JP3209439B2 - 自己校正式日射計 - Google Patents
自己校正式日射計Info
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- JP3209439B2 JP3209439B2 JP03343192A JP3343192A JP3209439B2 JP 3209439 B2 JP3209439 B2 JP 3209439B2 JP 03343192 A JP03343192 A JP 03343192A JP 3343192 A JP3343192 A JP 3343192A JP 3209439 B2 JP3209439 B2 JP 3209439B2
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- Japan
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- body cavity
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は日射計に係わり、特に自
己基準化即ち自己校正機能をもつ全天日射計に係わる。
己基準化即ち自己校正機能をもつ全天日射計に係わる。
【０００２】
【従来の技術】太陽光および天空光を同時に入射せしめ
るような広い開口角の窓を持ち、窓を通して入射する放
射エネルギーを熱エネルギーに変換する黒体空洞を設
け、該黒体空洞をヒートレジスタを介してヒートシンク
に接ぎ、該ヒートレジスタの側面に貼付けた熱電堆によ
り上記黒体空洞とヒートシンク間の温度差を計り、これ
を全天日射計とする放射計において、黒体空洞の外周に
電気ヒータを設け、これへの電力供給により入射した放
射量を模擬できるようにして、自己校正型日射計とした
場合、実際に放射エネルギーを入射せしめたときと、模
擬の電気的エネルギーを入力せしめたときは、黒体空洞
と窓との間の熱収支の模様が異なるために、供給した既
知の模擬の電気エネルギーと、黒体空洞とヒートシンク
間の温度差から求めた器械常数（または感度定数、放射
エネルギー強度／出力起電力）がそのまま放射測定の場
合に対し厳密には一致せず適用できない。対策として窓
の温度をヒートシンクの温度に近づけるための構造上の
工夫がなされているが、広い視野角からの入射光を対象
とする全天日射計とするために大きな制約がある。そこ
で従来の全天日射計の器械定数（または感度定数、放射
エネルギー強度／出力起電力）は、ある基準となる全天
日射計との同時比較観測を実施して移されている。また
基準となる全天日射計の器械定数は、ある基準となる直
達日射計との同時観測結果から求められている。
るような広い開口角の窓を持ち、窓を通して入射する放
射エネルギーを熱エネルギーに変換する黒体空洞を設
け、該黒体空洞をヒートレジスタを介してヒートシンク
に接ぎ、該ヒートレジスタの側面に貼付けた熱電堆によ
り上記黒体空洞とヒートシンク間の温度差を計り、これ
を全天日射計とする放射計において、黒体空洞の外周に
電気ヒータを設け、これへの電力供給により入射した放
射量を模擬できるようにして、自己校正型日射計とした
場合、実際に放射エネルギーを入射せしめたときと、模
擬の電気的エネルギーを入力せしめたときは、黒体空洞
と窓との間の熱収支の模様が異なるために、供給した既
知の模擬の電気エネルギーと、黒体空洞とヒートシンク
間の温度差から求めた器械常数（または感度定数、放射
エネルギー強度／出力起電力）がそのまま放射測定の場
合に対し厳密には一致せず適用できない。対策として窓
の温度をヒートシンクの温度に近づけるための構造上の
工夫がなされているが、広い視野角からの入射光を対象
とする全天日射計とするために大きな制約がある。そこ
で従来の全天日射計の器械定数（または感度定数、放射
エネルギー強度／出力起電力）は、ある基準となる全天
日射計との同時比較観測を実施して移されている。また
基準となる全天日射計の器械定数は、ある基準となる直
達日射計との同時観測結果から求められている。
【０００３】
【発明により解決すべき課題】そこで基準日射計を用い
ず、時折、日射を模擬する電気エネルギーを入力する事
によって求めた器械常数が実際の放射測定に際して厳密
に適用できる自己校正型全天日射計を提起するが、この
為には上記従来型日射計において黒体空洞の外周に設け
た電気ヒータへの供給電力とこれによる熱電堆出力との
計測により自己校正を時折なすようにする。
ず、時折、日射を模擬する電気エネルギーを入力する事
によって求めた器械常数が実際の放射測定に際して厳密
に適用できる自己校正型全天日射計を提起するが、この
為には上記従来型日射計において黒体空洞の外周に設け
た電気ヒータへの供給電力とこれによる熱電堆出力との
計測により自己校正を時折なすようにする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明においては上記黒
体空洞の上面に近接して入射窓を持つ環状のサーマルガ
ードを設け、該サーマルガードは別のヒートレジスタを
