[實(shí)用新型]日照時數(shù)測量裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120021915.2
• 申請日: 2011-01-24
• 公開（公告）號: CN202018519U
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張衛(wèi)平;黃冠瑯;肖鈺斐;羅庭軍
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: G01W1/12
• 分類號: G01W1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及氣象觀測領(lǐng)域，更具體地說是涉及一種日照時數(shù)測量裝置。

背景技術(shù)

日照時數(shù)測量是氣象臺站的基本業(yè)務(wù)之一。根據(jù)世界氣象組織(簡稱WMO)制定的標(biāo)準(zhǔn)，日照時數(shù)是一天中直接太陽輻照度(即光的強(qiáng)度)超過指定光強(qiáng)閾值的各分段時間的總和。即，在氣象上記錄日照時間的天氣情況需要同時滿足以下兩方面的條件：一是要滿足一定的日照光強(qiáng)，即達(dá)到或超過WMO標(biāo)準(zhǔn)定義光強(qiáng)閾值；二是日光為直接照射。

為滿足這種氣象測量的需要，國內(nèi)外發(fā)展了多種用于氣象臺站測量日照時數(shù)的裝置(日照計)，按其原理與特點(diǎn)可分為如下幾種：

(1)傳統(tǒng)暗筒式日照計(又稱喬唐式日照計)：采用感光紙感光，感光紙上的感光痕跡長度代表日照時數(shù)。其結(jié)構(gòu)為：上部是一個黃銅制的圈筒，兩邊各穿一小孔。兩孔距離的角度為120度，但孔要前后錯開，以免上下午午日影重合。筒內(nèi)放一涂有藥水的感光紙，光線在上下午都能穿過小孔而射入筒內(nèi)，使感光紙感光，而留下一條藍(lán)色線條。筒上裝一隔光弧板，使上下午光明確分開(除正午一、二分鐘內(nèi)，陽光可同時進(jìn)入兩孔，其余時間陽光均只能從一孔進(jìn)入)筒口有一蓋緊緊蓋住筒口，以免日光進(jìn)入使感光紙失效。從感光紙上感光線條的長度就可計算出日照的時間。其缺點(diǎn)主要有：使用前需要對緯度，調(diào)南北；需要人工配制(有毒)感光液，涂敷、處理感光紙才能得出日照時數(shù)，且需要定時更換日照紙，人工操作程序較繁瑣；測量精度受感光液配制質(zhì)量的影響較大。盡管存在有上述眾多缺點(diǎn)，現(xiàn)實(shí)情況是：該暗筒式日照計在我國的應(yīng)用已超過半個世紀(jì)，但其目前仍是我國各級氣象臺站的日照時數(shù)測量基本儀器。

(2)基于聚焦燒痕的玻璃球試日照計(又名康培斯托克照計)：其結(jié)構(gòu)主要是一個實(shí)心的玻璃球，玻璃球能將照射到球上的陽光聚成一個焦點(diǎn)。不論太陽在天空中任何一個方向上，都能得到一個焦點(diǎn)，焦點(diǎn)能使紙片發(fā)生焦痕。當(dāng)太陽從東往西運(yùn)動時，焦點(diǎn)也會以相反的方向隨著移動，因而焦痕的痕跡是由西向東移動。記錄紙卡上的焦痕長度代表日照時數(shù)，看焦痕的長短就可計算出日照時間。該日照計的缺點(diǎn)：測量精度受日照紙卡的溫度和濕度特性及過燒效應(yīng)的影響很大；而且，使用時也需要對緯度、調(diào)南北，定時更換記錄紙卡，并且，視季節(jié)不同需要使用不同規(guī)格的記錄紙卡。

(3)熱電轉(zhuǎn)換式日照計：其主要利用的是光-熱-電轉(zhuǎn)換原理，通過電轉(zhuǎn)換器件(如熱電堆、熱敏電阻)將光照引起的溫度變化轉(zhuǎn)化成電壓，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換后得到日照時數(shù)。缺點(diǎn)：對溫度的依賴性高，在環(huán)境溫度較高但卻不滿足WMO制定的關(guān)于日照時數(shù)的記錄標(biāo)準(zhǔn)時，會給出錯誤的測量結(jié)果。

(4)光電轉(zhuǎn)換式日照計：采用了光電轉(zhuǎn)換原理，利用光電轉(zhuǎn)換器件(如光電管、光電池、光電二極管等)將太陽輻射能量轉(zhuǎn)換成電壓，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換后得到日照時數(shù)。但由于光電傳感轉(zhuǎn)換器件對變化的太陽光譜的響應(yīng)不穩(wěn)定，因此產(chǎn)生的光譜誤差較大。

(5)采用步進(jìn)電機(jī)實(shí)時地跟蹤太陽的跟蹤式日照計，其特點(diǎn)是：在熱電轉(zhuǎn)換或光電轉(zhuǎn)換式日照計基礎(chǔ)上加入了轉(zhuǎn)動部件，用以跟蹤太陽。這種日照計除了前面提及的熱電轉(zhuǎn)換及光電轉(zhuǎn)換式日照計的缺點(diǎn)外，由于加入了轉(zhuǎn)動部件，需要人工經(jīng)常調(diào)整。

總之，現(xiàn)有各日照計均存在著測量精度不高、受環(huán)境影響大或使用不方便等方面的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有日照時數(shù)測量的缺陷，本實(shí)用新型提供一種采用不同于現(xiàn)有日照時數(shù)測量原理及技術(shù)的新型日照時數(shù)測量裝置。該裝置不但能準(zhǔn)確測量并能實(shí)時輸出日照時數(shù)，而且工作性能穩(wěn)定，不存在溫度誤差和光譜誤差，并且，該裝置無需采用機(jī)械轉(zhuǎn)動部件，安裝時無需調(diào)節(jié)，維護(hù)簡便。

本實(shí)用新型日照時數(shù)測量裝置包括有具有透光部分與遮光部分的受照目標(biāo)物，位于所述受照目標(biāo)物的下方、用于接受所述受照目標(biāo)物投影的光影顯示面，采集投影于所述光影顯示面上的光影圖像的光電圖像采集器件，及，與所述光電圖像采集器件電氣相連的計算機(jī)圖像信息處理系統(tǒng)；所述受照目標(biāo)物與所述光影顯示面的間距，應(yīng)使得在直接照射的陽光(即直照光)下，受照目標(biāo)物至少在該光影顯示面的局部形成清晰的其透光部分與遮光部分的光影圖像，而在非直照光下則不能形成清晰的光影圖像。

所述受照目標(biāo)物的作用是在陽光直接照射下在光影顯示面上顯出清晰的光影圖像，可選擇采用面形物或立體物，其中面形物的面型包括但不限于平面，或弧面，或與所述光影顯示面的形狀相適應(yīng)的面狀物，亦或者是由多個受照面組合形成的多面體。