测定太阳直接辐射的仪器，其受光面与入射日光保持正交。根据世界气象组织（WMO）的分类，可测太阳直接辐射的仪器有三类：一是绝对直接日射强度表，这是辐射仪器的主基准器；二是埃斯屈朗型直接日射强度表，它曾经是辐射测量仪器的国际标准仪器，1980年7月1日起（中国于1981年1月1日起）降为副标准仪器，三是现在气象台站上使用的（普通）直接日射强度表。

感受器为两片尺寸为20×2×0.1（mm）的长方形锰铜片，其接受辐射能的感受面涂有吸收率大于98%的无光黑漆，其背面分别粘附着温差电偶的冷、热接点。温差电偶与外部的检流计相连，以检测两个感受片的温差。感受片都接有加热回路，以分别对每片通电加热，并且可用变阻器控制加热电流。当两片的感受面同时瞄准太阳时，由于得到相同的辐射通量，两片间不应有温差，检流计中无电流通过。若将两片中的任意一片曝光，另一片遮蔽，温差电偶回路中就有温差电流通过。此时若接通加热回路，对被遮蔽的一片加热，并使温差电偶回路中电流为零，即表明两片温度相等而处于热平衡状态中。设：E_e为太阳直接辐射照度（W/m²或J/cm²·min），δ为锰铜片涂黑感受面的吸收系数，A为锰铜片的面积（cm²），q₁为曝光片感受面单位时间内得到的热量，则q₁＝E_e·A·δ（J/min）。又设：R为锰铜片的电阻（Ω），I为补偿的电流（A），q₂为蔽光感受片单位时间得到的热量，则q₂＝60×0.24J²R（J/min）。当检流计中无电流通过时，表明两片获得相同的热量，即q₁＝q₂，则E_e＝I²＝kI²。k为仪器常数，包含在k中的各物理量都事先精确测定。将k值代入式中，再依据所测电流值即可直接求得日射强度值，所以这是绝对日射表。这种补偿式绝对日射强度表是由瑞典的K.J.埃斯屈朗设计的，曾经作为日射强度表的国际标准仪器。

感受器是一个薄锰铜圆盘（或银盘），其接收日射面涂有吸收率很高的黑色涂料，圆盘的背面粘附着星盘状温差电堆的热接点如图，仪器感受器瞄准太阳后，涂黑的圆盘吸收辐射而温度升高，仪器腔体内的厚重铜环则仍保持环境温度，于是固定在涂黑圆盘背面的温差电堆的热接点与固定在铜环上的冷接点之间产生了温差电势。在辐射稳定不变的条件下，感受器会取得相对稳定的热平衡（即电流表示度相对稳定不变），于是根据温差电流和换算系数求得太阳辐射强度。即E_e＝kI，k是与绝对仪器比较检定求得的系数。这种相对日射表的换算系数，除与仪器本身的参数有关外，它还是仪器及其所用电流表的温度函数，故对观测结果应进行温度订正。

按世界气象组织要求，直接日射强度表的精度变化一年内不超出以下值：基准表，±0.1%；二级标准表，±0.5%；一级表，±1.0%；二级表，±2.0%。