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一、产品概述:
测量垂直太阳表面(视角约0.5°)的辐射和太阳周围很窄的环形天空的散射辐射称为太阳直接辐射,用直接辐射表测量。
二、原理及结构特点:
该表构造如附图1,主要由光筒和自动跟踪装置组成。光筒内部是由七个光栏、内筒、热电堆及干燥剂筒等组成。七个光栏是用来减小内部反射、构成仪器的开敞角并且限制仪器内部空气的湍流。在光栏的外面是内筒,它使光栏内部和外筒的干燥空气密闭,以减小环境温度对热电堆的影响。在外筒口装有JGS3石英玻璃片,它可透过0.27—3.2µm波长的辐射光,便于太阳直辐射测量。筒内装有干燥剂,以防止水汽凝结物生成。
直接辐射表的感应部件是光筒的核心部分,它是由响应快速的线绕电镀式热电堆组成。感应部件对着太阳一面涂有无光黑漆,下面是热电堆的热接点,当有阳光照射到热接点时,温度升高,它与另一面的冷接点形成温差,从而产生电动势,该电动势与太阳直接辐射强度成正比。
自动跟踪装置是由底板、纬度刻度盘、步进电机、导电环、涡轮箱(用于太阳倾角调整)等部件组成。步进电机是动力源,它只能由我公司生产的“直表控制器”控制操作(不可用手拧动自动跟踪装置)。该跟踪装置精度高,一星期内转角误差在0.25°以内,即小于1分钟。只要正确安装,即可实现准确的自动跟踪。
三、技术参数:
1、灵 敏 度 :7~14μV∕W.m-2
2、时间常数 :≤15S(99%)
3、内 阻 :约80欧姆
4、跟踪精度 :<168h±1°
5、敞 开 角 :4°
6、年稳定性 :±1%(灵敏度变化率)
7、工作环境 :-45℃~+45℃
8、供 电 :AC220V或DC12V
9、重 量 :5Kg
10、测量范围:0~2000W/m2
11、信号输出:0~20mV(配合DL-2标准电流变送器使用可输出4~20mA)
12、测量精度:工作表<5%;标准表<2%
四、安装与使用:
1、直表的安装场地要确保在所有季节和时间(从日出到日落)太阳直射光不受任何障碍物影响,如有障碍物,日出、日落方向障碍物高度角不得超过5°,同时要尽量避开烟、雾等大气污染严重的地方。通常与其它辐射表一起安在观测场内,但也可安在屋顶平台上。台架安装要牢固,即使受到严重的冲击和震动(如大风等)也不应改变仪器的水平状态。直表的跟踪精度与安装是否准确有关,虽然很简单,但一定要仔细。
2、直接辐射表在使用前应按以下四个步骤调试:
①纬度:先查表找到当地的纬度(见附表1),然后松开纬度刻度盘上的旋钮9和11(见附图1),按当地地理纬度转动刻度盘10(见附图1),对准后紧固。
②零点:将控制器的电源线及控制线(连接到附图1中的4处)连接好,拨动搬把双向开关,使电机快速转动,通过按向左、向右拨动搬把双向开关调整电机转动方向,最终目的使直表的时间基准线(见附图1中的14)指示为0点整。此时,将开关拨到中间位置,进入跟踪状态。
③对时间:这里的时间是指当地的真太阳时。计算方法如下:
真太阳时=北京时-(120°-当地经度)/15°+时差/60
当地经度:指东经,查附表一,单位:度
时 差: 查附表二,单位:分
如:2001/9/12 9:00(北京时),求东经121°07′E地方的真太阳时?
