Пиранометр универсальный м-80м

Измерение рассеянной и суммарной радиации производится с помощью пиранометра. Рассеянная радиация имеет максимум в коротковолновой части спектра (этим и обусловлен голубой цвет неба) и эта особенность учтена конструкцией прибора. Приемником радиации является плоская поверхность, участки которой окрашены в черный и белый цвета (рис. 3). Черные участки закрашены сажей, которая поглощает всю радиацию, белые участки закрашены магнезией, поглощающей только длинноволновую радиацию.

Таким образом, между черными и белыми участками появляется разность температур, обусловленная разным поглощением радиации. Значит, коротковолновая радиация, которую поглощает сажа, но не

поглощает магнезия, является причиной появления разности температур между участками. Разность температур измеряется с помощью термобатареи, нечетные спаи которой помещены под черными участками, а четные – под белыми. Следовательно, мерой рассеянной радиации является термоток термобатареи, измеряемый с помощью гальванометра.

Однако, поглощательные свойства сажи и магнезии не являются столь идеальными. Магнезия все же поглощает коротковолновую радиацию, хотя и гораздо хуже, чем сажа, а поглощательные свойства сажи и магнезии по отношению к длинноволновой радиации различны. Для выравнивания их поглощательных свойств по отношению к длинноволновой радиации белые поля пропитаны парафином. Для исключения ветровой погрешности, т.е. выравнивания температур черных и белых полей, приемник радиации закрыт прозрачным колпаком 1 (рис. 4), пропускающим коротковолновую радиацию. Правда, стеклянный колпак поглощает радиацию в областях 0,3 – 0,4 мкм и 2,5 – 4 мкм, но в этих областях интенсивность прямой и рассеянной радиации очень мала.

Для измерения рассеянной радиации следует исключить попадание на пиранометр прямой солнечной радиации. С этой целью предусмотрен теневой экран (5), который привинчивается к специальному стержню и закрепляется на нем винтом. Размеры экрана и стержня рассчитаны так, чтобы от центра приемника радиации пиранометра экран был виден под углом 10⁰. Тогда экран закрывает участок неба вокруг солнечного диска с размером телесного угла 5⁰. Необходимой частью пиранометра является осушитель (6), установленный во внутренней полости стойки. Осушитель заполнен селикагелем - веществом, поглощающим водяной пар. Таким образом, под колпаком находится сухой воздух, что способствует сохранности термобатареи. В промежутках между измерениями пиранометр закрывают металлической крышкой (7).

Суммарная радиация может быть измерена пиранометром точно так же, как и рассеянная, но в этом случае теневой экран не применяется. Практически, однако, суммарную радиацию определяют сложением прямой, измеренной по актинометру, и рассеянной, измеренной по пиранометру. Так делают потому, что при измерении суммарной радиации черные поля нагреваются слишком сильно, и происходит перенос тепла с черных на белые поля, что вызывает погрешность в измерениях.

Пиранометр позволяет измерить альбедо подстилающей поверхности (иногда его называют также альбедометром). Это делается с помощью двух последовательных измерений - сначала измеряется (или вычисляется) суммарная радиация, приходящая с верхней полусферы, затем пиранометр поворачивают на 180⁰ и измеряют радиацию, отраженную земной поверхностью. Альбедо вычисляют как отношение этих величин.

Градуировка пиранометра производится путем его сравнения с актинометром или пиргелиометром. Пиранометр помещают в специальную трубу, исключая попадание на него рассеянной радиации, тогда пиранометр превращается, по сути дела, в актинометр. Далее сравнивают его показания с образцовым актинометром. Результатом сравнения является так называемый нормальный переводной множитель. От действителен для того случая, когда радиация падает на приемник перпендикулярно его поверхности, т.е. с зенита. Точно так же, как и для актинометра, переводной множитель определяют при различных температурах прибора, для введения в дальнейшем температурной поправки в показания.

При наклонном падении лучей чувствительность, а следовательно и переводной множитель пиранометра меняются. Это происходит из-за того, что поглощательная способность покрытий приемника зависит от угла падения лучей, а также из-за того, что прозрачность применяющихся стеклянных колпаков на различных участках разная.

Для учета указанного обстоятельства пиранометры градуируются дополнительно и определяется зависимость переводного множителя от угла падения лучей.

Если переводной множитель пиранометра известен, то рассеянная радиация вычисляется по формуле, аналогичной формуле (1):

, (2)

где – показания гальванометра в делениях при измерении, – показания гальванометра при закрытой крышке (место нуля), k – переводной множитель, имеющий размерность кВт/м²·дел.