Устройство для измерения составляющих радиационного баланса

 

Союз Советскки

Соцкалмстмческки

Рвспубпмк

ОП Ис

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДФТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву.— (22) Заявлено 23.08.7б (21) 2399047/18- 10 (Sl) И. Кл и

G 01 W 1/12 с присоединением заявки №вЂ”

Гввуяврвтввииый квмипт

СССР вв делам изобрвтвиий и вткрытий (23) Приоритет

Опубликовано 05 08,79. бюллетень № 29 (53) УЙК

535.853 (088.8) Дата опубликования описания 05.08.79

В. А. Самушкин, М. В. Веремеенко и Ю. П. Бусин (72) Авторы иэобретени я

Арктический и антарктический научно исследовательский институт (Л) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ

РАДИАЦИОННОГО БАЛАНСА

Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению и предназначено для измерения составляющих радиационного баланса лучистой энергии Солнца, Известны устройства, позволяющие производить измерение отдельных компонентов составляющих радиационного баланса лучистой энергии Солнца (1,21, а также приспособление для установки датчиков — актинометрическая стойка М вЂ” 13-а (3).

Применение актинометрической стойки предполагает использование одновременно несколь. ких устройств, позволяющих измерять отдельные составляющие радиационного баланса, которые располагаются на ией. Поэтому актииометрическая стойка с укрепленными на ней измерительными устройствами — наиболее близкое к изобретению техническое решение. Стойка представляет собой вертикальную опору, выполненную в виде полой трубы, нижний конец которой закапывают в землю. На оноре крепится верхняя часть стойки, состоящая из вертикальной и горизонтальной труб. Вертикальная труба своим нижним концом укреплена

1 на подшипниках, вследствие чего обе трубы могут быть вручную повернуты вокруг неподвижного основания. На горизонтальной трубе

l устанавливают различные актинометрические датчики и теневые экраны. Однако это устройство, во-первых, позволяет производить измерение потока лучистой энергии Солнца толь ко в фиксированной точке; производство наблюдений этим устройством с движущегося объекта, например с дрейфующего льда, сопряжено с определенными трудноСтями, твскольку оно не позволяет учитывать изменения высоты

Солш а и его азймут цри. движении объекта.

Следует добавить,что высота Солнца и его азимут на дрейфующем льду быстро меняются при

1з. движении и вращении льдины; во-вторых устройатво позволяет производить измерения составляющих радиационного баланса в ручном режиме, по значительно снижает возможность его широкого использования как на сети Гид © рометслужбы, так и для производства специальных наблюдений, а также обуславливает определенную погрешность измерений; кроме того, постоянно меняется расстояние между актино678440 метрическими датчиками и подстилающей поверхностью в зимних условиях, тогда как актинометрические измерения должны произвоДиться всегда на одной и той же высоте над подстилающей поверхностью — 1,5 м. Это требование не всегда может быть выполнено. В зимний период, когда подстилающая поверхность под стойкой заносится снегом, расстояние между ней и датчиками постоянно уменьшается, вследствие чего измерения не соответ- !О ствуют истинным значениям интенсивности солнечной радиации.

?1елью изобретения является автоматизация процесса измерения составляющих радиационного баланса и повьппение точности. Вi описываемом устройстве это достигается тем, что оно снабжено двумя фотоэлектрическими преобразователями слежения за высотой и азимутом Солнца, каждый с двумя диаметрально расположенными и встречно включенными фото- о элементами, связанными через усилитель с механизмом поворота стержня, причем актинометр для измерения прямой солнечной радиации установлен на стержне параллельно оптическим плоскостям этих преобразователей, а теневые экраны кинематически связаны с поворотным стержнем. При этом механизм поворота стержня снабжен узлом двустороннего реверса, что обеспечивает плавный автоматичесо кий поворот корпуса по азимуту на 360 и возвращение его в исходное положение. В итоге это позволяет избегать порчи кабельных линий, Кроме того, для достижения постоянства расстояния между актинометрическими датчиками и подстилающей поверхностью стойка-опора вытюлнена разъемной в виде двух полых труб, вставленных одна в другую. Трубы снабжены сквозными отверстиями для их фиксации шплинтом.

На чертеже схематически показано описыва- 4р емое устройство.

