专利名称：散射辐射连续观测记录仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及现代气象观测仪器、仪表领域中的一种天空散射辐射的连续观测的方法，获得准确值的方法，并使这一过程完全自动化，目前，观测散射辐射纪录的办法是1由时钟和机械系统带动遮光板随太阳移动、即利用日晷追踪。观测人员需要不断检查遮光板的位置投影点是否落在感应面上。2使用遮光带，每天使遮光带改变一定度数。现在所用总辐射仪是在黑、白感应片的背面连接有温差热电偶，由于温差电偶自身是金属，热传导好，使黑、白片产生热交换，另外温差热电偶自身与温度变化也不是线性关系，这就严重影响了观测记录值的准确性，不足之处有以下四点1防风玻璃半球罩(双层)的透光率影响观测值，2温度效应和非线性影响观测值，3无法实现散射辐射的连续观测记录，4遮光带工作过程也同时遮挡了一部分散射辐射，增大了观测误差。准确的数据对科学研究，动植物生存、发展、能源开发利用都具有重要意义，因此各国都在致力于新的散射辐射测量仪器的研究(注1)。
本发明的目的是提供一种在地表任何位置都可以连续观测、记录散射辐射的仪器，不但遮光板是自动跟踪太阳的，而且在阴天、雨天遮光板作用自动消失，使观测值更准确。
本发明的目的是这样实现的在单层半球透明玻璃真空罩内，水平放置接受辐射的黑片、白片，它们的背面各自通过硅脂与线性半导体温度传感器连接并封存在隔热腔内，隔热腔固定在基盘上，在基盘水平面下部中心位置装有一个水平轴，水平轴的经向固定支撑杆，杆的另一端固定着弧型杆，弧型杆的另端固定遮光板，遮光板上装有晷板式纬度光传感器。拨杆与支撑杆滚动接触，拨杆的另一端固定在蜗轮轴上。蜗轮、蜗杆啮合并自锁，蜗杆被电动机在有信号时拖动，拔杆旋转使支撑杆位移，通过弧型杆使遮光板以感应面为中心做俯仰，遮光板为树脂变色板，在无直接辐射时，为无色透明状，在有直接辐射时，变为黑色，透光率接近零。基盘下部机械固定纬度驱动电机及线路板。基盘上有一个孔，其大小可以使遮光板弧型杆来回通过。弧型杆在基盘投影线与基盘外圆的交点处装有晷板式经度光传感器。立柱套与立柱滑动接触，即立柱套绕立柱旋转，立柱套下端外园有蜗轮，经度电机通过蜗杆来驱动它。立柱与水平盘固定，水平盘周边三等份均佈调整螺栓。在水平盘上还固定经度驱动电动机，气泡式水平指示，及封尘罩等附件。在晴朗的天空中，亮度是以太阳为中心同心园式的、逐渐变弱的，两只在同一平面的光敏电阻A、B被日晷板平分，只要晷板不正对着太阳视中心时，两只光敏电阻的值就会不一样，通过差动放大后就有输出电流(电流方向根据需要设定)，光敏电阻E、F分别固定在仪器东西两边，分为上午、下午两个时区，上午电机转动使基盘、遮光板向东转动，(水平方向逆时针)下午反之。当经度感光器、上的光敏电阻C、D任一只受到光照时都会将E、F信号中断，阴天和黑夜时所有光敏电阻均无信号，电动机不动。新型温度传感器件内部已经对温度线性失真作了校正。两只C型温度传感器的热容量很小、响应速度快、灵敏度高，因分别安装，故不产生热交换，在同一隔热腔内，测试条件相同，这些优点热电偶是无法比拟的。由于采用了遮光板连续跟踪日光的技术(本人已有“全方位跟踪日光的太阳能装置”实用新型专利技术，专利号ZL 01 2 29124.2)，由于探用真空技术，单层玻璃罩内无水汽凝结及对流热传导，透光更好，不用干燥剂。能获得高精度辐射观测记录及散射辐射的连续观测和记录。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是跟踪日光，辐射接收显示框2是散射辐射连续观测记录仪的结构3是经度跟踪日光的电路原理4是纬度跟踪日光的电路原理5是散射辐射的测量，显示电路6是晷板式经度，纬度光传感器的结构2中，1晷板式纬度光传感器、2遮光板、3弧型杆、4晷板式经度光传感器、5拨杆轮、6基盘、7支撑杆、8隔热腔、9温度传感器、10黑、白感应片、11在有日光时遮光板投影示意、12单层半球玻璃罩及真空室、13拨杆、14蜗轮、15蜗杆、16减速箱、17纬度驱动电动机、18螺絲、19立柱、20润滑套、21防脱垫片、22封尘圈、23套柱、24蜗轮轴、25蜗轮、26蜗杆、27减速箱及经度驱动电动机、28防尘罩、29校平螺絲、30垫板、31万向架、32水平指示、33航空插座图3中，A、B、C、D、E、F分别为光敏电阻，在天空有足够光照强度时，A、B、C、D受光照C、D不论谁受光IC2输出使J-2吸合、长闭触点J2-1，断开E、F信号被中断，这时的A、B受光照强度如果不等，由差分电路IC1的脚6就有输出电流，设A受光照大于B，电流使9013导通，继电器J吸合，触点J-1接触，电流经电机线圈L回流，电动机(27)拖动蜗杆(26)啮合蜗轮(25)带动套柱(23)，使基盘及经度光传感器反时针向东转，电连接时，使转动方向向亮区，当经度光传感器的晷板指向太阳视中心时A、B受光照强度一样，差分放大电路IC1脚6无输出电流J失电，触点J-1开，电动机线圈L无电，基盘及经度光传感器静止在原地不动，过了瞬间(可按跟踪精度设计，实施例为25秒)，太阳西移使B受光照大于A、IC1脚6输出电流与前次极性相反，使9015导通，继电器J1吸合，触点J1-1接触，电流经L、J1-1流回电源，电动机转动方向与前次相反，使基盘及经度光传感器向亮区B转动(顺时针向西转)，当晷板指向太阳视中心时停止，又过瞬间太阳西移使B又大于A，结果出现了新的电流不平衡，电动机又转，直到日落。