Пиргелиометр

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (! !) 4(з!! С 01 !! 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н свтссвссст свнввтслвствт

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

1 10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ7ИЙ (21) 3567364/24-10 (22) 16.03.83 (46) 07.03.85.Бюл. У 9 (72) А.А.Кмито, В.А.Комаров и Е.И.Чистякова (7 1) Главная геофизическая обсерватория им. А.И.Воейкова (53) 551.508.21(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 517807, кл. С 01 3 5/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 1012175, кл. 6 01 M 1/12, 28. 11.81 (прототип). (54) (57) ПИРГЕЛИОМЕТР, содержащий корпус с защитным экраном и расположенные в нем апертурную трубу с диафрагмами и приемную полость с обмоткой замещения, а также измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен измерителем теплового потока на анизотропных термоэлементах, размещенных равномерно по всей внешней поверхности приемной полости и контактирующих с корпусом, выполненным термостабилизированным.

1144072

15

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к приборам для актинометрических измерений.

Оно может быть использовано в лазерной и гелиотехнике и других отраслях народного хозяйства для измерения интегральных потоков электромагнитного излучения в широком интервале энепгетических освещенностей, Известны пиргелиометры, содержащие корпус с защитным экраном, приемный элемент с термодатчиком, электрический охладитель и схему регулирования (IJ .

Недостатком таких устройств является сложность схемы регулирования, обеспечивающей приведение температуры приемного элемента к температуре окружающей среды в обоих фазах измерения (при нагреве радиацией солнца и электрическим током) путем регулирования тока питания термоэлектричес-, кого охладителя по запоминанию сигнала термодатчика, Кроме того, термоэлектрический охладитель не обеспечивает равномерного охлаждения приемных элементов в виде полости, так как площадь контакта с ним ограниче30 на. Это вносит погрешность в измерения радиации за счет неэквивалентности замещения лучистого нагрева электрическим, так как нагрев отдельных частей приемной полости оказывается различным.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пиргелиометр, содержащий приемную полость в виде конуса с черной внутренней поверхностью. Ha его 40 наружной поверхности расположены обмотка замещения, термодатчик и термоэлектрический охладитель. Приемный конус помещен в теплозащитную оболочку, температура которой регулируется с помощью второго термоэлектрического охладителя и с помощью термодатчика. Все приемное устройство размещается в корпусе прибора. Угол поля зрения приемника в направлении на солнце ограничивается с помощью апертурной трубы с диафрагмами. Для регулировки токов питания обмотки замещения конуса, термоэлектрических охладителей конуса и теплозащитной 55 оболочки и регистрации сигналов обоих термодатчиков пиргелиометр имеет блок регулирования (2j .

Основным недостатком устройства является то, что охлаждение конуса до температуры окружающей среды и регистрация его температуры производится на ограниченном участке его поверхности. В процессе абсолютных измерений радиации пиргелиометром температура конуса при электрическом нагреве приводится к температуре ко- . нуса при облучении. При этом равенство температуры конуса в месте расположения термодатчика не означает равенства тепловых полей всего конуса в обоих случаях нагрева. В результате этого возникает систематическая погрешность измерений за счет неэквивалентности замещения радиации электрической мощностью. Недостатком устройства является также сложность процесса измерения радиации, при котором необходимо регулировать одновременно ток в цепях обмотки замещения и термоэлектрических охладителях приемного конуса и теплозащитной оболочки по соответствующим сигналам термодатчиков, которые при облучении и электрическом нагреве приемника должны быть одинаковыми. Сложность схемы регулирования препятствует автоматизации процесса измерений радиации пиргелиометром.

Цель изобретения — повышение точности измерений радиации.

Указанная цель достигается тем, что пиргелиометр, содержащий корпус с защитным экраном и расположенные в нем трубу с диафрагмами н приемную полость с обмоткой замещения,.а также измерительный прибор, снабжен измерителем теплового потока на анизотропных термоэлементах, размещенных равномерно по всей внешней поверхности приемной полости и контактирующих с корпусом, выполненным термостабилизированным.

На чертеже показан пиргелиометр, общий вид.

Пиргелиометр содержит апертурную трубу с диафрагмами 1 и защитным экраном 2, прикрепленную к термостабилизированному корпусу 3, в который помещена металлическая приемная полость 4 с обмоткой 5 замещения. Тепловой контакт приемной полости 4 с термостабилизированным корпусом 3 осуществлен через анизотропные термоэлементы 6, сигнал которых подается на измерительный прибор 7.

44072

Составитель В.Агапова

Редактор Е.Папп Техред Т.Маточка Корректор 0.Луговая

Заказ 900/38 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

3 11

Устройство работает следующим образом.

При экспонировании прибора на солнце приемная полость 4 нагревается, тепло через анизотропные термоэлементы 6 стекает на корпус 3 и на измерительном приборе появляется сигнал, пропорциональный измеряемому тепловому потоку. После этого прибор затеняется и с помощью обмотки 5 замещения между приемной полостью 4 и термостабилизированным корпусом 3 создается тепловой поток, равный предыдущему. 0 равенстве потоков судят по показаниям измерительного прибора

7 при облучении и электрическом нагреве полости 4. Термическое сопротивление анизотропных элементов 6 мало, поэтому перегрев приемной полости 4 относительно термостабилизироваиного корпуса 3 так же мал, как . и в случае использования термоэлектрических охладителей. При этом температурное поле приемной полости при ее нагревании более равномерное и устанавливается быстрее, чем при использовании весьяа инерционных термоэлектрических охладителей, укрепляемых только в узкой зоне по периметру приемной полости.

В результате этого снижается погрешность измерений радиации за счет неэквивалентности замещения измеряе1О мой радиации электрической мощностью, а устройство упрощается.

При автоматизации устройства схема по сигналам измерителя теплового потока непосредственно регулирует

15 мощность, выделяемую в обмотке 5 замещения приемной полости 4. Схемы регулирования и запоминания тока термоэлектрического охладителя, протекающего в первой фазе измерений, при

2б этом исключаются.

Предлагаемый пиргелиометр обеспечивает более высокую точность измере ний, упрощаются устройство и схема автоматизации процесса измерений.