專利名稱：散射輻射連續(xù)觀測記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及現(xiàn)代氣象觀測儀器、儀表領(lǐng)域中的一種天空散射輻射的連續(xù)觀測的方法，獲得準(zhǔn)確值的方法，并使這一過程完全自動化，目前，觀測散射輻射紀(jì)錄的辦法是1由時鐘和機(jī)械系統(tǒng)帶動遮光板隨太陽移動、即利用日晷追蹤。觀測人員需要不斷檢查遮光板的位置投影點是否落在感應(yīng)面上。2使用遮光帶，每天使遮光帶改變一定度數(shù)。現(xiàn)在所用總輻射儀是在黑、白感應(yīng)片的背面連接有溫差熱電偶，由于溫差電偶自身是金屬，熱傳導(dǎo)好，使黑、白片產(chǎn)生熱交換，另外溫差熱電偶自身與溫度變化也不是線性關(guān)系，這就嚴(yán)重影響了觀測記錄值的準(zhǔn)確性，不足之處有以下四點1防風(fēng)玻璃半球罩(雙層)的透光率影響觀測值，2溫度效應(yīng)和非線性影響觀測值，3無法實現(xiàn)散射輻射的連續(xù)觀測記錄，4遮光帶工作過程也同時遮擋了一部分散射輻射，增大了觀測誤差。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)對科學(xué)研究，動植物生存、發(fā)展、能源開發(fā)利用都具有重要意義，因此各國都在致力于新的散射輻射測量儀器的研究(注1)。
本發(fā)明的目的是提供一種在地表任何位置都可以連續(xù)觀測、記錄散射輻射的儀器，不但遮光板是自動跟蹤太陽的，而且在陰天、雨天遮光板作用自動消失，使觀測值更準(zhǔn)確。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在單層半球透明玻璃真空罩內(nèi)，水平放置接受輻射的黑片、白片，它們的背面各自通過硅脂與線性半導(dǎo)體溫度傳感器連接并封存在隔熱腔內(nèi)，隔熱腔固定在基盤上，在基盤水平面下部中心位置裝有一個水平軸，水平軸的經(jīng)向固定支撐桿，桿的另一端固定著弧型桿，弧型桿的另端固定遮光板，遮光板上裝有晷板式緯度光傳感器。撥桿與支撐桿滾動接觸，撥桿的另一端固定在蝸輪軸上。蝸輪、蝸桿嚙合并自鎖，蝸桿被電動機(jī)在有信號時拖動，拔桿旋轉(zhuǎn)使支撐桿位移，通過弧型桿使遮光板以感應(yīng)面為中心做俯仰，遮光板為樹脂變色板，在無直接輻射時，為無色透明狀，在有直接輻射時，變?yōu)楹谏?，透光率接近零?；P下部機(jī)械固定緯度驅(qū)動電機(jī)及線路板?；P上有一個孔，其大小可以使遮光板弧型桿來回通過?；⌒蜅U在基盤投影線與基盤外圓的交點處裝有晷板式經(jīng)度光傳感器。立柱套與立柱滑動接觸，即立柱套繞立柱旋轉(zhuǎn)，立柱套下端外園有蝸輪，經(jīng)度電機(jī)通過蝸桿來驅(qū)動它。立柱與水平盤固定，水平盤周邊三等份均佈調(diào)整螺栓。在水平盤上還固定經(jīng)度驅(qū)動電動機(jī)，氣泡式水平指示，及封塵罩等附件。在晴朗的天空中，亮度是以太陽為中心同心園式的、逐漸變?nèi)醯?，兩只在同一平面的光敏電阻A、B被日晷板平分，只要晷板不正對著太陽視中心時，兩只光敏電阻的值就會不一樣，通過差動放大后就有輸出電流(電流方向根據(jù)需要設(shè)定)，光敏電阻E、F分別固定在儀器東西兩邊，分為上午、下午兩個時區(qū)，上午電機(jī)轉(zhuǎn)動使基盤、遮光板向東轉(zhuǎn)動，(水平方向逆時針)下午反之。當(dāng)經(jīng)度感光器、上的光敏電阻C、D任一只受到光照時都會將E、F信號中斷，陰天和黑夜時所有光敏電阻均無信號，電動機(jī)不動。新型溫度傳感器件內(nèi)部已經(jīng)對溫度線性失真作了校正。兩只C型溫度傳感器的熱容量很小、響應(yīng)速度快、靈敏度高，因分別安裝，故不產(chǎn)生熱交換，在同一隔熱腔內(nèi)，測試條件相同，這些優(yōu)點熱電偶是無法比擬的。由于采用了遮光板連續(xù)跟蹤日光的技術(shù)(本人已有“全方位跟蹤日光的太陽能裝置”實用新型專利技術(shù)，專利號ZL 01 2 29124.2)，由于探用真空技術(shù)，單層玻璃罩內(nèi)無水汽凝結(jié)及對流熱傳導(dǎo)，透光更好，不用干燥劑。能獲得高精度輻射觀測記錄及散射輻射的連續(xù)觀測和記錄。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明