首先查表2得
时 差=3
真太阳时=9.00-(120-121.117)/15+3/60
=9+(1.117×4+3)/60
=9时07分28秒
即:给直表对时(直表时间基准线所对时间)应比北京时(手表时间)多或快7分28秒。如果8:00(手表时间)去对直表,直表应对到8:07分28秒;如果11:25去对直表,直表应对到11:32分28秒。
注意:完成以上调试操作后,直表控制器搬把双向开关应保持在自动跟踪状态下(搬把双向开关在中间位置)。
④对光筒上光点(即太阳倾角、南北向、水平的调整)
在纬度、零点、时间都调好后,就该调整光筒上的光点了,使光点正好透过光筒一侧边沿的小孔(附图1中的15)落在另一侧边沿着光点的(附图1中的16)。可通过以下3步操作来实现以上目的。
a.调太阳倾角。也就是调整光筒上光点的高、低。通过旋转太阳倾角调整钮(附图1中的13)来调整太阳的倾角(即赤纬角),倾角的大小可参考附表三;
b.调整、对准南北向。也就是调整直表整体(底板)的方向。对准南北向,首先必须测定南北线。测定南北线的主要方法如下:
经纬仪法:真太阳时正午,用经纬仪(通过深色玻璃)观测太阳,然后降低物镜到水平面一点,这一点与观测点相连,即南北线,并在仪器台柱上画出南北线。
铅垂线法:这是较常用的一种方法。在真太阳时正午,用铅垂线观测其投影(当地子午线),使仪器底座上的南北方位线与其重合,尽可能达到±0.25°以内。
对方位往往不是一次能对好的,反复几次对准后,初步将底座固定。
c.调水平。用3个水平调整钮(附图1中的2)调整,使水平泡内的气泡位于。
经过以上几个步骤的调整就完成了光点的对准工作,再将仪器牢固地固定在台架上。直表安装好后,应试跟踪太阳一段时间,检查其是否准确,否则,应反复调整,直到准确为止。另外,如果直表在使用过程中断电,就需要按照上述步骤重新调试。
3、接线说明:
接线颜色 | 输出说明 | 对应插头引脚 |
棕线 | 电源正 | 四芯插头的1脚 |
黑线 | 电源负 | 四芯插头的2脚 |
黄线 | 信号正 | 四芯插头的3脚 |
蓝线、屏蔽线 | 信号负 | 四芯插头的4脚 |
4、直接辐射表配合太阳辐射记录仪可直接显示、记录太阳直接辐射瞬时值;如果配合辐射电流表使用,需经下式换算后得到辐射的瞬时值:
直接辐射瞬时值(W/m2)=辐射电流表显示值(mV)×1000/辐射表灵敏度;
五、使用与维护:
1、直接辐射表与其他辐射表相比,不仅感应件要灵敏,而且还要跟踪准确,才能获得准确的直接辐射。要保持在任何天气条件下常年不断地、准确可靠地跟踪太阳是不容易的,因此要严格遵守操作规程。
2、每天工作开始应检查光筒石英玻璃窗口是否清洁,如有灰尘、水汽凝结物应及时用吸耳球吹或用软布、光学镜片纸擦净。
3、每天工作应检查一次跟踪情况,及时调整(对光点)。
4、本仪器系精密仪表,严格按照操作规程进行调试,绝不能用力过大,小心轻放,减小振动,以免损坏。
5、辐射表使用两年以上,其灵敏度须由生产厂家或计量部门重新标定。
附图1 直表示意图
1、水平泡
2、水平调整钮
3、指针
4、与采集仪连线插座
5、时间刻度
6、赤纬刻度
7、干燥剂筒
8、光筒
9、连接螺栓
10、纬度刻度盘
11、纬度调整钮
12、底板
13、太阳倾角调整钮
14、时间基准线
15、光孔
16、着光点
附表一: 我国主要城市经纬度
地 点 | 北 纬 | 东 经 | 地 点 | 北 纬 | 东 经 |
北 京 | 39°57′ | 116°10′ | 郑 州 | 34°43′ | 113°39′ |
上 海 | 31°12′ | 121°26′ | 洛 阳 | 34°40′ | 112°30′ |
天 津 | 39°06′ | 117°10′ | 武 汉 | 30°38′ | 114°17′ |
石 家 庄 | 38°04′ | 114°26′ | 长 沙 | 28°15′ | 112°50′ |
唐 山 | 39°40′ | 118°07′ | 广 州 | 23°00′ | 113°13′ |
邯 郸 | 36°36′ | 114°28′ | 南 宁 | 22°48′ | 108°18′ |
保 定 | 38°53′ | 119°34′ | 海 口 | 20°00′ | 110°25′ |
太 原 | 37°55′ | 112°34′ | 柳 州 | 24°20′ | 109°24′ |
大 同 | 40°00′ | 113°18′ | 西 安 | 34°15′ | 108°55′ |
呼和浩特 | 40°49′ | 111°41′ | 银 川 | 38°25′ | 106°16′ |
包 头 | 40°34′ | 109°50′ | 兰 州 | 36°01′ | 103°53′ |
沈 阳 | 41°46′ | 123°26′ | 桂 林 | 25°15′ | 110°10′ |
大 连 | 38°54′ | 121°38′ | 西 宁 | 36°35′ | 101°55′ |
鞍 山 | 41°07′ | 122°57′ | 乌鲁木齐 | 43°47′ | 87°37′ |
