太阳光度计 - 360文档中心

CE318_太阳光度计技术手册

CE318太阳光度计技术手册中国气象局监测网络司编写说明为了满足中国气象局沙尘暴站业务化运行的需求，同时，为观测人员了解测量原理、对仪器进行操作和维护提供指导，为研究人员开展科研工作提供参考，有关专家和有经验的业务技术人员共同编写了本材料。

本材料由中国气象科学研究院中国气象局大气成分观测与服务中心、北京市气象局和国家卫星气象中心共同组织编写。

目录1 概述 (1)2 系统结构及原理 (1)2.1 仪器工作原理 (1)2.1.1 大气光学厚度 (1)2.1.2 气溶胶参数 (2)2.1.3 改进Langley法 (2)2.2 仪器结构 (3)2.3 技术指标 (5)3 系统安装及操作方法 (5)3.1 系统安装 (5)3.2 操作方法 (6)3.2.1 太阳光度计的启动和关闭 (6)3.2.2 重要操作指令列表 (8)3.2.3 天空扫描测量 (12)3.2.4 自动模式测量 (13)3.3 日常检查 (14)4 系统维护与校准 (14)4.1 系统维护 (14)4.1.1 检查系统的完整性 (14)4.1.2 检测电池电压 (14)4.1.3 检测仪器的时钟 (15)4.1.4 检测机器人臂和光学头是否水平 (15)4.1.5 检测仪器的跟踪和对准器 (15)4.2 系统定标 (15)5 数据及格式 (16)6 安全及注意事项 (16)7 附录 (18)7.1 日检查表 (18)7.2 周检查表 (19)1 概述大气气溶胶光学厚度的测量可反映气溶胶粒子对太阳辐射的消光作用。

世界气象组织的全球大气观测网（WMO-GAW ）将大气气溶胶光学厚度的观测作为基本观测项目，目的是对全球大气气溶胶的变化趋势进行长期观测，进而研究其对全球和局地气候变化的影响。

同时气溶胶光学厚度的地基观测结果，也是对卫星光学遥感校准的一种重要的手段。

WMO-GAW 推荐了两种通过直接测量太阳分光辐射求出气溶胶光学厚度的方法，一种方法是采用一组短波截止滤光片和直接日射表相配合进行测量，另外一种是使用太阳光度计的测量方法。

太阳光度计测量气溶胶光学厚度

23:13:57 03:48:09 08:40:04 00:43:11 05:30:28 23:01:20
气溶胶光学厚度
时间
5
1020nm
•
气溶胶光学厚度
4
3
2
1
0
23:13:57 03:48:09 08:40:04 01:15:27 07:25:51
时间
三.利用最小二乘法计算大气浑浊度系数 (β)和Angstrom波长指数(α)
2.1反演光学厚度原理
根据Beer-Lambert-Bouguer 定律,在地面直接测得的太阳辐射E(W/ m2) 在给定波长上的表达式为: Eλ = E0λ R - 2exp ( - mτλ) Tgλ (1)
其中E0 为大气外界太阳辐照度(太阳常数) , R 为测量
时刻日地距离(天文单位,约等于1) , m 为大气光学
思考：
波长指数α反映气溶胶粒子谱分布情况，它与气
溶胶的平均半径有关，平均半径越小，气溶胶的
散射特性越趋近于分子散射,α越趋近于＿？
算:
τrλ =p/p0×0. 0088λ- 4. 05 (4) 式中p0 为标准大气压(1013. 25 hPa) , p 为实际大气压,λ单位为μm。
在可见光、近红外波段,大气中主要存在臭氧和
水汽的吸收。选择没有水汽吸收的通道440 nm、
870 nm、1020 nm ,且这3 个通道只有气溶胶消光和Rayleigh 散射,则式(3) 中τO3λ、τNO2λ都为 “0”。将式(2) 和(3) 结合,同时公式两边取对数, 则为:
3.2 最小二乘法线性拟合
• 设直线方程的表达式为： (2-6-1)

• 对满足线性关系的一组等精度测量数据（xi，yi），假定自变量xi的误差可以忽略（实际实验中总有一个变量的误差相对较小，可以忽略，作为X分量），则在同一xi下，测量点yi和直线上的对应点a+bxi的偏差di如图（2-6-2）所示：

