试验一太阳辐射和日照时数的观测

1、实验一 太阳辐射和日照时数的观测一、目的要求.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的构造和原理。.学会上述仪器安置、测定和观测资料整理。二、观测仪器、药品和材料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（铁氟化钾）、枸檬酸铁钱（柠檬酸铁钱），蒸储水。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）太阳辐射的观测和记录.仪器的构造和原理测定太阳辐射通量的仪器有 TBS-2-1型直接辐射表和DFY4-1型总辐射 表。这类仪器多属于热电型，

2、即利用两种不同性质的感应面，由于吸收辐射 能不同而产生温差，通过热电堆的作用，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型直接辐射表是一种自动跟踪太阳，测定太阳直接辐射的仪器。 该仪器主要由光筒和自动跟踪装置组成（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。七个光栏是用来减小光筒内光反射和 仪器内部空气的湍流；光栏的外部是内筒，内筒把光栏内部和外筒的干燥空 气隔开，减小环境温度对热电堆的影响，在外筒上装置JGS3石英玻璃片，它可透过0.27-3.2 m波长的辐射波，光筒的尾端装有干燥剂，以防止水汽凝 结物的生成。感应部分是快速反应的线绕电镀式热电堆

3、组成，对着太阳一面涂有美国 3M无光黑漆，它是热电堆的热结点，当有太阳光照时温度升高，它与背面的 冷结点形成温差电势，该电势与太阳辐射强度成正比。自动跟踪装置是由底板、纬度架、电机、导电环、蜗轮箱（用于太阳倾 角调整）和电机控制器组成。驱动的动力是由晶体振荡器控制的直流电机，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 0.3-3仙m的太阳总辐射和反射辐射强 度。仪器感应主体由透光罩，感应器及干燥器等组成（见图2）,透光罩是双层石英罩，可透射0.3-3 m的太阳总辐射；感应器是康铜一铜制成的热电堆， 黑体面积为16X 16cm热电堆将吸收的

4、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 射时应配专用的联接杆。.安装与使用太阳辐射仪器应安置在任何季节和时间太阳直接光不受任何障碍物影响 的地方，通常安置在观测场南部，也可安在屋顶的平台上。可用铁板或水泥 做成专用台架，台架尺寸至少30cmx 100cm，台架要求牢固，以防台风、大风、 暴雨冲击而破坏仪器的水平状态。TBS-2-1型直接辐射表安装步骤下如下：a.对纬度：松开纬度刻度盘上的旋钮 9和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：在真太阳时的正午，用铅线观测其投影（

5、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 差应小于土 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：用底板上的三个水平调整螺丝将水泡调至水准器中央。d.对太阳倾角和时间：调正太阳倾角调整钮（13）,用电机控制器的手动 开关控制时间刻度（5）,使光筒上的光点正好落在小孔的中央（15）,此时仪 器倾角与时间指针既指出当时太阳倾角和真太阳时，一般中午时调整倾角和 时间可减少跟踪误差。安装好后，应该试跟踪几天检查是否准确，如果跟踪误差大于土0.5 0 ,应反复调整，直至达到要求为止。太阳倾角的指示是由刻度尺和游标卡尺来 完成的，刻度尺每格2 30,游

6、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，其中一条是电机的控制线，另一条 是直接辐射的信号输出线。直接辐射表的运行是由电机控制器来控制，首先 将控制器与直接辐射表间的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型总辐射表的安装依据测定项目而异：a.测量总辐射时，将仪器的密封柱体连同遮光盘拧紧在铝制底座上，将

7、底座用螺丝固定在观测支架上，调整铝座上的三个螺钉，使感应主体的感应 面处于水平位置。b.当测量反射辐射时，可将仪器的密封柱体连同遮光盘一起从仪器的铝 制底座上旋下，然后将联接杆旋在仪器的铝制底盘上，仪器固定在联接杆的 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。将遮光环架设在观测支架上，标尺指向正北，初步调平。将感应主体架设在遮光环中部的平台上，调平，固紧。将主标尺调到观测点的地理纬度上并固紧。将遮光环按太阳高度调在副标尺相应的位置上。d.旋转仪器感应部分的铝护罩，使护罩上的红色标记与遮光盘上的红色 标记对齐，然后取下铝护罩，用软毛刷去除石英护罩上的灰尘，再用绸布

8、榛 净。e. DFY4-1型总辐射表太阳辐射记录仪相连，即可记录有关的辐射数据。3.记录PC-1型太阳辐射记录仪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的、它具有测试精度高、人工干预少、 交直流电通用的特点。记录仪的系统组成如下图记录仪的前后面板 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 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3a PC-1型太阳辐射仪 前面板图3b PC-1

9、型太阳辐射仪 后面板测指示灯，当系统对外接的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为记录仪的电源开关。PC-1型太阳辐射仪的后面板中，A为直接辐射表提供直流电源；B为记 录仪的用行口，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为记录仪的交流电源输入插座；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：首先将各种辐射表的信号输出线分别插入后面板 D-H插座, PC机通讯电缆插入用行口，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的电源开关，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

10、日各种辐射量。（四）维护.应经常保持石英玻璃窗口和石英护罩的清洁，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.经常检查干燥剂，若变红应及时更换。.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、无腐蚀性或挥发物的室内。（二）日照时数的观测.暗筒式日照计的构造原理与安装。暗筒式日照计是利用太阳光通过仪器上的小孔射入筒内，使涂有感光药剂的日照纸上留下感光迹线来计算日照时数的。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）和支 架底座构成。暗筒式日照计

11、，要安置在开阔终年从日出到日落都能受到太阳照射的地 方。高度以便于换纸为宜。安置日照计的底座要牢固、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 装在附近较高的建筑物上。.日照纸的涂药药品有感光药剂-枸檬酸铁钱，又名柠檬酸铁钱；显影药剂 -赤血盐， 又名铁氟化钾。赤血盐是有毒药品；枸檬酸铁钱是感光吸水性较强的药品， 故应防潮，在暗处存放。配药 赤血盐与水的比例为1 ： 10,柠檬酸铁钱与水的比例为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张日照纸的用 量为宜，以免涂了药的日照纸久存失效。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的等量混合液，薄而均匀地在日照纸 上涂刷一层，于暗处阴干后暗藏备用.换纸与记录整理 每天日落后换纸，即使是全日阴雨，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时线对准筒口的白线， 14时线对准筒底的白线；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。换下的日照纸，应依感光迹线的长短，在其下描划铅笔线。然后，将日 照纸放入足量的清水中浸