[發明專利]光熱型電測日照計

有效

• 申請號: 201110106730.6
• 申請日: 2011-04-27
• 公開（公告）號: CN102253430A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 翟東力
• 申請（專利權）人: 南京英恩特環境技術有限公司
• 主分類號: G01W1/12
• 分類號: G01W1/12;G01K7/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及太陽輻射能測量領域，特別是涉及一種光熱型日照測量方法與日照計。

背景技術

日照計是測定日照時間長短的儀器,國際氣象組織規定在太陽光譜(0。3-3μm)內的太陽直接輻射大于120W/M2時視為有日照。電測日照計分為光電型和光熱型兩類。?傳統康培斯托克日照計和暗筒式日照計（又稱喬唐式日照計）均為非電測日照計。

光電型日照計的傳感器為各類光電敏感原件(硅光電管、光敏電阻等),該類儀器的缺點是1、沒有一種光電敏感元件可以覆蓋0.3-3μm內的全部光譜,在晨昏或能見度變化影響太陽的光譜分布時誤差較大。2、該類元件感應面均為平面,存在方向余弦效應。因而必須引入跟蹤機構或放置多個傳感器來進行直接輻射的運算估計,前者使得可靠性降低。后者必然存在估算誤差。

光熱型傳感器是通過測量輻射的熱效應來檢測太陽輻射的。典型的光熱日照傳感器為涂黑的雙金屬片。當受到太陽照射時雙金屬片產生溫度梯度從而發生形變推動觸點發出信號。雙金屬片同樣存在余弦效應,因此在采用該種光熱傳感器制作日照計時也需要按圓周放置多個雙金屬片。

發明內容

本發明目的是：提出一種使用塞貝克等效應的材料來進行日照測量測量的方法及日照計。尤其是制備成熱電偶進行日照測量，無需跟蹤又無需安裝多個傳感器就可以方便進行測量。

本發明的技術方案是：光熱型日照測量的方法及日照計，將A和B兩種賽貝克系數不同的細金屬絲按ABA或BAB的順序進行連接,?三段細金屬絲具有二個連接點構成熱電偶、并且細金屬絲和連接點均涂黑以保證輻射能的全光譜吸收。此時連接成的該段金屬絲上形成有兩個熱電偶。然后把該段金屬絲固定在垂直黃道面的方向上,用一個窄遮光環罩住兩個熱點偶中的一個,使之不能接收到太陽的直接輻射但還能接收到絕大部分的天空散射輻射。?為了減小空氣熱傳導,提高測量靈敏度,尤其是可將金屬絲放置在真空的石英玻璃管內。

保持該金屬絲的兩個端點在相同溫度下,測量兩個端點的熱電動勢即可得到日照強度。其原因在于未遮光的熱電偶所接收的輻射能為直接輻射加天空散射輻射,而被遮光的熱電偶僅僅收到天空的散射輻射,而兩個熱電動勢在回路中又是極性相反的。故而導致整個回路熱電動勢只與太陽的直接輻射有關。

本發明的有益效果是：由于金屬絲垂直于黃道面,在黃道面上是各向同性的,因此使得該日照計使用安裝上非常簡單,既無需跟蹤又無需安裝多個傳感器。

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附圖說明

圖1為本發明的構成結構和原理示意圖

圖中1表示未遮光熱電偶、2表示石英玻璃管、3表示遮光熱電偶、4表示遮光環、5表示金屬絲的引出端。

具體實施方式

本發明所述日照計由兩個涂黑的未遮光熱電偶1和遮光熱電偶3相串聯構成。金屬絲放置在內部真空的石英玻璃管2內。在遮光熱電偶外固定有一圈遮光環4。信號由金屬絲的兩個引出端5得到。使用時將石英玻璃管垂直于太陽黃道面安裝。。測量金屬絲的熱電動勢即可得到太陽直接輻射值的大小。本發明選擇的材料：金屬材料組合如鎳鉻——鎳硅、銅鎳——銅等，而且半導體熱電材料：鉍碲銻合金、Bi₂Te₃、PbTe?或Si-Ge系列材料均可以作為本發明的材料。利用塞貝克效應產生的熱電效應，當由兩種不同的導體a、b構成的電路開路時，若其接點（即熱電偶）1、3分別保持在不同的溫度T1(低溫)、T2(高溫)下，則回路內產生電動勢(熱電勢)，此現象稱為塞貝克效應，其感應電動勢?正比于接點溫度T1，T2之差?，比例系數S(T)稱為熱電能或塞貝克系數，單位為μV／K。

測量整個金屬絲兩個端點的熱電動勢來測量日照強度。由于兩個熱電勢極性相反,其差值就僅僅與直接輻射值有關了。利用本發明可以延伸出更復雜的測量方案，但本發明給出了基本的方法和裝置。