CE-318太阳光度计在大气环境监测中的应用

ｓｎｐｏｏｔｒｒｎｒｄｃｄｉｉａｅ．Ｔｅｍｏｉｒｎｅｕｔｏｔｓｈｒｃａｇｔｏｗａｅｅｇｈｉｄｘｉ００Ｃｏｇｉｇｕｈｔｍｅｅｅｉｔｏｕｅｔｓｐｐｒｈｎｔｉｇｒｓｌｆａｍｏｐｅｎｓｍｖｌｎｔｎｅｎ２１ｈｎｑｎｗｅｎｈｏｉｒ
ＣＥ一３阳光度计在大气环境监测中的应用１８太
李礼，家燕杨灿唐晓余，，
（．１重庆市环境监测中心，重庆４１４；．０１７２重庆大学资源及环境科学学院，重庆４０３）０００
摘
要：Ｅ一３８太阳光度计自动进行太阳直接辐射和天空光扫描探测，Ｃ１通过反演计算可获取大气气溶胶各种
ＡｂｔａｔＣ — ３ｓｎｐｏｏｔｒｐａｓａｍｐｒａｔｒｌｎａｍｏｐｅｃｅｖｒｎｎａｎｔｒｎｎｅｅｒｈｂｃｎ・ｓｒｃ：Ｅ — ８ｕｈｔｍｅｅｌｙｎｉｏｔｎｏｅｉｔｓｈｒｎｉｏｍｅｔｌｍｏｉｉｇａｄｒｓａｃｙｓａ・１ｉｏ
ＡｐｌｃｔｎｏｐｉａｉｆＣＥ —３１ｕｏｏｔｒｉｍｏｐｅｉｖｒｎｎａ பைடு நூலகம்ｔｒｎｏ — ８ＳｎＰｈｔｍｅｅｎＡｔｓｈｒｃＥｎｉｏｍｅｔｌＭｏｉｏｉｇ
“ Ｌ，ＹｕＪａａ，ｎａＴａｇＸｉｏｉ一ｉｙｎＹａｇＣｎ，ｎａ
（．ＥｖｏｍｅｔｌｎｔｒｇＣｎｅｆｈｎｑｎ，Ｃｏｇｉｇ４１４，Ｃｉａ１ｎｉｎｎａＭｏｉｉｅｔｏｏｇｉｇｈｎｑｎ０７ｈｎ；ｒｏｎｒＣ１２ｏｌｇｆｅｏｒｅｎｎｉｎｅｔｃｎｅｏｈｎｑｎｎｖｒｉＣｏｇｉｇ０００，ｈｎ）．ＣｌｅｏｓｕｃｓｄＥｖｒｍｎａＳｉｃｆｏｇｉｇＵｉｅｓｙ，ｈｎｑｎ０３ＣｉａｅＲａｏｌｅＣｔ４

CE318型太阳光度计定标方法研究

轴上的截距LnV进行筛选，在多次线性回归中得到的LnV理论上符合正态分布。在正态分布中, 平均值为“，标准差为"测量值在7 士 3$范围内的概率为99.7%，超出这个范围的观测值视为极
置为阈值，按照中心波长由长到短阈值分别为
253、266、372、278、99、208、89。图 1 显示了 2020
年12月30日500 nm原始观测值曲线和处理前
后均值曲线的变化。图1a显示原始数据在多个
54
陕西气象
2021(4)
时间点上三次观测值有明显的差异，未经处理的三次观测均值曲线如图lb所示，在1 0 ：17—11：
52
陕西气象
董金芳，何慧娟，王娟.CE318型太阳光度计定标方法研究*+• 陕西气象&0 21(4) = 52-56. 文章编号！ 0 0 6-4354(20 21) 04- 0 0 52- 0 5
2 02 0 ⑷
CE318型太阳光度计定标方法研究
董金芳12,何慧娟#，王娟#
(1.陕西省农业遥感与经济作物ห้องสมุดไป่ตู้象服务中心，西安 71 0 0 16； 2.陕西省气象局秦岭和黄土高原生态环境气象重；实验室，西安 71 0 0 16)
(2)
LnV =LnV0 —LnR2 +Ln"g—3#。 (3) 在大气状态稳定的情况下，大气垂直气溶胶
光学厚度#保持不变，以相对大气质量3为自变量工，LnV SLnR2为因变量夕，在没有气体吸收的
通道"g近似为14和夕满足斜率为一#、截距为 LnV0的线性关系，如式(4)所示。
LnV + LnR2 = —3#+ LnV0。
根据Beer-Lambert定律阐述的物质对光的

