Пиргелиометр

и ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублкк 11 771482(53) УДК 535.231.6 (088.8) Опубликовано 15.10.80. Бюллетень 38Дата опубликования описания 25.10.80 по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А. А. Жданова(54) ПИРГЕЛИОМЕТР 1Изобретение относится к области измерительной техники, в частности, к устройствам для актинометрических измерений.Известны устройства для измерения радиационных потоков, основанные на использовании тепловых приемников, в которых радиационный поток поглощается зачерненным покрытием и определяется либо по изменению температуры приемной поверхности, либо по величине компенсационного тока, который пропускается через такую же зачерненную приемную поверхность, но изоли рованную от измеряемого потока радиации, либо по величине замещающего тока, который пропускается через приемную поверхность в отсутствии потока радиации, либо по величине тока, пропускаемого через термохолодильник, который по величине пропорционален измеряемому радиационному потоку 1)м 2.Но все эти устройства требуют периодического перекрытия измеряемого потока с целью сравнения эффекта от радиационного 2 О потока с эффектом, создаваемым замещающим или компенсационным током. Это достигается либо отворотом входных устройств от источника радиации, либо введением в 2конструкцию устройства специальных экранов (заслонок), с помощью которых перекрывается радиационный поток. В первом случае при изменении ориентации перераспределяются температурные поля по корпусу устройств и, следовательно, вносятся погрешности в измерения, обусловленные неидентичностью двух стадий измерения. Во втором случае также вносится дополнительная погрешность, во-первых, за счет того, что при отсутствии заслонки приемный элемент переизлучает падающий на него поток в открытое пространство, а при наличии экрана приемный элемент рассеивает электрическую мощность, выделяющуюся в компенсационном нагревателе, на экран, который имеет температуру, существенно отличную от температуры открытого пространства, и, вовторых, за счет того, что при ориентации приемника на источник излучения и отсутствии экрана поток солнечной радиации, пропорциональный площади входной диафрагмы, попадает во внутреннюю область устройства и рассеивается диафрагмами, вследствие чего температура корпуса и диафрагм выше при открытом приемнике излучения, чем при закрытом заслонкой. Следовательно,771482 Формула изобретения Пиргелиометр, содержащий корпус с установленными в нем приемным и компено сационным элементами с нагревателями и переизлучение диафрагм на приемный элемент в этих случаях разное, и это тоже вносит дополнительную погрешность.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пиргелиометр, содержащий в корпусе приемный и компенсационный элемент с нагревателями и систему диафрагм 3. Приемный компенсационный элемент выполнен в виде двух черных полостей. Обе полости заключены в замкнутый газовый объем так, что нагревание одного из них вызывает перемещение столбика ксилола в капилляре, соединяющем их. Лу. чистый нагрев одной полости (открытой) компенсируется электрическим нагревом другой (закрытой). По величине тока нагревательного элемента при нулевом показании индикатора (столбик ксилола) судят об энергии измеряемого излучения.В этом устройстве также необходим экран, Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения погрешности, вносимой экраном и диафрагмами.Поставленная цель достигается тем, что приемный и компенсационный элементы с нагревателями, а также плоскости отверстий диафрагм расположены под углом друг к другу и к оси симметрии системы диафрагм, выполненной единой для приемного и компенсационного элементов, а корпус имеет защитный экран с прорезями.На фиг. 1 представлено схематическое изображение пиргелиометра; на фиг.2 изображены диафрагмы. В корпусе 1 пиргелиометра размещены приемный и компенсационный элементы 2 с нагревателями 3. Поле зрения приемного элемента, как и компенсационного, выполнено в виде условного конуса с основанием, образованным входным отверстием корпуса 1, и, являясь общим для каждого элемента, формируется диафрагмами 4, 5, би 7.Устройство работает следующим образом. Корпус 1 ориентируется на Солнце так, чтобы линия, соединяющая центр солнечного диска и центр одного из приемных элементов, совпадала с осью условного конуса приемного элемента, В этом случае солнечная энергия попадает на зачерненную поверхность нагревателя приемного элемента. В результате на выходе приемного элемента появляется сигнал, пропорциональный приходящей солнечной энергии. Нагреваясь под действием солнечной энергии, приемный элемент начинает переизлучать падающую на него энергию в окружающее пространство. Одновременно через нагреватель компенсационного элемента пропускают компенсационный ток, который, в свою очередь, изменяет температуру этого элемента, в результате чего на выходе компенсационного элемента возникает сигнал, пропорциональный величине компенсационного тока. При 3 1 о и 2 о гь зо зз 4 о равенстве сигналов с обоих элементов замеряют величину компенсационного тока, по величине которого судят о приходящей солнечной энергии. В данном устройстве и приемный, и компенсационный элементы находятся в идентичных условиях, так как оба они конструктивно идентичны и имеют одинаковый теплообмен с окружающей средой вследствие того, что система диафрагм едина для приемного и компенсационного элементов. Для того, чтобы исключить ошибки, связанные с неидентичностью изготовления приемного и компенсационного элементов, можно менять ориентацию приемника на Солнце и тем самым менять местами приемный и компенсационный элементы.Так как плоскости отверстий каждой диафрагмы параллельны соответствующим элементам, и фаски диафрагм, обращенные к солнечному потоку, зеркальны и имеют угол скоса -5, то большая часть падающей на диафрагмы солнечной энергии отра. жается через входное отверстие в окружающее пространство. На фиг, 2 заштрихованные области на диафрагмах освещаются Солнцем. Видно, что диафрагмы засвечиваются несимметрично и, хотя большая часть падающей энергии отражается, приблизительно 10 - 20% энергии поглощается, что вызывает температурный градиент по диафрагме. Компенсация этой несимметричности производится следующим образом. Во-первых, для сглаживания неравномерностей температур по поверхности диафрагм материал выбран с высокой теплопроводностью, во-вторых, на корпусе 1 сделаны защитные козырьки со специальными прорезями, через которые солнечная энергия попадает в места соединения диафрагм с корпусом, Величина плошади, засвеченная Солнцем, выбрана так, чтобы скомпенсировать несим метрию температурного поля по диафрагме и тем самым устранить систематическую погрешность, вызванную этой неравномерностью. Указанные конструктивные особенности позволяют повысить точность измерения радиационного потока. системой диафрагм, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, приемный и компенсационный элементы с нагревателями, а также плоскости отверстий диафрагм расположены под углом друг к другу и к оси симметрии системы диафрагм, выполненной единой для приемного и компенсационного элементов, а корпус имеет защитный экран с прорезями.771482 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР51 7807, кл, б 01 Х 5/02, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР513269, кл. б О Х 5/10, 976. 3. Авторское свидетельство СССР372533, кл. б 01 Ж 1/12, 1973. 1 а 3 оаципнныу" Юнчикмов ИПИ Государ по делам изоМосква, Ж - ПП Патент 130 фили Редактор Е. Аб Заказ 668 /52ВНИ Составитель ЛТехред К. Шуфр ираж 713 венного комит ретений и отк35, Раушская г. Ужгород, ул Латыевич КорректорПодписноеета СССРрытийнаб., д. 4/5Проектная, 4 Вигу