凈全輻射表檢定規(guī)程

凈全輻射表檢定規(guī)程本規(guī)程適用于工作級(jí)熱電式凈全輻射表(以下簡(jiǎn)稱凈全輻射表)的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)。GB/T19565—2004《總輻射表》3術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位3.1凈全輻射nettotalradiation由天空(包括太陽(yáng)和大氣)向下投射的和由地表(包括土壤、植物、水面)向上投射的全波段輻射量之差稱為凈全輻射，簡(jiǎn)稱凈輻射，單位為W·m~2。波長(zhǎng)范圍(0.3～100)μm。在全波輻射條件下，儀器輸出的電信號(hào)與凈全輻射的比值，單位為μV·W-1·m2。3.3長(zhǎng)波靈敏度long-wavesensitivity波長(zhǎng)范圍(3~100)μm:在長(zhǎng)波輻射條件下，儀器輸出的電信號(hào)與凈全輻射的比值，單位為μV·W-1·m2。3.4響應(yīng)時(shí)間responsetime當(dāng)儀器輸入有階躍變化時(shí)，儀器輸出從一個(gè)穩(wěn)態(tài)值到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間，單位為sc3.5余弦響應(yīng)cosinerespon人射光線方向隨天頂角的變化引起的靈敏度變化。入射光線方向隨方位角的變化引起的靈敏度變化。3.7非線性non-linearity輻照度變化引起的靈敏度變化。3.8溫度特性temperaturer環(huán)境溫度變化引起的靈敏度變化。凈全輻射表感應(yīng)件由涂黑感應(yīng)面與熱電堆組成，有上下兩個(gè)感應(yīng)面，兩面均能吸收(0.3～100)μm的全波段輻射。熱電堆兩端與上下兩個(gè)感應(yīng)面相貼。由于上下感應(yīng)面吸收的輻照度不同，使得熱電堆兩端產(chǎn)生溫度差異，其輸出的電動(dòng)勢(shì)與涂黑感應(yīng)面接受的2輻照度差值成正比。為了防止風(fēng)的影響和保護(hù)感應(yīng)面，凈全輻射表上下感應(yīng)面裝有既能透過(guò)短波輻射(0.3～3.0)μm,又能透過(guò)長(zhǎng)波輻射(3～100)μm的半球型專用聚乙烯薄膜罩。凈全輻射表有長(zhǎng)波與全波段兩個(gè)靈敏度。白天(凈全輻射為正值)采用全波段靈敏度，夜間(凈全輻射為負(fù)值)采用長(zhǎng)波靈敏度。凈全輻射是研究地球熱量收支狀況的主要資料。凈全輻射為正表示地表增熱，即地表接收的輻射大于發(fā)射的輻射，凈全輻5.1.1熱電堆與儀器表體之間的絕緣電阻>1MΩ。使用中和修理后：(6～15)μV·W-1使用中和修理后小于20%;新制造小于15%。5.1.5響應(yīng)時(shí)間(99%響應(yīng))小于60s。小于5%,動(dòng)態(tài)范圍(250～1000)W/m2。太陽(yáng)高度角10°時(shí)(對(duì)理論值的偏差)小于15%。太陽(yáng)高度角10°時(shí)(對(duì)平均值的偏差)小于10%。5.1.9溫度誤差(-20℃~+40℃范圍內(nèi))小于5%。5.1.10年穩(wěn)定性小于10%。6.1.2聚乙烯薄膜罩應(yīng)厚薄均勻，無(wú)明顯斑點(diǎn)、劃痕和其他明顯影響透過(guò)的缺陷。薄膜罩充氣后應(yīng)呈半球形，且便于更換，充氣裝置應(yīng)彈性好，使用方便。6.1.3金屬壓圈或其他固定裝置、橡皮墊圈應(yīng)能把聚乙烯薄膜罩壓緊，不得有漏水現(xiàn)37.1.1室外環(huán)境條件a)空氣溫度(20±15)℃,風(fēng)速小于5m/s,相對(duì)濕度小于80%。b)靈敏度檢定應(yīng)在自然輻照條件下進(jìn)行，下墊面應(yīng)為草地。c)天空晴朗，太陽(yáng)高度角大于等于30°,四周空曠，儀器感應(yīng)面上沒(méi)有明顯障礙物。7.1.2實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件a)室內(nèi)檢定設(shè)備應(yīng)安裝在暗室中，并用黑色幕布遮擋，檢定員應(yīng)著深色工作服。b)室內(nèi)環(huán)境溫度(20±10)℃,相對(duì)濕度小于80%。