Пиргелиометр

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублкк » 771482

Ж .- Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.12.78 (21) 2699189/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 01 J 5/02

Государственный комитет

СССР (53) УДК 535.231.6 (088.8) Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 25.10.80 по делам изобретений и открытий

Ю. Д. Янишевский, Ф. Г. Алянчиков, В. А. Загреба и Д. Г. Соболев (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. А. А. Жданова (71) Заявитель (54) ПИРГЕЛИОМЕТР

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности, к устройствам для актинометрических измерений.

Известны устройства для измерения радиационных потоков, основанные на использовании тепловых приемников, в которых радиационный поток поглощается зачерненным покрытием и определяется либо по изменению температуры приемной поверхности, либо по величине компенсационного тока, который пропускается через такую же зачерненную приемную поверхность, но изоли- 10 рованную от измеряемого потока радиации, либо по величине замещающего тока, который пропускается через приемную поверхность в отсутствии потока радиации, либо по величине тока, пропускаемого через термохолодильник, который по величине пропорционален измеряемому радиационному потоку (1)м (2).

Но все эти устройства требуют периодического перекрытия измеряемого потока с целью сравнения эффекта от радиационного 2О потока с эффектом, создаваемым замещающим или компенсационным током. Это достигается либо отворотом входных устройств от источника радиации, либо введением в

2 конструкцию устройства специальных экранов (заслонок), с помощью которых перекрывается радиационный поток. В первом случае при изменении ориентации перераспределяются температурные поля по корпусу устройств и, следовательно, вносятся погрешности в измерения, обусловленные неидентичностью двух стадий измерения. Во втором случае также вносится дополнительная погрешность, во-первых, за счет того, что при отсутствии заслонки приемный элемент переизлучает падающий на него поток в открытое пространство, а при наличии экрана приемный элемент рассеивает электрическую мощность, выделяющуюся в компенсационном нагревателе, на экран, который имеет температуру, существенно отличную от температуры открытого пространства, и, вовторых, за счет того, что при ориентации приемника на источник излучения и отсутствии экрана поток солнечной радиации, пропорциональный площади входной диафрагмы, попадает во внутреннюю область устройства и рассеивается диафрагмами, вследствие чего температура корпуса и диафрагм выше при открытом приемнике излучения, чем при закрытом заслонкой. Следовательно, 771482

Формула изобретения

Пиргелиометр, содержащий корпус с установленными в нем приемным и компен 4 сационным элементами с нагревателями и переизлучение диафрагм на приемный элемент в этих случаях разное, и это тоже вносит дополнительную погрешность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пиргелиометр, содержащий в корпусе приемный и компенсационный элемент с нагревателями и систему диафрагм (3). Приемный компенсационный элемент выполнен в виде двух черных полостей. Обе полости заключены в замкнутый газовый объем так, что нагревание одного из них вызывает перемещение столбика ксилола в капилляре, соединяющем их. Лучистый нагрев одной полости (открытой) компенсируется электрическим нагревом другой (закрытой). По величине тока нагревательного элемента при нулевом показании индикатора (столбик ксилола) судят об энергии измеряемого излучения.

В этом устройстве также необходим экран, Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения погрешности, вносимой экраном и диафрагмами.

Поставленная цель достигается тем, что приемный и компенсационный элементы с нагревателями, а также плоскости отверстий диафрагм расположены под углом друг к другу и к оси симметрии системы диафрагм, выполненной единой для приемного и компенсационного элементов, а корпус имеет защитный экран с прорезями.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение пиргелиометра; на фиг.2 изображены диафрагмы.

В корпусе 1 пиргелиометра размещены приемный и компенсационный элементы 2 с нагревателями 3. Поле зрения приемного элемента, как и компенсационного, выполнено в виде условного конуса с основанием, образованным входным отверстием корпуса 1, и, являясь общим для каждого элемента, формируется диафрагмами 4, 5, би7.

Устройство работает следующим образом.

Корпус 1 ориентируется на Солнце так, чтобы линия, соединяющая центр солнечного диска и центр одного из приемных элементов, совпадала с осью условного конуса приемного элемента. В этом случае солнечная энергия попадает на зачерненную поверхность нагревателя приемного элеМента. В результате на выходе приемного элемента появляется сигнал, пропорциональный приходящей солнечной энергии. Нагреваясь под действием солнечной энергии, приемный элемент начинает переизлучать падающую на него энергию в окружающее пространство.

Одновременно через нагреватель компенсационного элемента пропускают компенсационный ток, который, в свою очередь, изменяет температуру этого элемента, в результате чего на выходе компенсационного элемента возникает сигнал, пропорциональный величине компенсационного тока. При

1о и

2о гь зо зз

40 равенстве сигналов с обоих элементов замеряют величину компенсационного тока, по величине которого судят о приходящей солнечной энергии. В данном устройстве и приемный, и компенсационный элементы находятся в идентичных условиях, так как оба они конструктивно идентичны и имеют одинаковый теплообмен с окружающей средой вследствие того, что система диафрагм едина для приемного и компенсационного элементов. Для того, чтобы исключить ошибки, связанные с неидентичностью изготовления приемного и компенсационного элементов, можно менять ориентацию приемника на

Солнце и тем самым менять местами приемный и компенсационный элементы.

Так как плоскости отверстий каждой диафрагмы параллельны соответствующим элементам, и фаски диафрагм, обращенные к солнечному потоку, зеркальны и имеют угол скоса -5, то большая часть падающей на диафрагмы солнечной энергии отражается через входное отверстие в окружающее пространство.

На фиг. 2 заштрихованные области на диафрагмах освещаются Солнцем. Видно, что диафрагмы засвечиваются несимметрично и, хотя большая часть падающей энергии отражается, приблизительно 10 — 20% энергии поглощается, что вызывает. температурный градиент по диафрагме. Компенсация этой несимметричности производится следующим образом. Во-первых, для сглаживания неравномерностей температур по поверхности диафрагм материал выбран с высокой теплопроводностью, во-вторых, на корпусе 1 сделаны защитные козырьки со специальными прорезями, через которые солнечная энергия попадает в места соединения диафрагм с корпусом, Величина площади, засвеченная Солнцем, выбрана так, чтобы скомпенсировать несимметрию температурного поля по диафрагме и тем самым устранить систематическую погрешность, вызванную этой неравномерностью.

Указанные конструктивные особенности позволяют повысить точность измерения радиационного потока. системой диафрагм, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, приемный и компенсационный элементы с нагревателями, а также плоскости отверстий диафрагм расположены под углом друг к другу и к оси симметрии системы диафрагм, выполненной единой для приемного и компенсационного элементов, а корпус имеет защитный экран с прорезями.

771482

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 517807, кл. G 01 J 5/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 513269, кл. G О! Х 5/10, !976.

3. Авторское свидетельство СССР № 372533, кл. G Ol W 1/12, 1973.

1а3оаципнныу"

names

771482

Составитель Л, Латыев

Редактор Е. Абрамова Техред К. Шуфрич Корректор М. Вигула

Заказ 668! /52 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4