次日太阳升起，E受光照IC3的脚3有电流输出，J3吸合，J3-1闭合，所以电动机使基盘向东转，直到A、C受到光照时，C终断E的信号，此时A的亮度大于B，电动机仍使基盘向东转，直到经度晷板式光传感器的晷板指向太阳视中心时电动机停，如果这时阴、雨，到日落前的某时刻晴天，F受到光照，IC4脚3输出电流J4吸合，触点J4-1闭合，电流由L经J4-1回电源，电动机拖动基盘，向西转，完成经向的寻星及跟踪。纬度的跟踪原理与上相同，(参见图4)纬度晷板式光传感器的晷板平面把指向的空间分成上下两部分，当光敏电阻G(上时空区)，受光大于H(下时空区)差分放大电路IC脚6有电流输出9013导通，J5吸合，J5-1闭合电流经L流回电源，电动机通过蜗杆(15)啮合蜗轮(14)使拨杆(13)及轮(5)向上转，迫使遮光板支撑杆(7)连同弧型杆(3)使遮光板(2)依感应面(10)为中心俯仰，直到纬度传感器(1)晷板指向太阳视中心时停止。太阳高度再上升(日出至中午，地方时)，G受光照又大于H重复上述动作过程，中午后太阳高度下降，H受光大于G，差动电路IC脚6有电流输出9015导通，J6吸合，J6-1闭合，电流经L、J6-1回源，电动机反转，拨杆(13)向下转，重力使支撑杆(7)弧型杆(3)遮光板(2)下降，当纬度光传感器晷板指向太阳视中心时停止，再过瞬间太阳高度又下降(中午至日落)，H亮度大于G，电动机(17)拖动遮光板下移直到日落，达到跟踪太阳高度的目的。经，纬度光传感器晷板同时指向太阳视中心时，遮光板的投影面正好落在黑片、白片上，遮挡了直接辐射，保证了跟踪位置的正确。在图5中两只温度传感器C把各自测到黑、白片的参数送入IC比较输出、显示。在图6中1光敏电阻，2基片，3晷板，4调整螺丝注1<现代气象观测>、作者张蔼琛、2000年5月第一版、北京大学出版社出版。第六章、辐射能的测量(136页——152页)6、4、2章节、仪器的改进“旧型号的总辐射表存在不少缺点，它的仪器精度不能使人满意，目前各国的仪器都在下述几方面不断地作出改进”——148页。
权利要求
1，在单层半球透明真空玻璃罩内，水平放置接受辐射用的黑片和白片，它们的底面各自通过硅脂与线性半导体温度传感器密合封存在隔热腔内，，隔热腔固定在基盘上，在基盘水平面下部中心位置，机械装有一个可以转动的水平轴，水平轴中间径向固定支撑杆，支撑杆的另一端固定有弧型杆，遮光板，遮光板迎光面固定着晷板式纬度光传感器，电连接到一个差分电路上并与纬度驱动电机连接，通过机械传动使遮光扳依感光面为中心作俯仰，弧型杆在基盘投影线与基盘外圆的交点处固定晷板式经度光传感器、时区光传感器固定在仪器东西两侧，与它的差分电路、电动机电连接，通过机械传动使基盘在水平面作顺时针或逆时针转动，遮光板跟随作经度移动，使遮光板跟踪太阳投影始终落在黑、白感应面上。
2，根据权利要求书1所述的晷板式经、纬度光传感器其特征是同一平面基片上安有四只(纬度两只)电性能一致的光敏电阻。晷板垂直于基片并使电阻均分两侧，可以区别晷板指向空间两侧的亮度，将基片、晷板平面垂直水平面放置，可以区分经向光差，将晷板平面水平面放置，可以区分纬向光差。
3，根据权利要求书1所述的遮光板其特征是可以始终跟踪太阳，并使投影落在黑片、白片上，遮光板具有受光照时能改变透光率的性能，
4，根据权利要求书1所述的隔热腔能保持较稳定的恒温，内有PTC半导体制冷、制热块。
5，根据权利要求书1所述的单层半球透明玻璃真空罩其特征是没有热对流交换、水汽凝结。
全文摘要
一种可以连续观测记录天空散射辐射仪器，在单层半球透明真空玻璃罩内，水平放置接收辐射用的黑片、白片，它们各自在底面与线性C型温度传感器密合，并封存于恒温隔热腔内，遮光板可以连续跟踪太阳并使阴影落在黑片、白片感应面上，遮光板随着光照度强弱而改变透光率，实现在无太阳直射时透明，不影响散射的接受，由于真空罩内没有水汽凝结，不用放干燥剂、消除对流热传导，能取得精确的天空辐射观测记录。
文档编号G01W1/12GK1465962SQ02124030
公开日2004年1月7日 申请日期2002年6月17日 优先权日2002年6月17日
发明者范子林 申请人:范子林