[發明專利]熱紅外下行輻射測定裝置及其測定方法

有效

• 申請號: 201210362463.3
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102879107A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張仁華;邵全琴;樊江文;邴龍飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G01J5/12
• 分類號: G01J5/12
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 劉明華

1.熱紅外下行輻射測定裝置，其特征在于：

所述裝置包括容水器（5），亞光鍍金蓋板（1）、電偶放置槽（2）、熱電偶傳感器（4）、熱電偶測溫儀主機（11）以及熱紅外輻射計；所述熱電偶傳感器（4）通過導線與所述熱電偶測溫儀主機（11）相連接；

所述容水器（5）為一個頂部敞開的盒狀結構，所述亞光鍍金蓋板（1）設置在所述容水器（5）上表面，作為所述容水器（5）的蓋板；

所述熱電偶放置槽（2）設置在所述亞光鍍金蓋板（1）下表面，所述熱電偶傳感器（4）固定設置在所述熱電偶放置槽（2）內；

所述熱電偶傳感器（4）輸出的電信號通過導線傳輸至所述熱電偶測溫儀主機（11）；

所述熱紅外輻射計對準所述亞光鍍金蓋板（1）上表面，且所述熱紅外輻射計與所述亞光鍍金蓋板（1）的夾角為30～45度。

2.根據權利要求1所述的熱紅外下行輻射測定裝置，其特征在于：

所述亞光鍍金蓋板（1）的形狀為四邊形；

所述熱電偶放置槽（2）的數量為2個，2個所述熱電偶放置槽（2）在所述亞光鍍金蓋板（1）下表面的分布方式為平行分布，或十字交叉分布；

所述熱電偶傳感器（4）的數量為3～6個。

3.根據權利要求2所述的熱紅外下行輻射測定裝置，其特征在于：

所述亞光鍍金蓋板（1）的形狀為正方形；

所述熱電偶傳感器（4）的數量為4個，每個所述熱電偶放置槽（2）上均設置有2個所述熱電偶傳感器（4）；

4個所述熱電偶傳感器（4）分別設置在與所述亞光鍍金蓋板（1）的中心等距離位置處，且相鄰2個所述熱電偶傳感器（4）之間的距離為所述亞光鍍金蓋板（1）邊長的1/3。

4.根據權利要求1、2、3之一所述的熱紅外下行輻射測定裝置，其特征在于：

各所述熱電偶放置槽（2）的形狀均相同，且所述熱電偶放置槽（2）的深度小于或等于所述亞光鍍金蓋板（1）厚度的1/2；

所述熱電偶傳感器（4）設置在所述熱電偶放置槽（2）內，且貼緊所述亞光鍍金蓋板（1）的下表面。

5.根據權利要求4所述的熱紅外下行輻射測定裝置，其特征在于：

所述測定裝置包括壓片（3）；所述壓片（3）的形狀與所述熱電偶放置槽（2）的槽型相匹配，所述壓片（3）設置在所述熱電偶放置槽（2）的槽面上，并與所述熱電偶放置槽（2）緊密配合連接；

