实验一 太阳辐射与日照时间的观测

使用方法
1. 把标有A、B字样的传感器探头，分别插入仪器 面板上的INPUT（输入）A、B插孔；
2. 将照度计面板左上侧的Power开关由OFF位置拨 到ON位置，此时仪器电源接通，显示器上出现 3个0；
3. 照度计面板右上侧有一个传感器Select开关，开 关置于A时，则对传感器A的照度进行测量，以 此类推；
4. 打开传感器探头的遮光罩； 5. 读取照度计显示的数值，并乘以显示器右侧箭
头指示的倍率，即得实际照度值。
实验一 太阳辐射与日照时数的 观测
• 实验目的：了解太阳辐射与日照数的观测 观测原理，掌握天空辐射与日照时数观测 方法。
• 仪器与设备：天空辐射表、辐射电流表、 暗筒式日照计
一、日照时数的观测
日照的长短与农业生产密切相关，所以日照时 数是所有气象台站必须观测的项目。
太阳中心从出现在一地的东方地平线到进入西 方地平线，其直射光线在无地物、云、雾等任何 遮蔽的条件下，照射到地面所经历的时间，称为 “可照时数”。太阳在一个地方实际照射地面的 时数，称为“日照时数”。日照时数以小时为单 位，可用日照计测定。日照时数与可照时数之比 为日照百分率，它可以衡量一个地区的光照条件。
二、太阳辐射的观测
辐射指太阳、地球和大气辐射的总称。通 常称太阳辐射为短波辐射，地球和大气辐射 为长波辐射。观测的物理量主要是辐射通量 密度或辐射强度，标准单位瓦/平方米。
（一）气象上常测定以下几种辐 射量
（1） 太阳直接辐射，指来自日盘0.5°立体角内与 该立体角轴垂直的面的太阳辐射。
（2） 天空辐射（或称太阳散射辐射），指地平面 上收到的来自天穹2π立体角向下的散射辐射。
2. 工作原理
暗筒式日照计是利用太阳光通过仪器上 的小孔射入筒内，使涂有感光药剂的日照 纸上留下感光迹线，通过计算迹线的长度 确定一日的日照时数，隔光板的边缘与小 孔在同一个垂直面上，它使太阳光除了在 正午有1-2min可以同时射入两孔外，其余 时间光线只能从一孔射入筒内。
3Байду номын сангаас 仪器的安装
日照计要安装在开阔的、终年从日出到日没都 能受到阳光照射的地方。通常安装在观测场内或平 台上，如安装在观测场内，首先埋设铁架(高度以 便于观测为宜)，铁架顶部要安装一块水平而又牢 固的台座，座面上要精确标出南北线，将日照计安 装在铁架平台上，仪器底座要水平，筒口对准正北， 并将日照计底座加以固定，然后转动筒身，使支架 上的纬度记号线对准纬度盘上当地纬度值。如观测 场无适宜地点，可安置在平台或附近较高的建筑物 上。
4. 日照计自记纸的涂药
• 日照计自记纸使用前需在暗处涂刷感光药剂，日 照记录的准确性与否与涂药质量关系密切。
• 所用药剂为显影药剂赤血盐(K3Fe(CN)6)和感光药 剂柠檬酸铁铵[Fe2 (NH4)4(C6H5O7)3]。
• 药液的配制方法：赤血盐与水的比例1：10，柠檬 酸铁铵与水的比例为3：10，按此比例，将配好的 药液分别存放于两容器中，每次配量以能涂刷10 张日照纸为宜，以免涂了药的日照纸久存失效。
（3）光电日照计：根据1981年WMO第八届 仪器和观测方法委员会建议，用太阳直接 辐射强度≥120瓦/平方米作为日照阈值。使 用阈值为120瓦/平方米的直接日射表作为日 照基准仪器，当太阳直接辐射照射到受光 元件时，受光元件输出与直接辐射相对应 的脉冲电压，当脉冲电压幅度超过阈值电 压时，输出一个时间脉冲，作为日照时数 记录下来。
（一）测定日照时数的仪器
（1）暗筒式日照计：一个圆型暗筒上留有小 孔，当阳光透过小孔射入筒内时，装在筒 内涂有感光药剂的日照纸上便留下感光迹 线，利用感光迹线可计算出日照时数，这 是气象台站常用的仪器。
（2） 聚焦式日照计：利用太阳光经玻璃球 折射聚焦，在日照纸上留下烧灼的焦痕， 根据焦痕的总长度即可算出日照时数。
该表为热电效应原理，感应元件采用绕线电 镀式多接点热电堆，其表面涂有高吸收率的黑色 涂层。热接点在感应面上，而冷结点则位于机体 内，冷热接点产生温差电势。在线性范围内，输 出信号与太阳辐照度成正比。为减小温度的影响 则配有温度补偿线路，为了防止环境对其性能的 影响，则用双层石英玻璃罩，罩是经过精密的光 学冷加工磨制而成的。
1. 玻璃罩应保持清洁，要经常用软布或毛皮 擦试。
2. 玻璃罩不可拆卸或松动，以免影响测量精 度。
3. 应定期更换干燥剂，以防罩内结水。
（3）TBB-1净辐射表
• TBB-1净辐射表用来测量太阳辐射及地面 辐射的净差值。它的测量范围为0.3～3μm 的短波辐射和3～50μm的地球辐射。
