现代气象仪器 | 太阳辐射测量

南京信息工程大学  实验（实习）报告

实验（实习）名称  现代气象仪器  实验（实习）日期 10.28 得分     指导老师   

学院 电信院 专业 电子信息工程 年级 2020   班次 4  姓名  学号 20208327        

• 实验题目

辐射的测量
二、 实验目的 
1.认识各类测量辐射的仪器

2.了解各观测辐射的仪器的原理及使用方法

三、 实验器材 
埃斯川姆绝对日射表

暗筒式（乔唐式）日照计

净辐射表

四、 实验原理 

1.埃斯川姆绝对日射表：感应器是两块并排放着的相同的长20mm，宽2mm，厚0.01mm的锰铜片B和C，薄片固定在硬橡皮底座上。锰铜片朝向太阳的一面均匀覆盖着一层0.01mm厚的铂黑或烟黑，在锰铜片背面焊有接电偶的接点用来测定两块锰铜片的温差。当锰铜片接受太阳辐射时，它所吸收的能量为太阳辐照度。一片暴露在太阳辐射下，另一片遮蔽，同时接通该片的加热补偿电路。调整变阻器改变通过该片的电流I， 最终使2片的温度相等，即热电偶对检流计的输出为零。此时遮蔽的片由于电流加热得到的热量为 Qi=i2R，R为锰铜片的电阻。由于2片的散热条件相同，在两者温度相同的情况下，Q=Qi 。

图1 埃斯川姆绝对日射表示意图

2.暗筒式（乔唐式）日照计：主体为一金属圆筒，筒的一端密闭，一端有盖，筒的上部有一块隔光板，筒身上在隔光板的两侧边缘的同一垂直面上，各有一个圆锥形进光孔，两孔前后位置错开，与圆心的夹角为120°。筒内有一弹性压纸夹，用以固定日照纸，圆筒下部有固定螺丝，松开后，圆筒可绕支架旋转，支架下部 有纬度刻度盘与指示纬度的刻度线，仪器底座上有三个等距离的孔，用以固定仪器。日照计应安置在开阔的、终年从日出到日落都能受到太阳光照射的地方。安置时底座要水平，底面上要精确测定南北子午线，并划出标记，再把仪器安装在台座上，筒口对准正北，牢固的将日照计底座加以固定。然后，转动筒身，使支架上的纬度记号线对准纬度盘上当地纬度值，这样筒轴与地轴平行。仪器底座上有一 水准器，用以调整仪器的水平。

图2 暗筒式（乔唐式）日照计示意图

3.净辐射表：净辐射表由上下两片涂黑感应面与热电堆组成，净辐射表的两片感应面，紧贴在绕线型热电堆的上下接点上。当感应部分（两面）接收到不同的辐射量时，使得热电堆上下端产生温差，测量热电堆输出的电讯号，经过换算就可以得出净辐射。

 

图3 净辐射表示意图

五、 实验仪器的使用方法和注意事项 

1.使用埃斯川姆日射表应注意下列几点：

（1）日射表的防风作用不良，不能在大风时使用。

（2）受太阳辐射的那块锰铜片热量由外向内传递，被电流加热的一片则是由内向外传递热量，两者温度梯度的方向相反，引起的误差约为0.5％。

（3）黑色表面由于潮湿会出现蚀孔，将改变仪器常数，应在保管时加以注意。 （4）温度较高时，硬橡皮底座会拉断锰铜片。

（5）一般，绝对日射表只用来标定相对日射表，因此除非天气条件合适，晴朗无风以及能见状况良好，否则是不宜动用的。

使用方法：观测时先把导线与电流计接通，对准太阳光读出仪器遮蔽时的电流计度数N0；再打开遮光筒的盖子，使太阳辐射落到感应面上，读出电流计度数N，则太阳直接辐射强度为 I=K[(N+∆N)-(N0+∆N0)]，其中∆N和∆N0分别为电流计在N和N0刻度上的订正值，仪器常数K通过与绝对日射表的平行对比得到

2.净辐射表使用时的注意事项：

（1）由于一般玻璃罩只能透过短波辐射，而净辐射表要感应的全辐射，因此感应面上不能加盖玻璃罩。

（2）使用聚乙烯薄膜罩的净辐射表，应定期与标准仪器进行对比，求出换算系数，就能较精确地计算出净辐射。

（3）净辐射表还有充气装置，通过两根细气管给薄膜罩提供干燥气体，排除罩内湿气，并保持罩的半球形。

3. 暗筒式（乔唐式）日照计使用注意事项：

记录整理：在每天日落后换下的日照纸，应依感光迹线的长短，在其下描画铅笔线，并按铅笔线计算各时的日照时数，以十分法记录，准确到小数一位。将各时的日照时数相加，则为全天的日照时数。然后将日照纸放入足量的清水中浸漂

3-5分钟拿出（全天 无日照的纸也应浸漂）；待阴干后，再复验感光迹线与铅笔线是否一致。如感光迹线比铅笔长，则因补描上这段铅笔线，并改正原计算的日照时数，添上日合计。如全天无日照，记0.0。

日出前应检查日照计的小孔，有 无被小虫、沙尘等堵塞或被露、霜等蒙住。每月应检查一次仪器的水平、方 位、纬度和安置情况，发现问题及时纠正。

六、 仪器误差分析

在使用净辐射计时，因为薄膜罩使用时间过长，容易脏污和老化，紫外线强和污染严重将大大降低罩的透过率，因此要经常维护薄膜罩清洁并定期更换，才能保持其测量精度，否则将带来较大的测量误差。

七、 实验心得

通过到观测场进行对仪器的学习，我对观测太阳辐射的相关仪器有了更深一步的了解和认识。同时，我也对太阳辐射等气象要素，及其测量的实际操作过程产生了浓厚的兴趣。