所述壓片（3）緊頂住所述熱電偶傳感器（4），并將所述熱電偶傳感器（4）固定在所述熱電偶放置槽（2）底面上。

6.根據權利要求1所述的熱紅外下行輻射測定裝置，其特征在于：

所述測定裝置包括溢水存放槽（10）以及水平儀（8）；

所述溢水存放槽（10）包圍設置在所述容水器（5）外側；

所述水平儀（8）與所述亞光鍍金蓋板（1）處于同一水平面上。

7.根據權利要求6所述的熱紅外下行輻射測定裝置，其特征在于：

所述測定裝置包括空心轉動軸（6）以及導線集合轉向管（7）；

所述空心轉動軸（6）與所述亞光鍍金蓋板（1）相連接，所述亞光鍍金蓋板（1）以所述空心轉動軸（6）為軸心轉動；

所述熱電偶傳感器（4）上分別引出正極導線和負極導線，所述正極導線、負極導線通過所述空心轉動軸（6）以及導線集合轉向管（7）與熱電偶測溫儀主機（11）相連接。

8.根據權利要求6所述的熱紅外下行輻射測定裝置，其特征在于：

所述測定裝置包括防溢水漏斗（9）；

所述防溢水漏斗（9）與所述溢水存放槽（10）頂端相連通，所述防溢水漏斗（9）底部設有排水孔。

9.根據權利要求8所述的熱紅外下行輻射測定裝置，其特征在于：

所述熱電偶測溫儀主機（11）包括顯示屏（12）、量程轉換按鈕（13）、正負極接線孔（14）以及電源開關；

所述顯示屏（12）、量程轉換按鈕（13）分別與所述電源開關相連接，所述熱電偶傳感器（4）的正極導線、負極導線分別與所述正負極接線孔（14）相連接；

本測定裝置還包括機座（15），亞光鍍金蓋板（1）、容水器（5）、防溢水漏斗（9）、溢水存放槽（10）以及所述熱電偶測溫儀主機（11）分別嵌入設置在所述機座（15）中，整個測定裝置為一體結構；所述機座（15）下表面設有4個調平螺絲腳。

10.利用權利要求1～9之一所述的熱紅外下行輻射測定裝置實現的測定方法，利用所述熱電偶測溫儀主機（11）采集所述熱電偶傳感器（4）的熱信號，將熱信號通過熱電信號轉換和處理后，得到所述亞光鍍金蓋板（1）上表面的黑體輻射B；

采用熱紅外輻射計測得所述亞光鍍金蓋板（1）的出射輻射度M，根據公式計算出天空下行輻射E或環境輻射照度E；

所述測定方法的步驟為，

步驟1，測定環境設定步驟，

將所述測定裝置安裝在無遮蔽環境或郁閉環境中；

若安裝在無遮蔽環境中，測得的是天空熱紅外下行輻射；

若安裝在郁閉環境中，測得的是天空以及郁閉環境的下行輻射，即環境輻射照度；

步驟2，設置裝置步驟，

將所述熱電偶傳感器（4）正、負極導線插入所述熱電偶測溫儀主機（11）的正負極接線孔（14）；調節所述調平螺絲腳，使所述水平儀（8）指向水平位置；

將所述熱紅外輻射計安裝在三腳架上，并對準所述亞光鍍金蓋板（1）；

步驟3，注水步驟，

轉動所述空心轉動軸（6）以打開所述容水器（5）頂部的亞光鍍金蓋板（1），并向容水器（5）中注水，直至所述容水器（5）中的水滿溢并充滿所述溢水存放槽（10）為止；將所述亞光鍍金蓋板（1）蓋封住所述容水器（5），使所述熱電偶傳感器（4）的壓片（3）完全浸泡在水中；

注入水的溫度與所述步驟1中測得的現場環境溫度相等或相近；

浸泡所述熱電偶傳感器（4）10～20分鐘，使所述熱電偶傳感器（4）的溫度與所述亞光鍍金蓋板（1）的上表面溫度均與水溫相等；

步驟4，測量步驟，

測量所述亞光鍍金蓋板（1）上表面的溫度值；

測量過程為，啟動所述熱電偶測溫儀主機（11），所述熱電偶傳感器（4）采集到所述亞光鍍金蓋板（1）下表面溫度后，在所述顯示屏（12）上輸出所述亞光鍍金蓋板（1）下表面溫度值，從而得到與所述亞光鍍金蓋板（1）下表面溫度相等的上表面溫度，即得到所述亞光鍍金蓋板（1）上表面的黑體輻射B；

步驟5，分析計算步驟，

計算天空下行輻射E或環境輻射照度E；

計算過程為，開啟所述熱紅外輻射計，測得所述亞光鍍金蓋板（1）的出射輻射度M，并通過公式（1）計算出天空下行輻射E或環境輻射照度E；

E=M-ϵB1-ϵ---(1);]]>

其中，ε為測得的所述亞光鍍金蓋板（1）的發射率；M為測得的所述亞光鍍金蓋板（1）的出射輻射度；B為測得的所述亞光鍍金蓋板（1）上表面的黑體輻射。