Компенсационный пиргелиометр

 

О П И С А Н И Е ц g)gggg

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскин

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1 9.07.74 (21) 2047773126-25

P1) М. Кл.

G 01,) 5/10 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный номнтет

Совета Инннотроа СССР но делам нэобретвннй н отнрытнй (23) Приоритет— (43) Опубликовано05,05.76,Бюллетень №17 (53) УДК 551.508,21 (088.8 ) (45) Дата опубликования описания 31.05.76

/ с з 7

-"="

А. А. Кмито ч Е, С Анспок (72} Авторы изобретения (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного знамени Главная геофизнчес имени A. И, . Воейкова тория (54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПИРГЕЛИОМЕТР

Изобретение относится к устройствам для актинометрических измерений.

Известны пиргелиометры полостного ти па, например абсолютный газовый пиргелиометр, содержащий две черные полости, одна иэ которых является приамной, а другаякомпенсационной, Обе полости помещены в замкнутые газовые объемы, так что нагреsame одного из них вызывает перемещение столбика кс.илола в капилляре, соединяющему их. Лучистый нагрев одной полости (открытой) компенсируется электрическим нагревом другой (зат пейн-.й ). По величине тока нагреветельного элемента прн нулевом показании индикатора судят об энергии иэ- 1а моряемого излучения, Известны также микрокалоримртрические устройства, дейсгвуюшие по принципу отбора тепла от приемной полости путем охлаждения ее термоэлектрическим холодильником. 20

Мерой принимаемого излучения в таких уст . ройствах служ гт ток питания холодильника либо компенсационного нагревателя при ус ловии компенсации радиационного нагрева.

Для наблюдения за выполнением этого усло- 25 вия служат различного рода термометры, находящиеся в контак"те с полостями. В .микрокалориметрах типа Кальве для этого служат специальные батареи из металличеэ» ких термопар, причем для повышения чувст вительности к температуре числ пар в ба тарее доводится до нескольких сот.

Основной недостаток существующих по1 лостныл пиргелиометров, как и калоримет ров, - неточность измерений, поскольку невозможен надежный учет неэквивалентности радиационного и электрического нагрева, Особ нно это сказывается в устройствах, имеюц »x две приемные полости, одна нз ко .горьх предохраняется от действия радиации, так как условия теплообмена с окружающей средоЪ и затеняющим экраном у таких полостей существенно различны. Охлаждение приемной полости, нагреваемой радиацией, до температуры окружаюшей среды позволяет устранить некоторые из указанных источников погрешностей. Однако в таких уст ройсгвах возникают погрешности, обусловленные reM, что измерение температуры полости и ее охлаждение производятся в

51 3269 различных местах полости Кроме тоГО кон югруктивное выполнение полости, снабженной несколькими согнямк спаев как охлаждающих., так и измерительных термопар, оказываегся очень сложным, а чувсгвител ность термоприемников и холодопронзводительность металлических термоэлементов не велики. Все такие усгройсгва не удаегся сделать автоматическими, гак как система очень усложняется. Ю

Мель изобрегения - повышение точности. измерений и обеспечение автоматизации работы прибора, Поставленная цель достигается за счет того, что в предложенном компенсационном пнргелиометре приемная черная полость и полупроводниковый преобразователь пзмеше иы в термосгат таким образом, что внутренние спаи преобразователя .соединены с приемной полостью,. а внешние - с термосгатом.

Полупроводниковый термоэлекгрк sec@.кй преобразователь включен в схему моста, снгнал разбаланса которого служит для регулировки температуры черной полости таким образом, что она удержкваегся прк температуре термостата.

Благодаря полупроводниковому термоэле- менгу, охватывающему приемную полость и! . используемому одновременно в качестве

Ярлодильника и датчика рассогласования ав томатической системы регулирования, прием-1 ная цолосгь поддерживается постаинно при температуре окружающей среды. Мерой поглощенной лучистой энергии служит величина тока питания холодильника.

Предложенный компенсационный пиргелио- метр схематически показан на чертеже.

Пиргелиомегр содержит приемную коническую полосгь 1, помещенную в массивный термосгаг 2. Между полостью и гермосгатоь „ расположен полупроводниковый гермоэлектри-/ ческий преобразователь 3, регулирующий разносгь темперагур между ними. Преобра-; зователь включен в схему моста 4, плечи когорого имеют температурный коэффкциенг

:= îíðîrèâëåíèÿ, равный температурному коэффициенту сопрогивления 3. Разбаланс моо:а после усиления усилкгелем 5 подается иа регулирующий блок питания 6. К клеммам 7 в цепи питания преобразовагеля подключается измеритель гока или другое уст ройсгво выдачи информации.

Пиргелиомегр рабогаег следующим образом, При отсутствии излучения все сопрогквления плеч моста 4 находятся при одинакоaoI температуре, разносгь температур полосги и термосгата равна нулю, поэтому напряженке разбаланса моста огсугсгвуег, а напряжение источника 6 минимально (оно может быть взято равным нулю). Для гого I чтобы изменения температуры окружанэшей. среды не влияли на состояние мостовой схемы, все плечи моста раэмешаюгся в гер>,1остате 2 прк равной температуре, а темперагурные коэффкциенгы кх должны быть одинаковым к.

Прк попадании излучения в конусную полосгь ее поверхность, с которой сонрккасаюгся горячке спан гермопреобразователя 3, нагреваегся, 3го вызываег появление напряжения на выходной диагонали моста 4, которое ускливается усилителем 5 и включаег источник пнганкя 6, Ч ок эгого исгочника увеличивается до тех пор, пока холодильный эффект, вызываемый питанием преобразователя 3, не скомпенсирует нагрев нри»мной . поверхности конуса 1. Величина тока питания преобразователя 3, которая вь>д;->ется B ус1 ройсгво обработки информации через клемMbI 7, пропорциональна поглощенной радиа-. ции.

При этом температура приемного конуса, который можег быть выполнен в теле реобраэователя> равна гемперагуре окружающих предмегов, поэтому гепловые потоки, искажающие результат измерений, не возникают.

При измерениях с повышенной гочносгью

l они могут бьтгь учтены, гак как величина предельного перепада гемперагур преобраэо> вагеля, очевидно> можег быть найдена экспери мен гально.

Повышение точности измерений в предложенном усгройсгве обусловлено гакже гем, что охлаждение приемной полости и измерение ее температуры производятся по всей поверхности, охвагываемой преобразователем, так как он выполняет обе эти функции одновременно.

Отказ or применения термометра сопротивления для измерения температуры полости, кроме гого, устраняет параэитный нагрев, обусловленный протеканием по нему тока измеригельной схемы.

Формула изобретения

Компенсационный пиргелиомегр, содержащий приемную черную полость, полупроводниковый гермоэлекгрический преобразователь, о r л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точносги измерения и авгоматиэацик работы прибора, приемная черная полость и полупроводниковый преобраэователь помещены в терчосгат, таким образом, чго внутренние спаи преобразователя соеди1нены с приемной полостью,а внешние - с

513269

Составитель Ю. Пейсиков

Редактор Т, Орловская Техред:М. Ликович Корректор й. Мс- ль«и re»Ko

Заказ 1087/26 Тираж 814 Подписное

UHHHllH Государственного комитета Совета Министров O С;Р по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r..Ужгород, ул. Проектная, 4

: термостатом, причем полупроводниковый термоалектрический преобразователь включен ,в схему моста, сигнал разбаланса которого служит для регулировки температуры черной полости таким образом, что она удерживае си при температуре термостате.