Les appareils diffèrent selon qu'ils mesurent le rayonnement direct (Pyrhéliomètre), le rayonnement global (Pyranomètre) ou le rayonnement réfléchi (Pyranomètre réfléchi). La largeur du spectre de longueur d'ondes de la lumière dont on mesure l'énergie, est également à prendre compte pour savoir ce que l'on doit mesurer exactement (infrarouge lointain, spectre de la lumière visible, UVA/B...) en fonction de son application! Les pyranomètres les plus utilisés sont des appareils à thermopiles Moll. Les thermopiles se composent d'un montage en série de couples thermo-électriques. Ceux-ci comportent deux soudures engendrant entre elles une force électromotrice fonction de leur différence de température. Pour la plupart des pyranomètres, il n'est pas nécessaire d'alimenter le capteur en énergie.

Une mesure indirecte mais beaucoup plus simple du rayonnement solaire est celle de la durée d'insolation. L'appareil le plus utilisé est l'héliographe de Campbell-Stockes. Il se compose d'une sphère de cristal qui, jouant le rôle d'une loupe, focalise les rayons du soleil. A la distance focale de la sphère, on dispose à l'opposé du soleil une bande graduée de carton traitée contre l'inflammation et l'humidité. Lorsque le soleil brille, le papier se consume et la brûlure progresse avec le mouvement apparent du soleil. Chaque soir, on relève le papier qui, convenablement gradué, permet de mesurer la durée quotidienne d'insolation.

Une estimation du rayonnement global moyen mensuelle peut être évaluée à partir des formules de Turc tenant compte de la position géographique du site et de la durée d'insolation.