7.1.3標(biāo)準(zhǔn)儀器與檢定設(shè)備a)二臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)地球輻射表響應(yīng)時(shí)間(95%響應(yīng))小于25s,非線性小于±1%,動(dòng)態(tài)范圍(-250～250)W/m2,靈敏度年變化小于±1%。b)二臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)總輻射表響應(yīng)時(shí)間(95%響應(yīng))小于30s,非線性小于±0.5%,動(dòng)態(tài)范圍(0～2800)W/m2,余弦響應(yīng)小于±3%(70°~80°天頂角)。c)0.05級(jí)、分辨率為1μV的數(shù)字多用表或數(shù)據(jù)采集器。d)電壓為100V的兆歐表。e)秒表，風(fēng)機(jī)。f)輻射儀器室內(nèi)檢定設(shè)備。7.2檢定項(xiàng)目檢定項(xiàng)目首次檢定后續(xù)檢定++十+內(nèi)阻++十十+++++響應(yīng)時(shí)間+十+++注：“+”表示需檢項(xiàng)目，“-”表示不需檢項(xiàng)目。7.3檢定方法7.3.1外觀檢查4用目測(cè)與手動(dòng)相結(jié)合，按6.1.1~6.1.4規(guī)定的各項(xiàng)內(nèi)容逐條進(jìn)行檢查。7.3.2絕緣電阻檢定將兆歐表的測(cè)試棒分別與凈全輻射表的一個(gè)輸出端和表體的金屬部分相連，測(cè)得的電阻即為絕緣電阻。7.3.3內(nèi)阻檢定蓋上儀器遮光罩，用數(shù)字多用表的歐姆擋直接測(cè)量。測(cè)量時(shí)，應(yīng)調(diào)換極性，各測(cè)量1次，取其平均值為最后測(cè)量結(jié)果(修約到小數(shù)點(diǎn)后一位)。7.3.4靈敏度的檢定7.3.4.1全波靈敏度的檢定應(yīng)在白天太陽(yáng)輻射條件下進(jìn)行。a)將標(biāo)準(zhǔn)儀器、被檢儀器放在室外平臺(tái)的特制儀器支架上，一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)地球輻射表和一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)總輻射表感應(yīng)面向上水平安裝。一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)地球輻射表和一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)總輻射表感應(yīng)面向下安裝，標(biāo)準(zhǔn)儀器接線柱朝北，被檢儀器感應(yīng)頭朝南。電測(cè)儀表宜放置室內(nèi)，若在室外，應(yīng)避免日光直接照射。b)將標(biāo)準(zhǔn)儀器、被檢儀器的遮光罩取下，與電測(cè)儀表連接，檢查儀器輸出值的正負(fù)極性、信號(hào)大小和穩(wěn)定性是否正常。c)將被檢儀器的薄膜罩充足氣，調(diào)整好水平，并在檢定環(huán)境中放置1h以上(電測(cè)儀表應(yīng)預(yù)熱0.5h以上),才能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。d)數(shù)據(jù)采集對(duì)標(biāo)準(zhǔn)儀器和被檢儀器進(jìn)行同步測(cè)量，測(cè)量的時(shí)間間隔為(1~3)min,測(cè)量時(shí)間為(3～4)h(在地方時(shí)10時(shí)至14時(shí)之間進(jìn)行),同時(shí)記錄下測(cè)量期間的平均氣溫。e)檢定數(shù)據(jù)的處理白天標(biāo)準(zhǔn)凈全輻照度E”計(jì)算公式如下：E?↓——大氣長(zhǎng)波輻射；E,↑——短波反射輻射；E個(gè)——地面長(zhǎng)波輻射。式中：V?——標(biāo)準(zhǔn)地球輻射表熱電堆輸出值；K?——標(biāo)準(zhǔn)地球輻射表靈敏度；e——發(fā)射率為1;o--—斯蒂芬-玻耳茲曼常數(shù)，為5.67×10-?W/(m2·K*);T——儀器的熱力學(xué)溫度。