DE2440168A1

DE2440168A1 - Sonnenstrahlungsmesser

Info

Publication number: DE2440168A1
Application number: DE2440168A
Authority: DE
Inventors: Pierre Denis
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1973-08-24
Filing date: 1974-08-21
Publication date: 1975-03-06
Also published as: FR2309842A1; FR2309842B1; GB1471160A

Description

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21. August I974

Commissariat ä 1'Energie Atomique Paris (Frankreich)

Sonnenstrahlungsmesser

Die Erfindung betrifft einen Sonnenstrahlungsmesser.

In der nicht vorveröffentlichten DT-GM-Schrift 74 Ij5 499, bekanntgemacht am l8. Juli 1974, ist ein Heliograph beschrieben, der im wesentlichen ein Hohlrohr parallel zur Erdachse aufweist, das in eine gleichmäßige Drehbewegung um seine eigene Achse mit einer Winkelgeschwindigkeit versetzt ist, die groß gegenüber der Eigendrehgeschwindigkeit der Erde ist; eine an diesem Rohr befestigte Optik ist bei jeder Umdrehung zur Sonne ausgerichtet und leitet die von ihr empfangenen Sonnenstrahlen in diesem Rohr zu einer Meßeinrichtung am anderen Ende.

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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem derartigen Messer die Drehung zu vermeiden, um den Messer selbst stark zu vereinfachen und ihn für variablere Messungen geeignet zu machen, insbesondere zum Messen der Gesamtstrahlung, unabhängig davon, ob sie direkt oder diffus ist.

Der grundlegende Erfindungsgedanke besteht darin, daß die Drehbewegungen wegfallen, indem Lichtfasern verwendet werden, die das Licht leiten und garbenartig angeordnet sind.

Der erfindungsgemäße Sonnenstrahlungsmesser ist insbesondere gekennzeichnet durch eine Garbe bzw. ein Bündel von Lichtleitfasern, das zwischen einer Grundebene und einer Drehfläche, die der Strahlung ausgesetzt ist, divergiert, und durch eine LichtStrommeßeinrichtung unter der Grundebene.

Die der zu messenden Strahlung ausgesetzte Drehfläche kann sehr verschiedene Formen haben: Sie kann insbesondere ein Zylinder, ein konkaves oder konvexes Toroid, eine Kugelkalotte usw. sein.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sonnenstrahlungsmessers, bei dem die der Strahlung ausgesetzte Drehfläche ein Kreiszylinder ist;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sonnenstrahlungsmessers, bei dem diese Drehfläche ein konvexes Toroid ist;

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Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sonnenstrahlungsraessers, bei dem die Drehfläche ein konkaves Toroid ist; und

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sonnenstrahlungsmessers, bei dem die strahlungsempfangende Drehflache eine Kugelkalotte ist.

Gemäß Fig. 1 hat der Sonnenstrahlungsmesser ein Bündel von Lichtleitfasern 10, das zwischen einer Grundebene 12 und einer Drehfläche 14 divergiert, die Strahlung R ausgesetzt ist, und eine Lichtstrommeßeinrichtung 16 unter der Grundebene 12. Die Lichtleitfasern 10 sind vorzugsweise in einem Trägermaterial 18 eingebettet, dessen Umhüllende oder Mantelfläche 20 irgendeine aufgeweitete Form aufweisen kann. Die auf die Drehfläche 14 treffende Strahlung wird durch die Lichtleitfasern 10 bis zur Grund- oder Frontebene 12 geleitet, wo sie austritt. Die Lichtstrommeßeinrichtung 16, die den austretenden Lichtstrom erfaßt, kann einen für sich bekannten Aufbau haben.

Der Sonnenstrahlungsmesser von Fig. 2 unterscheidet sich von dem von Fig. 1 dadurch, daß die strahlungsempfangende Drehfläche ein Toroid ist. Genauer gesagt, diese Drehfläche wird durch Drehen eines Kreisbogens 22, dessen Konkavität nach innen gerichtet ist, um die Achse des Sonnenstrahlungsmessers erhalten.