圖1是跟蹤日光，輻射接收顯示框2是散射輻射連續(xù)觀測記錄儀的結(jié)構(gòu)3是經(jīng)度跟蹤日光的電路原理4是緯度跟蹤日光的電路原理5是散射輻射的測量，顯示電路6是晷板式經(jīng)度，緯度光傳感器的結(jié)構(gòu)2中，1晷板式緯度光傳感器、2遮光板、3弧型桿、4晷板式經(jīng)度光傳感器、5撥桿輪、6基盤、7支撐桿、8隔熱腔、9溫度傳感器、10黑、白感應(yīng)片、11在有日光時遮光板投影示意、12單層半球玻璃罩及真空室、13撥桿、14蝸輪、15蝸桿、16減速箱、17緯度驅(qū)動電動機(jī)、18螺絲、19立柱、20潤滑套、21防脫墊片、22封塵圈、23套柱、24蝸輪軸、25蝸輪、26蝸桿、27減速箱及經(jīng)度驅(qū)動電動機(jī)、28防塵罩、29校平螺絲、30墊板、31萬向架、32水平指示、33航空插座圖3中，A、B、C、D、E、F分別為光敏電阻，在天空有足夠光照強(qiáng)度時，A、B、C、D受光照C、D不論誰受光IC2輸出使J-2吸合、長閉觸點J2-1，斷開E、F信號被中斷，這時的A、B受光照強(qiáng)度如果不等，由差分電路IC1的腳6就有輸出電流，設(shè)A受光照大于B，電流使9013導(dǎo)通，繼電器J吸合，觸點J-1接觸，電流經(jīng)電機(jī)線圈L回流，電動機(jī)(27)拖動蝸桿(26)嚙合蝸輪(25)帶動套柱(23)，使基盤及經(jīng)度光傳感器反時針向東轉(zhuǎn)，電連接時，使轉(zhuǎn)動方向向亮區(qū)，當(dāng)經(jīng)度光傳感器的晷板指向太陽視中心時A、B受光照強(qiáng)度一樣，差分放大電路IC1腳6無輸出電流J失電，觸點J-1開，電動機(jī)線圈L無電，基盤及經(jīng)度光傳感器靜止在原地不動，過了瞬間(可按跟蹤精度設(shè)計，實施例為25秒)，太陽西移使B受光照大于A、IC1腳6輸出電流與前次極性相反，使9015導(dǎo)通，繼電器J1吸合，觸點J1-1接觸，電流經(jīng)L、J1-1流回電源，電動機(jī)轉(zhuǎn)動方向與前次相反，使基盤及經(jīng)度光傳感器向亮區(qū)B轉(zhuǎn)動(順時針向西轉(zhuǎn))，當(dāng)晷板指向太陽視中心時停止，又過瞬間太陽西移使B又大于A，結(jié)果出現(xiàn)了新的電流不平衡，電動機(jī)又轉(zhuǎn)，直到日落。次日太陽升起，E受光照IC3的腳3有電流輸出，J3吸合，J3-1閉合，所以電動機(jī)使基盤向東轉(zhuǎn)，直到A、C受到光照時，C終斷E的信號，此時A的亮度大于B，電動機(jī)仍使基盤向東轉(zhuǎn)，直到經(jīng)度晷板式光傳感器的晷板指向太陽視中心時電動機(jī)停，如果這時陰、雨，到日落前的某時刻晴天，F(xiàn)受到光照，IC4腳3輸出電流J4吸合，觸點J4-1閉合，電流由L經(jīng)J4-1回電源，電動機(jī)拖動基盤，向西轉(zhuǎn)，完成經(jīng)向的尋星及跟蹤。緯度的跟蹤原理與上相同，(參見圖4)緯度晷板式光傳感器的晷板平面把指向的空間分成上下兩部分，當(dāng)光敏電阻G(上時空區(qū))，受光大于H(下時空區(qū))差分放大電路IC腳6有電流輸出9013導(dǎo)通，J5吸合，J5-1閉合電流經(jīng)L流回電源，電動機(jī)通過蝸桿(15)嚙合蝸輪(14)使撥桿(13)及輪(5)向上轉(zhuǎn)，迫使遮光板支撐桿(7)連同弧型桿(3)使遮光板(2)依感應(yīng)面(10)為中心俯仰，直到緯度傳感器(1)晷板指向太陽視中心時停止。