Оно содержит разъемную вертикальную стойку-опору 1, корпус 2 с размещенным внутри него стержнем З.На стержне 3, кинематически связанном с. механизмом поворота (узлом 4 4 поворота по азимуту, узлом 5 поворота по высоте Солнца и двусторонним реверсом 6),укреплены. устройство для. измерения прямой радиации (актинометр) 7, теневые экраны 8 и фотоэлектрический. преобразователь 9 слежения по высоте Солнца. На корпусе 2 установлены устройство 10 для измерения суммарной радиации (пиранометр), устройство 11 — для рассеянной радиации (пиранометр), устройство 12 — для отраженной радиации (пиранометр), устройство

13 — для радиационного баланса (балансомер) и фотоэлектрический преобразователь 14 слеже. ния по азимуту. Кроме того, устройство снаб :жено электронным усилителем 15, блоком 16

1питания, а также ручным пультом 17 управления, являющимся частью механизма поворота;"=кабельными линиями 18 и 19 соответственно для системы слежения и для актинометрических датчиков. Для установки корпуса в горизонтальной плоскости устройство снабжено пузырьковым уровнем 20 и регулировочными винтами 21.

При освещении Солнцем преобразователя 9, угол обзора которого более полусферы, на его диаметрально расположенных встречно включенных фотоэлементах возникает напряжение, величина и знак которого зависят от преобладания освещенности каждого из них.

Это напряжение по кабельной линии 18 поступает на вход электронного усилителя 15, где усиливается, инвертируется, ограничивается по порогу (триггер 111мидта), после чего через ключ управления вращения электродвигателя и кабельную линию поступает на электродвигатель, который расположен в стойке и кинематически связан с преобразователем 9. Электродвигатель при наличии сигнала с преобразователем 9 начинает вращать металлический стержень, на котором укреплены актинометр и теневые экраны, обеспечивая наведение его оптической плоскости и теневых экранов на

Солнце., Аналогично работает и канал с преобразователем 14 по азимуту. Разница линь в том, чго он дает сигнал для вращения корпуса стойки в сторону большей освещенности до тех пор, пока Солнце не оказывается в оптимальной плоскости этого датчика, т.е. пока напряжения на фотоэлементах датчика не становятся равными. В момент ориентации преобразователей 9 и 14 на Солнце напряжение на фотоэлементах становится равным нулю, электродвигатели обесточиваются и корпус с установленными на нем актинометрическимн датчиками останавливается. Приборы готовы к снятию с них показаний.

Устройство снабжено также ручным пультом управления, что позволяет менять режим измерений, т.е. переходить с автоматического режима на ручной и обратно. Оно обеспечивает сохран)юсть кабельных линий от перетирания при повороте корпуса, так как снабжено узлом автоматического двустороннего реверса, который срабатывает, после полного оборота корпуса устройства по азимуту (360. ), и возвращает его в исходное положение.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения составляющих радиационного баланса, содержащее стойку1опору, горизонтально установленный поворотный

678440

6 стержень, актинометрические устройства и тепе вые экраны, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и автоматизации измерений, оно снабжено двумя фотоэлектрическими преобразователями слежения эа высо,той и азимутом Солнца, каждый с двумя диа метрально расположенными и встречно включенными фотоэлементами, связанными через усилитель с механизмом поворота стержня, причем актинометр для измерения прямой солнечной радиации установлен на стержне .параллельно оптическим плоскостям этих преобразователей, а теневые экраны кинематически связаны с поворотным стержнем.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что в нем механизм поворота стержня снабжен узлом автоматического двустороннего реверса.

3. Устройство по п, l, о т л и ч а ю щ е ее я тем; что,. с целью обеспечения постоянства расстояния между измерительными устройствами и подстилающей поверхностью, стойка-опора выполнена в виде вставленных одна в.другую полых труб с приспособлением для их.взанмной фиксации.

Источники информации, принятые во внимаip ние при экспертизе

1. Авторское свидетельство М 308399, кл. G 01 W l/12, 1973.

2. Патент Франции Р 2267558, кл.G 01 W 1/12, 1975.

3. "Руководство гидрометеостанциями по актинометрическим наблюдениям". Гидромет издат, Л., 1971, с. 48 — 51.

678440

ЦНИИПИ Заказ 4553/36 Тираж 473 Подписное - := — -=.мл ——

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