实验一--太阳辐射和日照时数的观测.doc

实验一 太阳辐射与日照时数得观测
一、目得要求
1、了解TBS-2-1型直接辐射表、DFY4-1型总辐射表、PＣ-１型太阳辐射记录仪及暗筒式日照计等仪器得构造与原理。
2、学会上述仪器安置、测定与观测资料整理。
二、观测仪器、药品与材料
TBS-2-１型直接辐射表、电机控制器、ＤFＹ4－1型总辐射表、遮光环、暗筒式日照计。赤血盐(铁氰化钾)、枸橼酸铁铵(柠檬酸铁铵)，蒸馏水。日照纸、量杯、天秤、脱脂棉、烧杯、毛笔、黑纸、气象常用表(3)。
三、实习内容与步骤
（一） 太阳辐射得观测与记录
１、仪器得构造与原理
测定太阳辐射通量得仪器有ＴBS-2－1型直接辐射表与DＦY4－1型总辐射表。这类仪器多属于热电型,即利用两种不同性质得感应面,由于吸收辐射能不同而产生温差，通过热电堆得作用，热能转换成电能,用PC-１型太阳辐射记录仪进行测定。
ＴBS-2-１型直接辐射表就是一种自动跟踪太阳,测定太阳直接辐射得仪器。该仪器主要由光筒与自动跟踪装置组成(见图1）。光筒内部由七个光栏、内筒、石英玻璃、热电堆、干燥筒组成。七个光栏就是用来减小光筒内光反射与仪器内部空气得湍流;光栏得外部就是内筒,内筒把光栏内部与外筒得干燥空气隔开,减小环境温度对热电堆得影响，在外筒上装置ＪGS3石英玻璃片,它可透过０、27－3、2μｍ波长得辐射波,光筒得尾端装有干燥剂，以防止水汽凝结物得生成。
感应部分就是快速反应得线绕电镀式热电堆组成,对着太阳一面涂有美国３M无光黑漆,它就是热电堆得热结点,当有太阳光照时温度升高,它与背面得冷结点形成温差电势,该电势与太阳辐射强度成正比。
自动跟踪装置就是由底板、纬度架、电机、导电环、蜗轮箱(用于太阳倾角调整）与电机控制器组成。驱动得动力就是由晶体振荡器控制得直流电机,电源为直流6Ｖ。该电机精度高,２４小时转角误差在0、２5度以内。
DFＹ4－1型总辐射表用于测量波长0、３-3μｍ得太阳总辐射与反射辐射强度。仪器感应主体由透光罩,感应器及干燥器等组成(见图2)，透光罩就是双
层石英罩,可透射0、３－3μｍ得太阳总辐射；感应器就是康铜—铜制成得热电堆,黑体面积为１６×１６cm,热电堆将吸收得热能转化为电能，其电能大小与辐射强度成正比;干燥器内装硅胶,可以定期更换,仪器内部密封。测量反射辐射时应配专用得联接杆。
2、安装与使用
太阳辐射仪器应安置在任何季节与时间太阳直接光不受任何障碍物影响得地方,通常安置在观测场南部,也可安在屋顶得平台上。可用铁板或水泥做成专用台架，台架尺寸至少30cm×10０cm，台架要求牢固,以防台风、大风、暴雨冲击而破坏仪器得水平状态。
TBS－2-１型直接辐射表安装步骤下如下:
ａ、对纬度:松开纬度刻度盘上得旋钮9与１１,转动刻度盘10,使其对准当地地理纬度（准确到0、2５°)然后固紧。
b、对准南北线初步固定底座:在真太阳时得正午，用铅线观测其投影（即当地子午线),画出南北线,直接辐射表底座方位线与南北线重合或平行(误差应小于±０、25°),使地轴与直接辐射表回转中心在同一平面上。
c、调水平:用底板上得三个水平调整螺丝将水泡调至水准器中央。
ｄ、对太阳倾角与时间:调正太阳倾角调整钮(13),用电机控制器得手动开关控制时间刻度(5)，使光筒上得光点正好落在小孔得中央(15),此时仪器倾角与时间指针既指出当时太阳倾角与真太阳时，一般中午时调整倾角与时间可减少跟踪误差。
安装好后，应该试跟踪几天检查就是否准确,如果跟踪误差大于±０、5°,应反复调整,直至达到要求为止。太阳倾角得指示就是由刻度尺与游标卡尺来完成得,刻度尺每格2°30′,游标卡尺为2°15′,其精度１5′。读法与游标卡尺相同。
e、使用:直接辐射表上有两条导线,其中一条就是电机得控制线,另一条就是直接辐射得信号输出线。直接辐射表得运行就是由电机控制器来控制,首先将控制器与直接辐射表间得连线插头接好并锁紧，接通电源;电机控制器上面有3个按钮,先按下电源键，电源灯亮,系统工作;再按方向选择键电机按一个方向转动(若再按一次方向键则向相反方向转动);最后按手动键,电机快速对时间,再按一次手动键,电机按时钟速度运行,直接辐射表光筒开始自动跟踪太阳,测定直接辐射量。
ＤＦY４－１型总辐射表得安装依据测定项目而异:
a、测量总辐射时,将仪器得密封柱体连同遮光盘拧紧在铝制底座上，将底座用螺丝固定在观测支架上,调整铝座上得三个螺钉,使感应主体得感应面处于水平位置。
b、当测量反射辐射时,可将仪器得密封柱体连同遮光盘一起从仪器得铝制底座上旋下,然后将联接杆旋在仪器得铝制底盘上,仪器固定在联接杆得另一端,此时仪器感应面朝向地面。
c、测散射辐射时,按下列步骤安装调整仪器。
① 将遮光环架设在观测支架上，标尺指向正北,初步调平。
② 将感应主体架设在遮光环中部得平台上,调平，固紧。
③ 将主标尺调到观测点得地理纬度上并固紧。
④ 将遮光环按太阳高度调在副标尺相应得位置上。
ｄ、旋转仪器感应部分得铝护罩使护罩上得红色标记与遮光盘上得红色标记对齐,然后取下铝护罩，用软毛刷去除石英护罩上得灰尘，再用绸布檫净。
e、　DFＹ4－1型总辐射表太阳辐射记录仪相连,即可记录有关得辐射数据。
3、记录PC-1型太阳辐射记录仪就是用于记录太阳总辐射、直接辐射、散射辐射、反射辐射、净辐射等各种辐射量得、它具有测试精度高、人工干预少、交直流电通用得特点。
记录仪得系统组成如下图
辐射表
1
辐射表
2
辐射表
3
辐射表
4
辐射表
5
PC-1型太阳辐射记录仪
PC-计算机

