1、余洋20131202159直接辐射表工作原理及其数据处理仪器结构TBS-2-B 型标准直接辐射测量原理辐射表原理图测量原理 辐照度电信号当感应面接收到辐射时, 达到热平衡后（1）式中f(v) 0，若假定T2=T3,则上式可改写为：因此, 辐照度E 的大小, 取决于热端与冷端的温度差21213(1)()()( )EEH TTL TTf v人射辐射反射损失的热量传导到冷端损失的热量传导到空气损失的热量;对流损失的热量212()HLETT12()TTT3（1）（2）测量原理 辐照度电信号冷热端温差使n 对热电偶产生的电动势为: 式中: E0为热电转换系数(V / ) 。将式(2) 中的(T1-T2)
2、代入式(3) 得：由式(4) 表明, 辐照度越强, 辐射表热电堆的温差就越大, 输出的电动势也就越大。因此, 测量辐射表输出的电信号的大小, 就可测量辐照度的强弱。012()VnE TT（3）02()VnEEHL（4）关键技术半球反射镜其中光阑孔Q、半球反射镜顶部开口P、感应件Sf及半球镜R w的半径分别为q 、q、s、RSf在R w 底部平面的中央, P、Q及Sf的中心与R w与准直光筒共有同一对称轴。入射辐射E in通过孔Q、P落到感应件Sf上, 一部分被Sf吸收( Ein) , 另一部分离开Sf , 经半球反射镜R w 反射后又有大部分落到Sf上, 并被Sf再次吸收和反射, 如此反复。球
3、面反射镜有效吸收率分析假设:1 )Sf为灰体, 且为漫射表面; 设吸 收率为常数。2 )R w为纯镜反射面, 且其反射率 与波长及人射方向无关; 设反射率w常数。3 )Sf以外部分的Rw底部的反射对有效吸收的值 影响很小, 可以忽略。4 )离开Sf从P孔出去的辐射不能再回到Sf上。5 )忽略半球反射镜内空气的吸收。球面反射镜有效吸收率分析单位时间入射总能量为Ein , Sf第一次吸收的能量为 Ein,反射为(1- )Ein , 用Eres,1 表示, 设第m 次离开Sf的能量为Eres,m, 其中有Erew,m被Rw重新反射到Sf上。Erew,mEres,m假设：假设：effab=E/inE,
4、rew mres mwmEEC球面反射镜有效吸收率分析假设：假设：则：则：故：eff11(1)mmmwimiC即：effab=E/inE2211233123123(1)(1)(1).(1).abininwinwmminwinwmEEECEC CEC C CEC C CC22effab11233123123=E/(1)(1)(1).(1).inwwmmwwmECC CC C CC C CC ,rew mres mwmEEC球面反射镜有效吸收率分析由推得的式子：这样问题便归结为Cm的计算, m=1,2, 。显然Cm仅与仪器结构的尺寸及第m 次离开Sf的辐射强度分布有关。通过对仪器结构的优化设计, 确定最佳尺寸, 使用这样的人工黑体, 由吸收率的误差引起的仪器误差大大地减小了。eff11(1)mmmwimiC关键技术准直光筒优化设计限定视产几何示意图光筒内设有多个经过煮黑的环形光栏, 用来减少光的反射, 并限制光的入射, 构成仪器的半开敞角和斜角,直接辐射表孔径大小由 角和角来确定关键技术准直光筒优化设计显然, 来自天空区域1的辐射能照射到全部感应面上, 来自区域2 和3 的辐射只能照射到部分感应面上, 区域3 以外的辐射则完全不能进人仪器。由此可知, 如果准直光筒的几何尺寸不同, 则视场也不同, 这将直接影响测量结果。经综合考虑, 设计 =2 . 75 , = l 。数据处理数据处理
