Termopil Piranometreler yalnızca hassasiyet (sensitivity) değerini içeren Işınım Kalibrasyon Sertifikası değil, aynı zamanda Directional Response ve Temperature Response Sertifikalarını da içerir. Bu iki teknik tepki sertifikaları, ölçüm belirsizliğinin önemli bileşenlerindendir. Bu yazımızda her bir Piranometre ile gönderilen bu sertifikaların ne olduğunu ve nasıl anlamlandırıldıklarını inceleyeceğiz.
ISO 9060:2021 4.3.3 Classification criteria” bölümünden değiştirilmeden alınan cümleye göre;
“For the classification of a pyranometer in the highest class, individual tests of temperature response and directional response are required.”
Dırectıonal Response (Yönsel Tepki) Sertifikası Nedir?
Yönsel Tepki, piranometrenin farklı açılardan gelen güneş ışınımına karşı verdiği ölçüm tepkisini ifade eder. İdeal bir piranometre, ışınım hangi açıdan gelirse gelsin, o ışınımı algılamalı ve cosine law’a tam uyumlu ölçüm yapmalıdır.
Ancak pratikte sensör geometrisi ve optik tasarım nedeniyle bazı piranometrelerde özellikle bazı zenit açılarında (zenith açısı hakkında daha fazla bilgi için) sapmalar meydana gelebilmektedir. Bu sapmaları ölçmek ve cosine response hatasını hesaplamak için ölçümleri alınır.
Cosıne Response Hatası Nedir?
Piranometrenin bu fiziksel kurala uyumundaki sapmaya cosine error denir. Güneş ışınımı bir yüzeye şu prensibe göre düşer:
Ölçülen Işınım (W/m2) = Gerçek Işınım (W/m2) × cos(θ)
θ, ışının sensöre geliş açısı yani zenith açısıdır.
Directional response grafiği, bu sapmanın farklı açılardaki yüzdesel değişimini gösterir.
Dırectıonal Response Ölçümü nasıl yapılır?
SEVEN Sensor Solution 3S-TP-MB-A Class A Termopil Piranometresi Directional Response Sertifikasında yer alan Kalibrasyon Prosedürü Bölümüne göre, kalibrasyon bu şekilde yapılmaktadır:
“Piranometrenin yönsel tepkisi, ISO 9060:2018 standardına göre, ışığın geliş açısına bağlı olarak çıkış sinyalinin kosinüs kanununa uygunluğuna dayalı olarak tanımlanır. SEVEN Piranometresi, zenit ve azimut açılarına bağlı yönsel tepki testine tabi tutulmuştur. Test sırasında piranometre, otomatik bir gonyometre platformuna yatay konumda yerleştirilmiş ve sabit bir ışınım değeri altında (1000 W/m², AM1.5, AAA sınıfı güneş simülatörü) çeşitli zenit açılarında (20°, 40°, 60°, 70°, 80°) ölçümler yapılmıştır. Özellikle 40° ve 70° zenit açıları için, azimut yönlerinde (Güney, Batı, Kuzey, Doğu) piranometre sinyalleri kaydedilmiş ve bu veriler, her yön için belirli bir sıcaklık aralığında (40°C ve 70°C) elde edilen ölçüm sonuçlarına göre alınmıştır. Ayrıca, kosinüs hatası formülüne göre doğrulama yapılmıştır. Ölçüm sonuçları, ±10 W/m² tolerans sınırları içinde olup olmadığına göre değerlendirilmiştir. “
Dırectıonal Response Standartlarla İlişkisi Nedir?
Piranometre performans sınıflandırması, ISO 9060 standardına göre yapılır.
ISO 9060’a Table 1 — Pyranometer classification list göre:
Temperature Response (Sıcaklık Tepkisi) Nedir?
Temperature Response, piranometrenin farklı ortam sıcaklıklarında hassasiyetinin nasıl değiştiğini gösteren performans parametresidir.
Termopil tabanlı piranometrelerde; sensör çıkış gerilimi sıcaklığa bağlı olarak değişebilir veya elektronik bileşenler sıcaklık driftine maruz kalabilir. Bu durum, ölçülen W/m² değerinde sistematik hata oluşturabilir.
Temperature Response Ölçümü nasıl yapılır?