根據(jù)采集的瞬時(shí)值，按下式計(jì)算被檢儀器每次測(cè)量的靈敏度值K(t)(修約到小數(shù)5點(diǎn)后三位):式中：Vi.p——被檢儀器的第j組第i個(gè)電壓輸出值；E(iy)—標(biāo)準(zhǔn)儀器組的第j組第i個(gè)計(jì)算值。以20個(gè)數(shù)據(jù)為一組，按下式計(jì)算每組靈敏度值的平均值K:式中：n——一組中的測(cè)量次數(shù)(n=20)。f)數(shù)據(jù)刪除按下式計(jì)算每組測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差s:對(duì)于具有m組的測(cè)量系列，按下式計(jì)算靈敏度值K:7.3.4.2長(zhǎng)波靈敏度的檢定夜間，由于短波輻射為零，所以標(biāo)準(zhǔn)凈長(zhǎng)波輻照度E*的計(jì)算公式：E?的計(jì)算見(jiàn)公式(2)。此項(xiàng)檢定應(yīng)在日落后2h進(jìn)行，用向上、向下各一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)地球輻射表。其他各項(xiàng)準(zhǔn)備工作、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理等項(xiàng)的具體操作和要求，均與全波靈敏度的檢定方法相全波靈敏度與長(zhǎng)波靈敏度相對(duì)差δ按下式計(jì)算：式中；K——凈全輻射表的全波靈敏度；K?——凈全輻射表的長(zhǎng)波靈敏度。K,K?靈敏度的計(jì)算見(jiàn)公式(3),(4)。7.3.5響應(yīng)時(shí)間的檢定a)將凈全輻射表放在室外平臺(tái)或輻射儀器室內(nèi)檢定設(shè)備的工作臺(tái)上，與已預(yù)熱的電測(cè)儀表連接好。取下儀器遮光罩，照射2min,然后蓋上遮光罩，2min后讀取零位b)取下遮光罩，2min后進(jìn)行讀數(shù)，然后按下式計(jì)算出響應(yīng)時(shí)間的測(cè)點(diǎn)位置：c)蓋上遮光罩，同時(shí)啟動(dòng)秒表，當(dāng)電測(cè)儀表的示值回復(fù)到測(cè)點(diǎn)位置時(shí)，停止秒表6計(jì)時(shí)，記下秒表的時(shí)間，即完成一次檢定。d)重復(fù)a)～c)各項(xiàng)操作三次，取其平均值作為響應(yīng)時(shí)間的檢定結(jié)果。7.3.6非線性誤差的檢定檢定在室內(nèi)檢定設(shè)備上進(jìn)行。a)太陽(yáng)模擬器預(yù)熱后，將被檢儀器下感應(yīng)面與半球形空腔固定并放在工作臺(tái)上使儀器的感應(yīng)面與人射光線垂直。監(jiān)測(cè)儀器(直接輻射表)置于光斑一角，對(duì)好光點(diǎn)。b)調(diào)節(jié)太陽(yáng)模擬器功率，使輻照度分別為250,500,750和1000W/m2。c)每調(diào)至一種輻照度，穩(wěn)定15min,再以(10～15)s一次的速率連續(xù)采樣10次。檢定期間，風(fēng)機(jī)應(yīng)不停地向表體送風(fēng)。d)按下式計(jì)算非線性誤差δ:式中：R;——第i個(gè)檢定點(diǎn)上被檢儀器與監(jiān)測(cè)儀器讀數(shù)平均值的比值；R——所有檢定點(diǎn)上R,的平均值。7.3.7余弦響應(yīng)誤差、方位響應(yīng)誤差的檢定檢定在室內(nèi)檢定設(shè)備上進(jìn)行。a)檢定方法調(diào)整太陽(yáng)模擬器功率，使輻照度在500W/m2以上，并穩(wěn)定1h。將被檢儀器下感應(yīng)面與半球形空腔固定并放在工作臺(tái)上，使儀器的安裝架朝向檢定設(shè)備的轉(zhuǎn)臂，此時(shí)轉(zhuǎn)臂應(yīng)位于90°(天頂角θ=0°,太陽(yáng)高度角=90°,方位角φ=0)。調(diào)整儀器水平，并與電測(cè)儀表連接。檢定期間，風(fēng)機(jī)應(yīng)不停地向表體送風(fēng)。照射10min后，以(10～15)s一次的速率連續(xù)采樣10次(以下各檢定點(diǎn)的讀數(shù)與此相同)。