Wenn dieser Sonnenstrahlungsmesser als Heliograph benutzt werden soll, wird vorzugsweise seine Achse parallel zur Erd- bzw. Weltachse ausgerichtet. Die Sonnenstrahlen

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fallen dann auf den Sonnenstrahlungsmesser unter einem bestimmten Winkel relativ zur auf der Achse senkrechten Ebene. Bekanntlich kann dieser Winkel außerhalb des Frühlingspunkts den maximalen Wert von 23°30' annehmen. Gemäß einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel wird daher der Winkelöffnung des Kreisbogens 22 der Wert '4-7° gegeben, so daß immer mindestens ein Kranz von Lichtleitfasern existiert, die normal die Sonnenstrahlung empfangen.

Fig. 3 unterscheidet sich von Fig. 2 allein darin, daß die Konkavität des Kreisbogens 24 nach außen (in bezug auf den Sonnenstrahlungsmesser) gerichtet ist, um ein konkaves Toroid zu ergeben. Auch in diesem Fall ist es vorteilhaft, den Sonnenstrahlungsmesser nach der Erdachse auszurichten und die Winkelöffnung des Kreisbogens 24 gleich 47° zu wählen, um so einen Heliographen zu erhalten.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 4 abgebildet ist, ist die Drehfläche, die das eine Ende der Lichtleitfasern begrenzt, eine Kugelkalotte 26. Hier kann der Sonnenstrahlungsmesser die globale Sonnenstrahlung messen, die die direkte und die diffuse Strahlung umfaßt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Achse des Sonnenstrahlungsmessers nach der Ortsvertikalen ausgerichtet werden.

Die Meßeinrichtung 16 kann in allen Fällen einen für sich bekannten Aufbau haben, insbesondere einen Fotodetektor aufweisen, der an eine elektronische Einrichtung zur Verarbeitung der Ausgangssignale der Fotodetektoren ange-

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schlossen ist. Ebenso können selektive Filter verwendet werden, die zwischen die Grundebene 12 und die Fotodetektoren geschoben werden,, um einen bestimmten Spektralbereich zu untersuchen. Ferner können Zähler zu dieser Einrichtung gehören, um die Sonneneinstrahlungsdauer zu messen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Meßeinrichtung durch mehrere Detektor- und Zählzellen gebildet, deren jede in der Nähe der Grundebene 12 so angeordnet ist, daß sie den Lichtstrom einer Gruppe von bestimmten Lichtleitfasern empfängt, insbesondere derjenigen entsprechend einer Strahlung aus einer vorgegebenen Richtung.

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Claims

Patentansprüche

1. Sonnenstrahlungsmesser, gekennzeichnet durch ein Bündel von Lichtleitfasern (.10), die zwischen einer Grundebene (12) und einer der Strahlung CrO ausgesetzten Drehfläche (14) divergieren, und durch eine Lichtstrommeßeinrichtung (16) unterhalb der Grundebene (12).

2. Sonnenstrahlungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfläche ein Kreiszylinder (14) ist (Fig. 1).

5. Sonnenstrahlungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfläche ein konvexes Toroid ist, dessen Erzeugende ein Kreisbogen (22) ist, dessen Konkavität zur Drehachse gerichtet ist (Pig. 2).

4. Sonnenstrahlungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfläche ein konkaves Toroid ist, dessen Erzeugende ein Kreisbogen (24) ist, dessen Konvexität zur Drehachse gerichtet ist (Fig. 3).

5. Sonnenstrahlungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfläche eine Kugelkalotte (26) ist (Pig. 4).

6. Sonnenstrahlungsmesser nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß seine Achse parallel zur Ortsvertikalen gerichtet ist.

7. Sonnenstrahlungsmesser nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel des Kreisbogens '(22; 24) 47° beträgt (Fig. 2; J>).

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8. Sonnenstrahlungsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß seine Achse parallel zur Weltachse gerichtet ist.

9. Sonnenstrahlungsmesser nach einem der Ansprüche >-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrommeßeinrichtung (1β) aus mehreren Detektor- und Zählzelleii besteht, deren jede den Lichtstrom von einer Gruppe bestimmter Lichtleitfasern empfängt, insbesondere der einer Strahlung aus einer vorgegebenen Richtung entsprechenden.

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