TBB-1净辐射表的工作原理
工作原理
• 光电池是把光能直接转换成电能的光电元件。当 光线射到硒光电池表面时，入射光透过金属薄膜4 到达半导体硒层2和金属薄膜4的分界面上，在界 面上产生光电效应。产生电位差的大小与光电池 受光表面上的照度有一定的比例关系。这时如果 接上外电路，就会有电流通过，电流值从以勒克 斯（Lx）为刻度的微安表上指示出来。光电流的 大小取决于入射光的强弱和回路中的电阻。照度 计设有自动变档装置，如读数大于1999时，则倍 率指示箭头自动上跳一档，如读数小于100时， 则下跳一档。
（2）TBQ-2天空辐射表
TBQ-2天空辐射表
该表用来测量光谱范围为0.3-3μm的太 阳总辐射，也可用来测量入射到斜面上的 太阳辐射，如感应面向下可测量反射辐射， 如加遮光环可测量散射辐射。因此，它可 广泛应用于太阳能利用、气象、农业、建 筑材料老化及大气污染等部门做太阳辐射 能量的测量。
TBQ-2天空辐射表的工作原理
• 涂药方法：将配制好的两种药液在暗处等量混合， 均匀地涂在空白的日照纸上，或者先将柠檬酸铁 铵药液涂刷在日照纸上，阴干后逐日应用，每天 换下日照纸后，在感光迹线处用脱脂棉涂上赤血 盐，便可显出蓝色迹线。
5.日照计自记纸的更换和日照时数
的计算
• 每天在日落以后换自记纸，即使是全日阴雨，没有日照记 录，也应照常换下，以供日后查考。上纸时，将填好次日 日期的日照纸(涂药一面朝里卷成筒状)，放入金属圆筒内， 使纸上10时线对准筒口白线，14时线对准筒底的白线，纸 上的两个圆孔对准两个进光孔，压纸夹交叉处向上，将纸 压紧，盖好筒盖。
• 当天换下的日照纸，应根据感光迹线的长短，在迹线下方 用铅笔分别描划一直线，然后将日照纸放入足量的清水中 浸漂3—5min拿出(全天无日照的自记纸，也应浸漂)，阴 干后，再重新检查感光迹线与铅笔线是否一致，如感光迹 线比铅笔线长，则应补上这一段铅笔线，最后按铅笔线以 十分法计算日照数。将各小时的日照时数逐一相加，精确 到0.1h，即可得到全天的实照时数。若全天无日照，日照 时数记为0.0。
TBQ-2天空辐射表的安装与使用
该表应安装在四周空旷，感应面以上没 有任何障碍物的地方。然后将辐射表电缆插 头正对北方，调整好水平位置，将其牢牢固 定，再将总辐射表输出电缆与记录器相连接， 即可观测。最好将电缆牢固地固定在安装架 上，以减少断裂或在有风天发生间歇中断现 象。
TBQ-2天空辐射表的维护
（二）暗筒式日照计
1. 构造特点：由金属圆筒、隔光板、纬度刻度盘 和支架底座构成。金属圆筒底端密闭，筒口带盖， 筒的两侧各有一个进光小孔，两孔前后位置错开， 与圆心的夹角为120，筒内附有压纸夹。圆筒固定 在支架上，松开固定螺钉可绕轴旋转，使圆筒轴与 地平角为当地纬度，使太阳一年四季在南北纬度 23.5变化时，就相当于在暗筒洞孔的垂直切面南北 23.5范围内变化，故一年内太阳光照射时，光线都 会落到暗筒内。在春、秋分这两天阳光垂直筒身， 感光线是一条垂直圆筒轴的直线，下半年阳光偏于 北半球，感光线位于直线的下方，冬半年阳光偏于 南半球，阳光迹线偏于直线上方。
（3） 太阳总辐射，指地平面接收的太阳直接辐射 和散射辐射之和。
（4） 反射太阳辐射，指地面反射的太阳总辐射。 （5） 地球辐射，指由地球（包括大气）放射的辐
射。
（6） 净辐射，指向下和向上（太阳和地球）辐射 之差。
（二）测量辐射的仪器
（1）直接日射表：是测定太阳直接辐射的常 规仪器。进光筒对感应面的视张角为10°， 感应面是一块涂黑的锰铜片，它的背面紧 贴热电堆正极，负极接在遮光筒内壁，热 电堆的电动势正比于太阳辐射。用于遥测 的直接日射表将进光筒安装在“赤道架” 上，借助电机和齿轮减速器，带动日射表 进光筒准确地自动跟踪太阳。
TBB-1净辐射表的安装与使用
该表可安装在专用 台柱上，也可临时装在 三角架上，如果安装在 台柱上，要用两个夹子 将表面固定，使感应面 离地高度为1.5米，调 节水平泡使其处于水平 位置，拧紧夹子。表的 输出电缆线连接到记录 仪的输入端即可测 量。
（4）ZDS-10F系列多探头自动换 档数字式照度计
• 该表的工作原理为热电效应原理，感应部分是由 康铜及镀铜组成的热电堆，热电堆的上下两个面 紧贴着涂有无光黑漆的感应面，由于上下感应面 吸收辐照度不同，因此热电堆两端产生温差，其 输出电动势与感应面黑体所接收的辐照度差值成 正比，当太阳辐射大于地面辐射时输出为正，反 之为负。
• 为了防止恶劣环境的影响及保护感应面，该表装 有即能透过长波辐射、又能透过短波辐射的聚乙 烯薄膜罩。