抚 顺 | 41°50′ | 124°07′ | 成 都 | 30°40′ | 104°04′ |
本 溪 | 41°17′ | 123°46′ | 重 庆 | 29°30′ | 106°33′ |
锦 州 | 41°08′ | 121°07′ | 贵 阳 | 26°34′ | 106°42′ |
阜 新 | 42°10′ | 121°38′ | 徐 州 | 31°21′ | 120°38′ |
长 春 | 43°52′ | 125°20′ | 喀 什 | 39°31′ | 75°45′ |
吉 林 | 43°49.9′ | 126°33′ | 克拉玛依 | 45°33′ | 84°52′ |
哈 尔 滨 | 45°45′ | 126°8′ | 自 贡 | 29°24′ | 104°49′ |
齐齐哈尔 | 47°20′ | 123°56′ | 遵 义 | 27°41′ | 106°55′ |
牡 丹 江 | 44°35′ | 129°36′ | 个 旧 | 22°21′ | 103°43′ |
鸡 西 | 45°17′ | 130°57′ | 拉 萨 | 29°43′ | 91°02′ |
济 南 | 36°11′ | 116°58′ | 苏 州 | 31°21′ | 120°38′ |
青 岛 | 36°04′ | 120°19′ | 合 肥 | 31°53′ | 117°15′ |
烟 台 | 37°32′ | 121°23′ | 杭 州 | 30°20′ | 120°10′ |
南 京 | 32°04′ | 118°41′ | 南 昌 | 28°40′ | 115°58′ |
无 锡 | 31°40′ | 120°44′ | 福 州 | 26°05′ | 119°18′ |
台 北 | 25°02′ | 121°31′ | 厦 门 | 24°27′ | 118°04′ |
附表二 时 差 表
日 期 | 月 份 | ||||||||||||
平年 | 闰年 | 一 | 二 | 三 | 四 | 五 | 六 | 七 | 八 | 九 | 十 | 十一 | 十二 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 | 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 | -3 -4 -4 -5 -5 -6 -6 -7 -7 -7 -8 -8 -9 -9 -9 -10 -10 -10 -11 -11 -11 -12 -12 -12 -12 -13 -13 -13 -13 -13 -14 | -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -14 -13 -13 -13 -13 | -13 -12 -12 -12 -12 -12 -11 -11 -11 -11 -10 -10 -10 -10 -9 -9 -9 -8 -8 -8 -8 -7 -7 -7 -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 | -4 -4 -4 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3
| 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 | 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 -1 -1 -1 -1 -2 -2 -2 -2 -2 -3 -3 -3 -3 | -3 -4 -4 -4 -4 -4 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 | -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -4 -4 -3 -3 -3 -3 -2 -2 -2 -2 -1 -1 -1 0 | 0 0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9 9 9 10 | 10 10 11 11 11 12 12 12 12 13 13 13 14 14 14 14 14 15 15 15 15 15 16 16 16 16 16 16 16 16 16 | 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 15 15 15 15 15 14 14 14 14 13 13 13 13 12 12 12
| 11 11 10 10 10 9 9 8 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 0 -1 -1 -2 -2 -3 |
附表三 太 阳 赤 纬 角 单位:度
日 期 | 月 份 | ||||||||||||
