2001 - 2003 г.г.
Солнечный фотометр состоит из двух отдельных частей, соединенных кабелем. Оптико-электронный блок фотометра на двухкоординатном (азимут / зенит) поворотном столе устанавливается снаружи. В помещении располагается блок питания и дистанционного управления, компьютер, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи (АЦП / ЦАП). Фотометр включает в себя три измерительных канала, съюстированных в одном направлении - коротковолновый (КВ) канал с кремниевым фотодиодом, длинноволновый (ДВ) канал с пироэлектрическим детектором и встроенный актинометр М-3. В состав измерительного комплекса входят также пиранометр ПП-1 с устройством дистанционного открытия защитного кожуха [4] и датчик освещенности (обычный фотодиод с рассеивающей насадкой), которые устанавливаются рядом с фотометром. Стандартные актинометрические приборы М-3 и ПП-1 предназначены для измерений прямой и суммарной солнечной радиации в спектральном диапазоне ~0,3–3 мкм.
Оптические схемы измерительных каналов - безлинзовые, углы поля зрения формируются полевыми диафрагмами, установленными в блендах перед входными окнами. Спектральная селекция солнечного излучения осуществляется с помощью интерференционных фильтров, установленных в непрерывно вращающемся барабане. При пересечении оптических осей очередными фильтрами, электронной схемой с оптронными парами вырабатываются служебные сигналы, которые позволяют в дальнейшем рассортировать сигналы прозрачности по длинам волн. Для постоянного контроля шумов и возможных засветок вместо одного из фильтров установлена заглушка. В ДВ канале, приходящее излучение сначала модулируется электромеханическим модулятором со схемой стабилизации, а затем усиливается селективным усилителем и детектируется. Измерительные и служебные сигналы передаются по экранированному кабелю на АЦП и регистрируются на компьютере.
Для снижения влияния внешних воздействий (влажность, температура, электромагнитные наводки) оптико-электронный блок размещен в двойном кожухе. Внутренний влагозащитный корпус имеет схему термостатирования и обогрева входных окон. Наружный кожух служит для защиты от осадков и дополнительного обогрева фотометра в зимних условиях. Основные характеристики разработанного фотометра приведены в таблице.
Характеристики солнечного фотометра SP-4м.
|
КВ канал |
ДВ канал |
Центральный угол поля зрения, градусов |
1,38 |
1,48 |
Количество длин волн |
10 |
4 |
Максимумы полос пропускания светофильтров, мкм |
0,371; 0,408; 0,438; 0,475; 0,500; 0,547; 0,675; 0,871; 0,938; 1,052 |
1,246; 1,557; 2,20; 3,97 |
Полуширина пропускания светофильтров, нм |
5-12 |
15-40 |
Тип фотоприемника |
ФД-24к |
МГ-32 |
Погрешность фотометрирования, % |
0,3 |
0,7 |
Погрешность слежения за Солнцем, градусов |
0,2 |
Время измерения “спектра” (1 об. барабана), сек |
5 |
Диапазон углов наведения (зенит ´ азимут), град |
90´300 |
Температура термостата, °С |
32 ± 0,3 |
Диапазон окружающих температур, °С |
-50 ¸ 35 |
Общий вес фотометра (оценка), кГ |
30 |
Измеряемые характеристики (диапазон // погрешность):
аэрозольная оптическая толща;
влагосодержание атмосферы, г/см2;
прямая, суммарная, рассеянная радиация, Вт/м2 |
0 - 1 // 0.01
0 - 6 // 0.07
0 - 1500 // 6% |
Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Турчинович С.А. Солнечный фотометр для научного мониторинга (аппаратура, методики, алгоритмы) // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т.14. № 12. С. 1162-1169. |