双筒多视场太阳光度计图像跟踪系统

关键词：图像跟踪；双筒太阳光度计；ＣＣＤ传感器；卷云遥感中图分类号：ＴＰ２７３；ＴＰ７５１．１文献标志码：Ａｄ０ｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００３．５０１Ｘ．２０１３．０５．００７
ＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｆｅｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ；
２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆＣｏｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊ＇ｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｅｎｔｅｒｏｆＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆＯｏｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｆｅｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ）
第４０卷第５期
２０１３年５月
光电工程
Ｏｐｔｏ — ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＶＯＩ＿４０．ＮＯ．５Ｍａｙ，２０１３
文章编号：１００３ — ５０１Ｘ（２０１３）０５ — ００４０ — １０

太阳光度计技术分析

刘涛，熊超超。江志东高太长，，
（．放军理工大学气象学院，京２１０；．放军９９８部队气象台，泉７２５；．国白城兵器试验１解南１１１２解５４酒３７０３中
中心，白城１７０）３０１
ｔｓｉｓｒｍｅｓｓｍｍｅｐ，ｉｈｐｏｉｅｈｅｒｆｒｎｅｆｒｄｖｌｐｎｈｎｔｕｅ．ｈｉｎｔｕｎｔｉｕｄｕｗｈｃｒｖｄｓｔｅｅｅｃｏｅｅｏｉｇｔｅｉｓｒｍｎｔ
Ｋｅｒｓｓｎｐｏｏｔｒｌｈｐｉｔｇ；ｈｔｃｅｔｉｅｅｔｎｓｌｒｔａｋｎｙｗｏｄ：ｕｈｔｍｅｅ；ｉｔｓｌｉｐｏｏｌｃｒｃｄｔｃｉ；ｏａｒｃｉｇｇｔｎｏ
阳光度计，过不断改进，后研制出ＤＴ－经先Ｆ３型
第２期
２１００年６月
气象水文海洋仪器
ＭｅｅｏｏｉａｌＨｙｏｌｇｉａｎｄＭａｉｎｔｕｅｓｔｏｒｌｇｃ，ｄｒｏｃｌａｒｎｅＩｓｒｍｎｔ
ＮＯ２．
Ｊｎ２０ｕ．０１
太阳光度计技术分析
ＬｕＴａＸｉｎａｃａ。ｉｎｈｄｎ，ｏＴａｃａｇｉｏ ”，ｏｇＣｈｏｈｏＪａｇＺｉｏｇＧａｉｈｎ
（．ｎｔｕｅｆｔｏｏｏｙ，ＡｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，ｎｉｇ２１０；２Ｎｏ９９８Ａｒ１ＩｓｉｔＭｅｅｒｌｇＰＬＵｎｖｒｉｙｏｃｅｃｎｃｎｌｇＮａｊｎ１１１．．５４ｍｙｏＰＬＡｔｏｆＭｅｅｒｌｇｃｌｓｒａｏｙ，ｕｕｎ７２５；．ａｃｅｇＯｒａｃｓｎｅｆｈｎＢａｃｅｇ１７０）ｔｏｏｏｉａｅｖｔｒＪｉｑａ３７０３ＢｉｈｎｄｎｒｅＴｅｔＣｅｔｒｏＣｉａ，ｉｈｎ３０１Ｏｂｉ

CE318_太阳光度计技术手册

CE318太阳光度计技术手册中国气象局监测网络司编写说明为了满足中国气象局沙尘暴站业务化运行的需求，同时，为观测人员了解测量原理、对仪器进行操作和维护提供指导，为研究人员开展科研工作提供参考，有关专家和有经验的业务技术人员共同编写了本材料。