平年 | 闰年 | 一 | 二 | 三 | 四 | 五 | 六 | 七 | 八 | 九 | 十 | 十一 | 十二 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 | 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 | -23 -22.9 -22.9 -22.7 -22.6 -22.6 -22.4 -22.3 -22.1 -22.0 -21.8 -21.7 -21.5 -21.3 -21.2 -21.0 -20.8 -20.6 -20.4 -20.2 -20.0 -19.7 -19.5 -19.3 -19.3 -18.8 -18.5 -18.3 -18.0 -17.7 -17.5 | -17.2 -16.9 -16.6 -16.3 -16.0 -15.7 -15.4 -15.1 -14.6 -14.4 -14.1 -13.8 -13.6 -13.1 -12.8 -12.4 -12.1 -11.7 -11.4 -11.0 -10.7 -10.3 -9.9 -9.6 -9.2 -8.8 -8.5 -8.1
| -7.3 -7.3 -6.9 -6.6 -6.2 -5.8 -5.4 -5.0 -4.6 -4.2 -3.8 -3.4 -3.0 -2.7 -2.3 -1.9 -1.5 -1.1 -0.7 -0.3 0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5 2.9 3.3 3.6 4.0 | 4.4 4.4 5.2 5.6 6.0 6.3 6.7 7.1 7.5 7.8 8.2 8.6 8.9 9.3 9.7 10.0 10.4 10.7 11.1 11.4 11.8 12.1 12.4 12.8 13.1 13.4 13.7 14.1 14.4 14.7 | 15.0 15.3 15.6 15.9 16.2 16.4 16.7 17.0 17.3 17.5 17.8 18.1 18.3 18.6 18.8 19.0 19.3 19.5 19.7 19.9 20.1 20.3 20.5 20.7 20.9 21.2 21.2 21.4 21.6 21.7 21.9 | 22.0 22.1 22.3 22.4 22.5 22.6 22.7 22.8 22.9 23.1 23.2 23.1 23.2 23.2 23.3 23.3 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.4 23.3 23.3 23.2 23.2 | 23.1 23.1 23.0 22.9 22.8 22.7 22.6 22.5 22.4 22.3 22.1 22.0 21.9 21.7 21.6 21.4 21.2 21.1 20.9 20.7 20.5 20.3 20.1 19.9 19.7 19.5 19.3 19.1 18.8 18.6 18.3 | 18.1 17.8 17.6 17.3 17.1 16.8 16.5 16.2 16.0 15.7 15.4 15.1 14.8 14.5 14.2 13.8 13.5 13.2 12.9 12.6 12.2 11.8 11.6 11.2 11.3 10.5 10.2 9.8 9.5 8.1 8.8 | 8.4 8.0 7.7 7.3 6.9 6.6 6.2 5.8 5.4 5.1 4.7 4.3 3.9 3.5 3.1 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.1 0.3 -0.7 -1.1 -1.5 -1.9 -2.3 -2.7
| -3.1 -3.4 -3.0 -4.2 -4.6 -5.0 -5.4 -5.8 -6.1 -6.5 -6.8 -7.3 -7.7 -8.0 -8.4 -8.8 -9.1 -9.5 -9.9 -10.2 -10.6 -10.9 -11.3 -11.6 -12.0 -12.3 -12.7 -13.0 -13.4 -13.7 -13.0 | -14.3 -14.7 -15.0 -15.3 -15.6 -15.9 -16.2 -16.5 -16.8 -17.1 -17.3 -17.6 -17.9 -18.1 -18.4 -18.7 -18.9 -19.2 -19.4 -19.6 -19.8 -20.1 -20.3 -20.5 -20.7 -20.9 -21.1 -21.2 -21.4 -21.6 | -21.8 -21.9 -22.1 -22.2 -22.3 -22.5 -22.6 -22.7 -22.8 -22.9 -23.0 -23.1 -23.1 -23.2 -23.2 -23.3 -23.3 -23.4 -23.4 -23.4 -23.4 -23.4 -23.4 -23.4 -23.4 -23.4 -23.3 -23.3 -23.2 -23.2 -23.1 |