日照时数测量是太阳辐射时间分布测量的重要组成部分,观测日照时数对于了解太阳直接辐射变化、监测天气气候状况、分析和预报未来天气、农业生产、太阳能开发、建筑规划与设计、环境监测等都有重要意义。观测日照时数的仪器主要是日照计,如何提高日照计的精度对于精确测量日照时数具有很重要的意义。WMO对于日照时数的定义是在给定时间内太阳直接辐照度达到或者超过120W/m2的各段时间总和。97%的入射到大气层顶的太阳辐射能量位于0.3～3.0μm内。目前大部分日照计采用的光电器件材料响应波长范围为0.2-1.1μm,难以满足0.3-3.0μm的光谱响应范围要求,并且光电探测器的波长选择性较强,即其光谱响应曲线不平坦,较大的影响了测量精度。文中主要研究的是一种新型直接辐射式日照计的设计。单个传感器由于受到材料的限制,很难满足日照计中对传感器的光谱响应要求,故根据多传感器数据融合的思想,利用多个传感器分光测量紫外、可见光以及红外波段的辐射能量,并对信号进行数据融合,从而弥补了单个传感器的测量缺陷,能够有效提高测量精度。经过大量的调研与选型,在紫外光谱段选择ZnS材料的传感器,在红外光谱段选择热释电红外探测器,这两种传感器的光谱响应曲线在紫外和红外的光谱范围内都能够保持水平,符合日照计中辐射传感器的选型标准。而由于目前市面上的可见光传感器都无法达到光谱响应水平的标准,故再次利用多传感器数据融合的思想,使用三基色色敏二极管对钨灯出射光中的红、绿、蓝色光进行测量,根据超定方程组求解的方法求得三组探测信号的权数,通过加权求和的方式能够获得接近平坦的光谱响应曲线,从而设计出一种新型的可见光测量系统,并对该系统进行误差分析。实验结果表明,该测量系统具有光谱响应范围较宽,光谱响应曲线平坦,响应速度较快的特点。本日照计的硬件装置分为光学系统和信号处理系统两部分。光学系统主要由光筒、透镜、孔径光阑和传感器组成,通过透镜和孔径光阑的组合,让特定的立体角内的光线进入光路下一部分,最终到达探测器。探测器将光信号转化为电信号,信号处理系统分为前置放大电路,信号融合电路,以及阈值判断与计时电路。通过工作在光伏模式下的前置放大电路对光电信号进行有效放大,从而提高了系统的信噪比,较低了噪声对有效信号的影响。基于比例运算电路原理的信号融合电路,通过电位器调节不同电阻之间的倍数关系,实现了对多通道信号的加权求和计算。而阈值判断电路则是根据日照时数的定义,判断传感器接收到的光信号辐射密度是否达到阈值120W/m2,当达到该阈值时则开始计数,低于阈值时暂停计时,直到下一次达到阈值,继续累加计时。最终通过实际动手完成制作。文中根据多传感器数据融合的思想,利用多个传感器组合对太阳辐射进行测量,有效的解决了日照计中辐射传感器的光谱响应问题,能够提高测量精度,并为未来宽光谱测量提供了一种新的思路,拓宽了太阳辐射测量的前景。