太陽高度再上升(日出至中午，地方時)，G受光照又大于H重復(fù)上述動作過程，中午后太陽高度下降，H受光大于G，差動電路IC腳6有電流輸出9015導(dǎo)通，J6吸合，J6-1閉合，電流經(jīng)L、J6-1回源，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，撥桿(13)向下轉(zhuǎn)，重力使支撐桿(7)弧型桿(3)遮光板(2)下降，當(dāng)緯度光傳感器晷板指向太陽視中心時停止，再過瞬間太陽高度又下降(中午至日落)，H亮度大于G，電動機(jī)(17)拖動遮光板下移直到日落，達(dá)到跟蹤太陽高度的目的。經(jīng)，緯度光傳感器晷板同時指向太陽視中心時，遮光板的投影面正好落在黑片、白片上，遮擋了直接輻射，保證了跟蹤位置的正確。在圖5中兩只溫度傳感器C把各自測到黑、白片的參數(shù)送入IC比較輸出、顯示。在圖6中1光敏電阻，2基片，3晷板，4調(diào)整螺絲注1<現(xiàn)代氣象觀測>、作者張?zhí)@琛、2000年5月第一版、北京大學(xué)出版社出版。第六章、輻射能的測量(136頁——152頁)6、4、2章節(jié)、儀器的改進(jìn)“舊型號的總輻射表存在不少缺點，它的儀器精度不能使人滿意，目前各國的儀器都在下述幾方面不斷地作出改進(jìn)”——148頁。
權(quán)利要求
1，在單層半球透明真空玻璃罩內(nèi)，水平放置接受輻射用的黑片和白片，它們的底面各自通過硅脂與線性半導(dǎo)體溫度傳感器密合封存在隔熱腔內(nèi)，，隔熱腔固定在基盤上，在基盤水平面下部中心位置，機(jī)械裝有一個可以轉(zhuǎn)動的水平軸，水平軸中間徑向固定支撐桿，支撐桿的另一端固定有弧型桿，遮光板，遮光板迎光面固定著晷板式緯度光傳感器，電連接到一個差分電路上并與緯度驅(qū)動電機(jī)連接，通過機(jī)械傳動使遮光扳依感光面為中心作俯仰，弧型桿在基盤投影線與基盤外圓的交點處固定晷板式經(jīng)度光傳感器、時區(qū)光傳感器固定在儀器東西兩側(cè)，與它的差分電路、電動機(jī)電連接，通過機(jī)械傳動使基盤在水平面作順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，遮光板跟隨作經(jīng)度移動，使遮光板跟蹤太陽投影始終落在黑、白感應(yīng)面上。
2，根據(jù)權(quán)利要求書1所述的晷板式經(jīng)、緯度光傳感器其特征是同一平面基片上安有四只(緯度兩只)電性能一致的光敏電阻。晷板垂直于基片并使電阻均分兩側(cè)，可以區(qū)別晷板指向空間兩側(cè)的亮度，將基片、晷板平面垂直水平面放置，可以區(qū)分經(jīng)向光差，將晷板平面水平面放置，可以區(qū)分緯向光差。
3，根據(jù)權(quán)利要求書1所述的遮光板其特征是可以始終跟蹤太陽，并使投影落在黑片、白片上，遮光板具有受光照時能改變透光率的性能，
4，根據(jù)權(quán)利要求書1所述的隔熱腔能保持較穩(wěn)定的恒溫，內(nèi)有PTC半導(dǎo)體制冷、制熱塊。
5，根據(jù)權(quán)利要求書1所述的單層半球透明玻璃真空罩其特征是沒有熱對流交換、水汽凝結(jié)。
全文摘要
一種可以連續(xù)觀測記錄天空散射輻射儀器，在單層半球透明真空玻璃罩內(nèi)，水平放置接收輻射用的黑片、白片，它們各自在底面與線性C型溫度傳感器密合，并封存于恒溫隔熱腔內(nèi)，遮光板可以連續(xù)跟蹤太陽并使陰影落在黑片、白片感應(yīng)面上，遮光板隨著光照度強(qiáng)弱而改變透光率，實現(xiàn)在無太陽直射時透明，不影響散射的接受，由于真空罩內(nèi)沒有水汽凝結(jié)，不用放干燥劑、消除對流熱傳導(dǎo)，能取得精確的天空輻射觀測記錄。
文檔編號G01W1/12GK1465962SQ02124030
公開日2004年1月7日 申請日期2002年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月17日
發(fā)明者范子林 申請人:范子林