本材料由中国气象科学研究院中国气象局大气成分观测与服务中心、北京市气象局和国家卫星气象中心共同组织编写。

目录1 概述 (1)2 系统结构及原理 (1)2.1 仪器工作原理 (1)2.1.1 大气光学厚度 (1)2.1.2 气溶胶参数 (2)2.1.3 改进Langley法 (2)2.2 仪器结构 (3)2.3 技术指标 (5)3 系统安装及操作方法 (5)3.1 系统安装 (5)3.2 操作方法 (6)3.2.1 太阳光度计的启动和关闭 (6)3.2.2 重要操作指令列表 (8)3.2.3 天空扫描测量 (12)3.2.4 自动模式测量 (13)3.3 日常检查 (14)4 系统维护与校准 (14)4.1 系统维护 (14)4.1.1 检查系统的完整性 (14)4.1.2 检测电池电压 (14)4.1.3 检测仪器的时钟 (15)4.1.4 检测机器人臂和光学头是否水平 (15)4.1.5 检测仪器的跟踪和对准器 (15)4.2 系统定标 (15)5 数据及格式 (16)6 安全及注意事项 (16)7 附录 (18)7.1 日检查表 (18)7.2 周检查表 (19)1 概述大气气溶胶光学厚度的测量可反映气溶胶粒子对太阳辐射的消光作用。

世界气象组织的全球大气观测网（WMO-GAW ）将大气气溶胶光学厚度的观测作为基本观测项目，目的是对全球大气气溶胶的变化趋势进行长期观测，进而研究其对全球和局地气候变化的影响。

同时气溶胶光学厚度的地基观测结果，也是对卫星光学遥感校准的一种重要的手段。

WMO-GAW 推荐了两种通过直接测量太阳分光辐射求出气溶胶光学厚度的方法，一种方法是采用一组短波截止滤光片和直接日射表相配合进行测量，另外一种是使用太阳光度计的测量方法。

太阳光度计天空辐射亮度观测

太阳光度计天空辐射亮度观测的浅析【摘要】目前ce-318太阳光度计被各广泛应用于气象观测中，为了使人们了解ce-318太阳光度计工作原理、数据存储格式及解读方法，使观测数据更好地发挥作用，本文介绍了太阳光度计在天空观测（主要在大气气溶胶的观测）方面的应用，并将根据观测资料讨论太阳光度计的后续研究方向。

【关键词】太阳光度计；天空亮度；气溶胶1.引言全自动太阳光度计ce-318，是一种自动跟踪扫描太阳辐射计。

测得的直射太阳辐射数据和天空扫描数据，主要用来计算大气通透率，反演气溶胶光学和其他特性，如粒度谱、相函数等。

大气气溶胶是由固态或液态的质粒分散到空气中形成的分散体系。

悬浮在大气中的大气气溶胶颗粒的直径通常小于10，它们对大气辐射传输和水循环均有重要的影响[1]。

近年来先后出现的臭氧层的破坏、酸雨的形成、北极霾、烟雾事件[2]等现象都与大气气溶胶密切相关。

由于气溶胶对天空的亮度存在很大的影响，因而，我们可以利用ce-318 获得的太阳直接辐射数据来反演南京地区的大气气溶胶光学厚度，并对反演所得的结果进行分析，从而判断南京地区天空亮度的日变化和随季节的不同或天气状况的不同而产生的变化。

2.测量仪器和测量原理2.1 ce-318型太阳光度计图1 ce-318太阳光度计结构示意图[3]本文采用的是测量仪器是全自动太阳分光光度计ce-318，待测的天空亮度能直接从测量仪器中读出。

