【摘要】：日照計觀測日照時數是氣象工作者研究氣象學和氣候學的主要手段之一。隨著光電技術發(fā)展,光電式日照計已經成為日照時數觀測儀器的研究熱點,但針對光電式日照計的現有定標方法(室外進行對比測量法),受天氣影響常需較長時間完成,且定標結果精度低、難以復現,由此定標方法的落后制約了光電式日照計的發(fā)展。本文以提高光電式日照計定標精度與效率為目標,開展了光電式日照計定標技術研究,設計了光電式日照計定標系統(tǒng),重點研究了太陽直接輻射模擬方法和定標系統(tǒng)校準方法。本文設計的定標系統(tǒng)不僅可用于現有光電式日照計性能測試與精度標定,還可用于未來其它新型光電式日照計性能測試與精度標定。闡述了太陽及太陽輻射、太陽輻射強度、大氣質量、太陽常數、太陽位置角以及太陽光譜等太陽輻射相關理論;研究了光電式日照計基本結構、工作原理與校準方法;并結合直接輻射模擬技術、散射輻射模擬技術與日地位置調節(jié)技術,確定了定標系統(tǒng)各組成部分的實現方法與主要技術指標,完成了光電式日照計定標系統(tǒng)總體方案設計。針對直接輻射模擬系統(tǒng)的技術指標,結合輻射光源、光路轉向裝置、光斑整形均束系統(tǒng)以及準直光學系統(tǒng)等相關設計技術,完成了直接輻射模擬光學系統(tǒng)總體設計;研究了一種輻射光源能量分布調制方法,提升了光學系統(tǒng)的能量利用率;通過建立光譜修正模型,計算出光譜修正不同波段對應的透過率;提出了一種直接輻射模擬系統(tǒng)光軸調整方法,并設計了誤差補償結構,解決了光學系統(tǒng)光軸一致性的問題,完成了直接輻射模擬系統(tǒng)裝調。研究了直接輻射模擬系統(tǒng)、散射輻射模擬系統(tǒng)與日地位置調節(jié)系統(tǒng)的校準方法,建立了光電式日照計定標系統(tǒng)的校準鏈,保證了系統(tǒng)定標結果的可溯源性。并通過實驗對直接輻射模擬系統(tǒng)、散射輻射模擬系統(tǒng)、日地位置調節(jié)系統(tǒng)以及光電式日照計定標系統(tǒng)的性能進行了驗證。實驗結果表明,光電式日照計定標系統(tǒng)480分鐘內的日照時數模擬誤差為3.75%,滿足光電式日照計定標需求。綜上所述,本文研究的光電式日照計定標系統(tǒng),可用于光電式日照計性能測試與精度標定,解決了現行光電式日照計定標過程繁瑣、嚴重依賴氣象環(huán)境以及耗時長等問題,實現了光電式日照計高精度、高效率的室內定標,對光電式日照計的推廣和自動日照時數觀測網絡的建立具有重要的現實意義。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH765.22
【圖文】：

（a） 聚焦式日照計結構 （b）日照紙圖 1.1 聚焦式日照計結構與日照紙暗筒式日照計結構如圖 1.2 所示，太陽輻射經過接收孔照射在儀器內日照紙上，由于日照紙上涂有感光劑，因此根據感光痕跡來記錄日照時數。該日照計的準確度受感光劑的優(yōu)劣及涂藥方法等影響，而且涂抹了感光劑的日照紙不宜長時間保存，因此要現用現涂，另外感光劑含有有毒成分赤血鹽。暗筒式日照計適用緯度范圍：0°~60°，在真太陽時，精度不超過±3 分鐘[3]。

2圖 1.2 暗筒式日照計結構器主要通過一對雙金屬黑化元件記錄數W/m2時，由于金屬的熱脹冷縮，會在其動，形成接觸閉合，接觸閉合的瞬間及值由雙金屬片的間隙決定，但是金屬元隙變化，測量結果準確度降低，因此該自動跟蹤裝置配套使用，其結構如圖 1.，其中 FS-D1 型是研究級直接輻射表，測量 2000W/m2，靈敏度可達到 10μV/ W跟蹤裝置造價昂貴，很難普及到基層

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