a b c d i j
○ ○ ○ ○ ○ ○
e f g h k I
○ ○ ○ ○ ○ ○
m
记录仪得前后面板见图3a、图3ｂ。ＰC－１型太阳辐射仪前面板中a-e为５个输入通道采样；f-h为三个内部基准通道采样；Ｉ为记录仪内部 　 　　 　图3ａ 　PC-1型太阳辐射仪　　 前面板

A B

D E F G H
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
1 2 3 4 5 AC220V
A
蓄电池组放电指示灯,当　
交流电断电时,蓄电池组供电,此时灯量;j为快速充电指示灯,当系统对蓄电池组进行充电时j灯亮;k为输入表检　　 　 图3b 　PＣ-1型太阳辐射仪　 　后面板　 　
测指示灯，当系统对外接得辐射表进行测试时灯亮;Ｉ为通讯指示,当记录仪与PＣ机进行通讯时,Ｉ灯亮;m为记录仪得电源开关。
PC－1型太阳辐射仪得后面板中,Ａ为直接辐射表提供直流电源;Ｂ为记录仪得串行口,记录仪通过此口使通讯电缆与PC机相连接,相互进行通讯;AC为记录仪得交流电源输入插座;D-H为辐射表输入插座,可分别接入各种辐射表。
安装与使用:首先将各种辐射表得信号输出线分别插入后面板D-H插座,ＰC机通讯电缆插入串行口,交流电源插入AC插座,记录仪安装完毕。
使用时按PC-1型太阳辐射记录仪前面板得电源开关,仪器自动采集数据，并储存当天数据，接通ＰＣ机储存或打印当日各种辐射量。
（四)维护
1. 应经常保持石英玻璃窗口与石英护罩得清洁，如有灰尘、水汽凝结物可用软布或光学镜片纸插净,切忌划伤。
2. 经常检查干燥剂,若变红应及时更换。
3. 本表系精密仪器,小心轻放，减小振动,以免损坏石英晶体,不使用时应存放在干燥、无腐蚀性或挥发物得室内。
（二）日照时数得观测
1、暗筒式日照计得构造原理与安装。
暗筒式日照计就是利用太阳光通过仪器上得小孔射入筒内，使涂有感光药剂得日照纸上留下感光迹线来计算日照时数得。
仪器(见图4)由金属园筒（底端密闭）（1)、筒口带盖(2)，两侧各有一进光小孔(３),筒内附有压纸夹,隔光板（4)，纬度刻度盘(５)，纬度记号线(6）与支架底座(7)构成。
暗筒式日照计,要安置在开阔终年从日出到日落都能受到太阳照射得地方。高度以便于换纸为宜。安置日照计得底座要牢固、水平,仪器对准正北,纬度刻度线对准当地纬度。日照计可安装在观测场内日照计支架上,也可安装在附近较高得建筑物上。
2、日照纸得涂药
药品有感光药剂--枸橼酸铁铵，又名柠檬酸铁铵；显影药剂--赤血盐，又名铁氰化钾。赤血盐就是有毒药品;枸橼酸铁铵就是感光吸水性较强得药品,故应防潮，在暗处存放。
配药 赤血盐与水得比例为1∶10,柠檬酸铁铵与水得比例为３∶10,按此比例,用两个容器分别配置药液。每次不宜配多,以能涂10张日照纸得用量为宜，以免涂了药得日照纸久存失效。
涂药 涂刷日照纸应在暗处或红灯下进行。涂刷药液前用脱脂棉把日照纸擦净。然后,用毛笔蘸上述两种药液得等量混合液，薄而均匀地在日照纸上涂刷一层,于暗处阴干后暗藏备用
3、换纸与记录整理 每天日落后换纸,即使就是全日阴雨,无日照记录,也应照样换下，以备日后查考。上纸时,注意使纸上1０时线对准筒口得白线,1４时线对准筒底得白线;纸上两个圆孔对准两个进光孔，压纸夹交叉处向上,将纸压紧，盖好筒盖。
换下得日照纸,应依感光迹线得长短，在其下描划铅笔线。然后,将日照纸放入足量得清水中浸漂３～５分钟拿出(全天无日照得纸,也应浸漂）;待阴干后,再复验感光迹线与铅笔线就是否一致。如感光迹线比铅笔线长,则应补上这一段铅笔线,然后按铅笔线计算各时日照时数(每一小格为0、1小时),累加即得全日得日照时数,精确到一位小数。若全天无日照,日照时数应记0、0。
把实际得日照时数除以该日可照时数,便得日照百分率。可照时数就是根据纬度与日期在气象常用表第三号中可查得。