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臂于10°(天頂角θ=80°,太陽(yáng)高度角=10°,方位角φ=0°),并調(diào)整儀器水平，10min后讀數(shù)。保持轉(zhuǎn)臂的位置不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)至相應(yīng)方位(依次為φ=-30°,30°,150°,180°,210°),照射5min后，分別讀取各相應(yīng)方位的數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臂和工作臺(tái)(天頂角θ=0°,太陽(yáng)高度角=90°,方位角φ=0°),并調(diào)整儀器水平，10min后讀數(shù)。b)余弦響應(yīng)誤差按下式計(jì)算：式中：V?—θ=80°時(shí)10個(gè)讀數(shù)的平均值；V——V?cos80°(V。為兩組當(dāng)θ=0°時(shí)數(shù)據(jù)的平均值)。c)方位響應(yīng)誤差按下式計(jì)算：7式中：V?——各方位點(diǎn)上10個(gè)讀數(shù)的平均值；7.3.8溫度誤差的檢定檢定方法見(jiàn)附錄A。7.3.9年穩(wěn)定性年穩(wěn)定性用靈敏度的年變化率δ來(lái)衡量，按下式計(jì)算：靈敏度的計(jì)算見(jiàn)公式(3)。K?——新檢定的靈敏度。7.4檢定結(jié)果的處理7.4.1經(jīng)檢定合格的凈全輻射表發(fā)給檢定證書(shū)，檢定證書(shū)的背面格式(見(jiàn)附錄B)。7.4.2經(jīng)檢定不合格的凈全輻射表發(fā)給檢定結(jié)果通知書(shū)(見(jiàn)附錄C)。7.5檢定周期首次檢定后的凈全輻射表檢定周期一般不超過(guò)1年；之后，后續(xù)檢定一般不超過(guò)2修復(fù)后的凈全輻射表必須按首次檢定要求重新檢定。8溫度誤差的檢定A.1設(shè)備a)控溫箱范圍：(-20.0～+40.0)℃;控溫精度：±0.5℃。c)輻射儀器室內(nèi)檢定設(shè)備(或具有相同性能的設(shè)備)。d)0.05級(jí)、分辨率1μV的數(shù)字多用表或數(shù)據(jù)采集器。e)監(jiān)測(cè)用直接輻射表。A.2檢定條件a)檢定工作在暗室中進(jìn)行。檢定員應(yīng)穿深色工作服。b)垂直照射到被檢儀器感應(yīng)面上的輻照度應(yīng)大于500W/m2。c)控溫箱內(nèi)應(yīng)保持干燥，在整個(gè)溫度檢定范圍內(nèi)，測(cè)試區(qū)及進(jìn)光窗口玻璃上不得出現(xiàn)霧或結(jié)霜現(xiàn)象。d)控溫箱內(nèi)放置儀器的支撐面由隔熱材料制成，支撐物不應(yīng)隨溫度的變化引起位置的改變。A.3檢定方法檢定溫度在(-20～+40)℃范圍內(nèi)，檢定點(diǎn)分別為-20,0,+20,+40℃。將被檢儀器下感應(yīng)面與半球形空腔固定并放在控溫箱內(nèi)，使儀器的感應(yīng)面中心與進(jìn)光窗口中心重合。將監(jiān)測(cè)儀器放置在控溫箱外人射光斑的一角，并固定。將箱內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到-20℃,達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，應(yīng)穩(wěn)定1h以上。開(kāi)啟光源，使光斑中心與儀器感應(yīng)面中心重合。用遮光板遮住進(jìn)光窗口，待光源穩(wěn)定后，打開(kāi)遮光板，照射5min。在整個(gè)檢定過(guò)程中，所有裝置的相對(duì)位置應(yīng)保持不變。遮住進(jìn)光窗口和監(jiān)測(cè)儀器，待零位穩(wěn)定后，讀取被檢儀器和監(jiān)測(cè)儀器的零位值。打開(kāi)遮光板，穩(wěn)定5min后，以(10～15)s一次的速率同步采集被檢儀器與監(jiān)測(cè)儀器的10個(gè)讀數(shù)。將溫度調(diào)至下一個(gè)溫度點(diǎn)，檢定方法與上一溫度點(diǎn)相同。A.4檢定數(shù)據(jù)的處理按下式計(jì)算溫度誤差：式中：R;第i個(gè)溫度點(diǎn)上經(jīng)零位修正的被檢儀器與監(jiān)測(cè)儀器讀數(shù)平均值的比值；R所有溫度點(diǎn)上R?