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太阳辐射测量仪器

作者:汇感农业百科  阅读:次  类别:农业气象卷

    测量太阳辐射,包括直接辐射、总辐射、漫射辐射、反射辐射和净辐射等各种辐射的仪器(见彩图134、135、137)。

    

黑白片日射计 康存禄摄

    

NIP直接日射强度表 程德美摄

    

PIR型红外辐射表 程德美摄

    简史 辐射仪器的实验与研究是从19世纪末叶到20世纪初才开始发展起来的。最初的仪器虽然又简单又不精确,但已开始利用吸收辐射所产生的“热效应”原理。随着科学技术的发展,测量辐射的仪器除应用热力学原理外,还利用了电、化学、生理等各种效应。特别是随着测温技术的发展,在应用热效应时,使用了从水银温度表、变形温度表、电阻、电偶等几乎所有的测温方法。因而多种类型的仪器相继研制出来,精度和稳定性也逐步提高。1893年瑞典K.J.埃斯屈朗设计出测量直接辐射的绝对仪器,称为埃斯屈朗补偿日射强度表(Angstrom compensation pyrheliometer),经过改进后,在欧洲得到了广泛的应用,并且曾经作为国际标准仪器使用。在此以后,1909年美国史密森研究所的C.G.艾博特研制出水注式绝对日射强度表,曾作为标准仪器而在美洲得到应用。上述两种仪器都还存在着一定的误差。在50多年的使用过程中,曾对两种仪器在日光下进行多次比较,发现两者仍相差3.5%,史密森仪器偏高。近些年来,美国加利福尼亚技术研究所制出“主动腔体式辐射表”(Active Cavity Radiometer,简写ACR)。1968~1970年经长期的试验和几次国际辐射标准仪器比较表明,这类仪器具有更高准确度和长期稳定性。1979年世界气象组织决定于1981年1月1日开始使用这种新的标准仪器,称为世界日射主基准器(见绝对直接日射强度表)。因新技术和工艺不断出现,已研制出新型黑体涂料和各种精密的滤光器。特别是先进的自动记录处理系统的应用,各种相对辐射仪器如总辐射表、净辐射表等都大大的提高了测量精度和稳定性。

    中国系统而正规地进行太阳辐射的观测是从1957年开始的,除标准器外,均用苏式热电型辐射表。70年代开始研制新型的辐射仪器。1983年国家气象局已鉴定定型的辐射仪器有:直接辐射表、总辐射表和净辐射表。

    种类 辐射仪器按所从测辐射种类可分:绝对直接日射强度表,直接日射强度表,总辐射表,漫射辐射表,反射率表,净辐射表,光合有效辐射表,分光型辐射表等。此外,还有一些分波段辐射表。

    从仪器的测量原理上又可分为以下三种类型:①光化学法仪器:利用辐射对某种化学物质的化学反应测定太阳辐射。这种方法对光谱选择性大,线性差,它只能测定一定时间的累计辐射量,所以只在某些特定要求下选用。②量子法仪器:利用辐射能量的光电反应测定太阳辐射。虽然这种方法的灵敏度高,但具有波长特性,测定的波长范围受到限制。③热量法仪器:通过换能器将辐射能量转换为热能测定太阳辐射。这种仪器对波长没有选择性,可以测量全波段范围的辐射量,是应用最广的方法。农业气象工作中所使用的辐射仪器多属此类。

    从仪器测量的物理量来分,有绝对辐射仪器和相对辐射仪器。绝对辐射仪器所测量的物理量是辐射通量密度,即单位时间、单位面积上的辐射热量(毫瓦/厘米2或卡/厘米2·分)。只有测量太阳直接辐射强度的仪器才是绝对仪器。相对仪器所测量的数值都是其它物理量,如电流、电压等,要经绝对仪器标定才能得出辐射能量单位。

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