的紅外射線（如圖2）
二、長(zhǎng)波輻射表的結(jié)構(gòu)原理：
該表由硅制弧形濾光罩、感應(yīng)元件（熱電堆）、熱敏電阻、表體、避光板、干燥劑窗口等部件組成。（如圖3）
感應(yīng)元件由快速響應(yīng)的繞線電鍍式多結(jié)點(diǎn)熱電堆組成，感應(yīng)面涂有進(jìn)口高吸收無(wú)光黑色涂層，吸收輻射能，產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱電阻，使熱電堆溫度變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
HSC-HTL-2長(zhǎng)波輻射表的腔體內(nèi)將一熱敏電阻嵌入熱電堆邊緣冷結(jié)電處，以便監(jiān)測(cè)表體內(nèi)的溫度。
為了減小長(zhǎng)波輻射表的溫度系數(shù)，在機(jī)體內(nèi)增加一個(gè)溫度補(bǔ)償線路，以減小溫度變化對(duì)輸出電壓的影響。
三、長(zhǎng)波輻射表的測(cè)量原理：
該表的感應(yīng)元件（熱電堆），在接收太陽(yáng)的輻射后，就可以通過(guò)向相對(duì)較冷的空間散失熱能而進(jìn)行輻射。因此，輻射傳感器的信號(hào)就是大氣長(zhǎng)波向下輻射和輻射傳感器向上輻射的溫差電勢(shì)。
向下的大氣長(zhǎng)波輻射的測(cè)量。首先要了解：熱電堆的輸出電壓V（µv），傳感器溫度Td，以及長(zhǎng)波輻射表的靈敏度系數(shù)（µv•w-1•m2）。大氣向下的長(zhǎng)波輻照度用下面公式表示：
Ei↓=v/k+5.6697×10-8×Td4 (此公式1996年，由世界氣象組織制定)
式中Ei↓是長(zhǎng)波輻照度（w•m-2），V是傳感器的輸出電壓，K是長(zhǎng)波輻射表自身的靈敏度系數(shù)。V/K是熱電堆接收到的輻射量。
為了減小長(zhǎng)波輻射表的溫度系數(shù)，在機(jī)體內(nèi)增加了溫度補(bǔ)償線路，以減小環(huán)境溫度的變化對(duì)長(zhǎng)波輻射表輸出電壓的影響。
08年，我們將研制的長(zhǎng)波輻射表與Kipp&Zonen公司生產(chǎn)的CG4同時(shí)放在室外的平臺(tái)上進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)。在不同的測(cè)試時(shí)間，不同的溫度下，晴天輻照度＞800w/m2，多云、陰天的情況下，分別做以比較，并把測(cè)試結(jié)果以曲線的形式表示。如圖4所示。（曲線圖）
從圖中曲線中可以看到，測(cè)試結(jié)果比較接近。
目前，國(guó)際上都是采用長(zhǎng)波輻射表測(cè)量紅外輻射，并用兩個(gè)長(zhǎng)波輻射表與兩個(gè)短波輻射表共同完成凈全輻射的測(cè)量。所以我們提議采用長(zhǎng)波輻射表取代薄膜凈全輻射表。這是提高我國(guó)輻射觀測(cè)質(zhì)量及與世界同步起到不可低估的作用。
在完成研制長(zhǎng)波輻射表的基礎(chǔ)上，華創(chuàng)維想又研制了一種四位一體的凈全輻射表（如圖5）主要由兩個(gè)長(zhǎng)波輻射表和兩個(gè)短波輻射表組成。它可以完成總輻射、反射輻射、長(zhǎng)波輻射、長(zhǎng)波反輻射、全波輻射、凈全輻射等測(cè)量。這種儀器的特點(diǎn)是可全天候使用，免維護(hù)。如果采用這種儀器測(cè)量?jī)羧椛洌瓤纱蟠蟮氐玫教岣摺?/p>