SEVEN Sensor Solution 3S-TP-MB-A Class A Termopil Piranometresi Temperature Response Sertifikasında yer alan Kalibrasyon Prosedürü Bölümüne göre, kalibrasyon bu şekilde yapılmaktadır:
“Piranometrenin sıcaklık tepkisi, ISO 9060:2018 tarafından +20°C’deki sinyale göre, ortam sıcaklığındaki -10°C ile +40°C aralığındaki değişime bağlı yüzde sapma olarak tanımlanır. SEVEN Piranometre ise -20°C ila +50°C arasında bir sıcaklık tepki testine tabi tutulmuştur. Test sırasında Piranometre yatay olarak konumlandırılmıştır. Ortam sıcaklığı değiştirilirken, ışınım değeri sabit tutulmuştır. Ölçüm sonuçları, Piranometre, 50°C’den -20°C’ye kadar olan sıcaklık aralığında 10°C adımlarla test edilir.”
Temperature Response Standartlarla İlişkisi
Piranometre performans sınıflandırması, ISO 9060 standardına göre yapılır.
ISO 9060’a Table 1 — Pyranometer classification list göre:
Dırectıonal – Temperature Response Hatası Toplam Ölçüm Belirsizliğine Etkisi Nedir?
ISO 9901:2021 standardı, piranometrelerin performans kriterlerini belirlerken ölçüm belirsizliklerini daha kapsamlı şekilde ele alır. Bu standart; cihazın yönselliği, sıcaklık tepkisi, doğrusal olmama, veri kaydedici hataları gibi birçok faktörü dikkate alarak toplam ölçüm belirsizliğinin kaynaklarını analiz etmeyi zorunlu kılar. Şekil 4’te, bu kriterlere göre yapılmış bir belirsizlik analizi örneği yer almaktadır.
Şekil 4’te gösterilen örnekte, Piranometre, güneşli ve açık bir günde, öğle vakti yaklaşık 1 000 W/m2 ışınımla GHI ölçümü yapar. Farklı kaynaklardaki toplam belirsizliğin dağılımı, solda belirsizlik W/m2 cinsinden, sağda ise ışınımın yüzdesi olarak ifade edilmiştir.
Şekil 4 – Spektral olarak düz bir A sınıfı piranometre ile yapılan bir ölçümün belirsizlik değerlendirmesi örneği
“Şekil 4” ISO9901:2021 standartında bulunmaktadır. Grafikte herhangi bir değişiklik yapılmadan doğrudan kullanılmıştır
X; zaman, saat
Y1; W/m2 Belirsizlik kaynağı başına U95, W/m2
Y2; U95, belirsizlik kaynağı başına bölünmüş, %
1; Bakım
2; Sıcaklık Tepkisi
3; Yönsel Tepki
4; Doğrusal Olmama
5; Kararsızlık
6; Zero off-set B
7; Zero off-set A
8; Data logger doğruluk
9; Kalibrasyon Belirsizliği
Bu grafiğe göre Termopil Piranometreler için Directional Response – Temperature Response Ölçümleri son derece önemlidir. Directional Response ve Temperature Response sertifikaları, her satın alınan piranometre için oluşturulmalı ve müşteri ile paylaşılmalıdır. SEVEN Sensor olarak SEVEN 3S-TP-MB-A Piranometremiz için son teknolojiler ile donatılmış laboratuvarlarımızda bu ölçümleri almaktayız.
Teknik konularda daha fazla bilgi için SEVEN Sensör Çözümleri ile iletişime geçebilirsiniz.
Sıkça Sorulan Sorular (SSS)
1.Directional response ile cosine error aynı şey midir?
Cosine error, directional response’un bir bileşenidir. Directional response genel açısal performansı ifade eder.
2.Her Piranometre için Temperature – Directional Response testleri yapılmalı mıdır?
Üretimi yapılan tüm Termopil Piranometreler için ayrı ayrı bu ölçümleri yapılmalıdır. Tüm sensörler sıcaklıktan ve yönden etkilenir. Bu ölçümlere göre kalite sınıfları belli olur.
3.Piranometrelerde Hassasiyet (Sensitivity) nedir?
Hassasiyet birimi, Watt başına metre kare başına mikrovolt veya µV/W/m²’ye eşittir. Hassasiyet, alınan toplam güneş ışınımının yorumlanmasıyla yani kalibrasyon değeri ile ilgilidir.