पाइरहीलियोमीटर (Pyrheliometers) क्या हैं?

Question

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A: बीम विकिरण को मापने वाले उपकरण

Explanation & Concepts:
पाइरहीलियोमीटर एक सटीक उपकरण है जिसे विशेष रूप से सूर्य की किरणों के लंबवत रखी गई सतह पर गिरने वाले प्रत्यक्ष सौर विकिरण (बीम विकिरण) की तीव्रता को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह देखने के क्षेत्र (field of view) को सीमित करने के लिए एक कोलिमेटर ट्यूब का उपयोग करता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि केवल सौर डिस्क और आसपास के आकाश के एक छोटे हिस्से से प्रत्यक्ष बीम विकिरण ही सेंसर तक पहुँचे।

Working Principle: सेंसर, जो आमतौर पर एक थर्मोपाइल होता है, को एक संकीर्ण ट्यूब (कोलिमेटर) के आधार पर एक छोटे एपर्चर कोण के साथ रखा जाता है। यह एपर्चर उपकरण को आकाश से आने वाले विसरित या बिखरे हुए विकिरण को अनदेखा करने और केवल सूर्य के प्रकाश की कोलिमेटेड बीम को मापने की अनुमति देता है। अवशोषित विकिरण ऊर्जा थर्मोपाइल जंक्शनों के पार एक तापमान अंतर बनाती है, जो विकिरण के समानुपाती एक इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) उत्पन्न करती है, जिसे $I = \frac{V}{K}$ द्वारा परिभाषित किया जाता है, जहाँ $V$ आउटपुट वोल्टेज है और $K$ अंशांकन स्थिरांक (calibration constant) है।

Key Formulas: $I_{beam} = \frac{V}{S}$ — बीम विकिरण की तीव्रता, जहाँ $V$ आउटपुट वोल्टेज है और $S$ संवेदनशीलता स्थिरांक है; $FOV \approx 5^{\circ}$ — सौर ट्रैकिंग के लिए विशिष्ट फील्ड ऑफ व्यू एपर्चर कोण

Key Points: लंबवत आपतन पर प्रत्यक्ष बीम विकिरण को मापता है।; पूरे दिन सूर्य की गति का सटीक रूप से पालन करने के लिए एक सोलर ट्रैकर की आवश्यकता होती है।; पाइरानोमीटर जैसे अन्य सौर उपकरणों के अंशांकन के लिए उपयोग किया जाता है।; सौर सांद्रक (CSP) के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए आवश्यक है।

Advantages: प्रत्यक्ष सामान्य विकिरण (DNI) माप के लिए उच्च सटीकता; सांद्रित सौर ऊर्जा (CSP) साइट मूल्यांकन के लिए आवश्यक

Disadvantages: विसरित या वैश्विक क्षैतिज विकिरण को मापने में असमर्थ; जटिल, सक्रिय सौर ट्रैकिंग प्रणालियों की आवश्यकता होती है

Applications: सौर अनुसंधान और मौसम विज्ञान; सौर तापीय संग्राहकों (solar thermal collectors) और PV सांद्रकों का प्रदर्शन परीक्षण

Additional Info: विकल्प B एक पायरानोमीटर (शैडो बैंड के साथ विसरित मोड में) या डिफ्यूजियोमीटर को संदर्भित करता है।. विकल्प C तकनीकी रूप से विकल्प A का एक उपसमुच्चय है; हालाँकि, 'बीम विकिरण' ISO 9060 जैसे इंस्ट्रूमेंटेशन मानकों में उपयोग की जाने वाली मानकीकृत तकनीकी शब्दावली है।

Answer: A सही है — पाइरहीलियोमीटर विशेष रूप से लंबवत आपतन पर सौर विकिरण के प्रत्यक्ष बीम घटक को मापने के लिए अंशांकित और डिज़ाइन किया गया है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें: पाइरहीलियोमीटर बीम (प्रत्यक्ष) विकिरण को मापते हैं, जबकि पायरानोमीटर आकाश के पूरे गोलार्द्ध को कैप्चर करके वैश्विक या विसरित विकिरण को मापते हैं।

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Option B: विसरित (Diffuse) विकिरण

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Option C: केवल प्रत्यक्ष विकिरण

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Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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