ce-318由一个光学头、一个控制箱和一个双轴步进马达系统组成，光学头带有两个瞄准筒：一个用于测量太阳直射辐射不带聚光透镜，另一个用于天空辐射测量带有聚光透镜。

在光学头上还装有四象限探测器用于太阳自动跟踪时的微调。

控制箱内装有2个微处理器，分别用于数据获取和步进马达系统的控制。

在全自动测量状态，如附设的“湿度传感器”探测到降雨，控制箱将置光度计于停机状态，以保护仪器的光学系统。

步进马达系统具有方位和测量高度角两个自由度，由时间方程来控制太阳的初步跟踪，用四象限探测器系统作精密跟踪。

POM-02太阳光度计

南京欧熙科贸有限公司太阳光度计自动进行太阳直接辐射和天空光扫描探测,通过反演计算可获取大气气溶胶各种光学特性,在大气环境监测与研究领域发挥着重要作用。

POM-02太阳光度计为高精度野外太阳和天空辐射测量仪器，具有易携带安装，自动瞄准，太阳能供电，可自动传输数据等特点。

主要用于测量太阳和天空在可见光和近红外的不同波段、不同方向、不同时间的辐射亮度，来推算大气气溶胶、水汽、臭氧等成分的特性。

用于大气环境监测，卫星校正等应用。

POM-02太阳光度计由一个光学头、一个控制箱和一个双轴步进马达系统组成，光学头带有两个瞄准筒：一个用于测量太阳直射辐射不带聚光透镜，另一个用于天空辐射测量带有聚光透镜。

在光学头上还装有四象限探测器用于太阳自动跟踪时的微调。

控制箱内装有2个微处理器，分别用于数据获取和步进马达系统的控制。

在全自动测量状态，附设的湿度传感器探测到降雨，电子控制箱将置光度计于停机状态，以保护仪器的光学系统。

步进马达系统具有方位和测量高度角两个自由度，由时间方程来控制太阳的初步跟踪，用四象限探测器系统作严密跟踪。

南京欧熙科贸有限公司仪器经过站点参数设置，数据采集，数据存储，通过数据传输线下载到PC机，并直接读取，也可通过MODEM远程下载。

通过数据收集网，还可直接通过INTERNET下载准实时数据。

南京欧熙科贸有限公司专业经营各类实验仪器、科研仪器设备，代理各大国际知名品牌仪器，如德国Lambrecht气象站，Spectrum 农业用仪器，进口全自动太阳光度计，意大利重金属分析仪，澳大利亚 Next Instruments 近红外谷物分析仪, 法国GBX 水分活度仪，日本FUDOH 蛋品高胶强度测定仪，美国Organomation氮吹仪等，服务于环境，食品，生命科学、工业、制药以及商业实验室等众多领域。

公司本身以高校及企事业科研院所的技术力量为依托，具备了扎实的专业基础和丰富的实践经验。

公司自成立以来与众多国内外知名仪器设备制造商长期保持良好的合作关系，作为一家专注于为客户提供简捷﹑快速有效解决方案的科研产品供应商，以不懈的努力、真诚的服务和更加优惠的价格来回报广大客户一直是我公司不变的承诺。

兰州大气气溶胶的太阳光度计观测分析

（兰州大学大气科学学院，甘肃兰州７３００００）
摘
要：利用２００６年春冬两季在兰州及其市郊皋兰山的ＣＥ３１８型太阳光度计观测资料，分析了市区内与山上的气
溶胶光学厚度（ＡＯＤ）。通过研究发现，兰州气溶胶光学厚度的主要影响因子为大气稳定度；而气溶胶波长指数的主要影响因子为地面水平风速。市区ＡＯＤ日变化呈现峰型和平稳型，山上为峰型和谷型。市区的ＡＯＤ平均值显著大
天进行初步定标，根据定标结果带入晴好资料求解各波段的ＡＯＤ，然后依据４４０ｎｍ处ＡＯＤ小于某一
污染大气，气溶胶颗粒物除对气候的作用外，对人体健康具有很大的影响，尤其对呼吸系统和心血管系
统有着严重的损害。随着城市化的进程，人类活动
表１逐步订正定标常数结果
。。。８７。
州大气污染问题有一些相关的研究．４Ｊ。城市近郊与市区的对比观测分析还比较少。市区、郊区的气
溶胶对比观测分析对理解城市大气污染有着重要意义。兰州市位于黄河河谷，南北山脉呈南高北低，山
第２９卷
第４期
甘肃科技
ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌ
Ｉｆ．２９
Ⅳｏ．４
２０
兰州大气气溶胶的太阳光度计观测分析
付培健，宋广宁