介して上記ヒートシンクに接ぎ、該サーマルガードと黒
体空洞との温度差を検出するよう配列した感温素子の出
力によって、上記黒体空洞の温度と上記サーマルガード
との温度差を常に０とするように上記サーマルガードに
設けたヒータへの供給電力を制御する。このように本発
明では従来の黒体空洞とその周辺との熱絶縁や逃げた熱
量の測定とかの消極的解決法によらず、むしろ黒体空洞
とサーマルガードとの間の加熱等温化により熱の逃げを
防ぐという積極的解決法を開発した。
体空洞の上面に近接して入射窓を持つ環状のサーマルガ
ードを設け、該サーマルガードは別のヒートレジスタを
介して上記ヒートシンクに接ぎ、該サーマルガードと黒
体空洞との温度差を検出するよう配列した感温素子の出
力によって、上記黒体空洞の温度と上記サーマルガード
との温度差を常に０とするように上記サーマルガードに
設けたヒータへの供給電力を制御する。このように本発
明では従来の黒体空洞とその周辺との熱絶縁や逃げた熱
量の測定とかの消極的解決法によらず、むしろ黒体空洞
とサーマルガードとの間の加熱等温化により熱の逃げを
防ぐという積極的解決法を開発した。
【０００５】
【実施例】図１に本発明実施例による日射計の縦断面図
を示す。全天日射計に入射する放射エネルギーは、ガラ
スドーム１を透過し、窓（開口）２を通り、黒体空洞３
に入射する。入射した放射エネルギーは、ここで熱エネ
ルギーに変換され、黒体空洞３の温度を上昇させる。黒
体空洞３はヒートレジスタ４を通してヒートシンク５に
接がれていて、黒体空洞３とヒートシンク５との間に入
射エネルギーにほぼ比例した温度差が生じる。この温度
差を測定するためにヒートレジスタ４の側面に熱電堆６
が貼られており、この熱電堆６の起電力が本日射計の出
力となる。本発明では黒体空洞３を囲むようにサーマル
ガード７が取付けられている。サーマルガード７の上面
には窓２があけられていて、黒体空洞３への放射束断面
積を正確に限定している。サーマルガード７も又別のヒ
ートレジスタ８を通してヒートシンク５に接続されてい
る。ヒートシンク５は全天候性の外箱１２内に納められ
ている。
を示す。全天日射計に入射する放射エネルギーは、ガラ
スドーム１を透過し、窓（開口）２を通り、黒体空洞３
に入射する。入射した放射エネルギーは、ここで熱エネ
ルギーに変換され、黒体空洞３の温度を上昇させる。黒
体空洞３はヒートレジスタ４を通してヒートシンク５に
接がれていて、黒体空洞３とヒートシンク５との間に入
射エネルギーにほぼ比例した温度差が生じる。この温度
差を測定するためにヒートレジスタ４の側面に熱電堆６
が貼られており、この熱電堆６の起電力が本日射計の出
力となる。本発明では黒体空洞３を囲むようにサーマル
ガード７が取付けられている。サーマルガード７の上面
には窓２があけられていて、黒体空洞３への放射束断面
積を正確に限定している。サーマルガード７も又別のヒ
ートレジスタ８を通してヒートシンク５に接続されてい
る。ヒートシンク５は全天候性の外箱１２内に納められ
ている。
【０００６】放射エネルギーが入射すると、黒体空洞３
の温度は、サーマルガード７の温度よりも高くなるが、
本発明においては測定にあたってサーマルガードのヒー
タ９へ電流を供給し黒体空洞３とサーマルガード７との
温度差がつねにゼロであるように制御される。両者の温
度差は４本のリング状の感温素子１１により構成される
ブリッジ回路方式で検出される。
の温度は、サーマルガード７の温度よりも高くなるが、
本発明においては測定にあたってサーマルガードのヒー
タ９へ電流を供給し黒体空洞３とサーマルガード７との
温度差がつねにゼロであるように制御される。両者の温
度差は４本のリング状の感温素子１１により構成される
ブリッジ回路方式で検出される。
【０００７】黒体空洞３にはヒータ１０が貼りつけてあ
り、太陽光入射エネルギーの代りに電気エネルギーを供
給するために用いられる。
り、太陽光入射エネルギーの代りに電気エネルギーを供
給するために用いられる。
【０００８】
【作用】黒体空洞３に放射エネルギー及び電気エネルギ
ーが与えられたときの、日射計内部の熱収支は各々次式
によって与えられる。尚、添字１、２は各々放射エネル
ギー、電気エネルギーを与えた場合とを意味する。
ーが与えられたときの、日射計内部の熱収支は各々次式
によって与えられる。尚、添字１、２は各々放射エネル
ギー、電気エネルギーを与えた場合とを意味する。
【０００９】 ταＳＦ＝ｋBO（θB−θO）1＋ｈBG（θB−θG）1＋ｈBA(θB−θA)1…（１ ） ｗ＝ｋBO（θB−θO）2＋ｈBG（θB−θG）2＋ｈBA（θB−θA）2…（２） ただし Ｆ ：全天空から入射する放射フラックス Ｗ ：黒体空洞３のヒータ１０への供給電力 Ｓ ：窓２の面積 τ ：ガラスドーム１の透過率 α ：黒体空洞３の光吸収率（または黒体度） ｋBO：黒体空洞３とヒートシンク５とをつなぐヒートレ
ジスタ４の熱伝達率 ｈBG：黒体空洞３からサーマルガード７への熱伝達率 ｈBA：黒体空洞３から窓の外への熱伝達率 θB：黒体空洞３の温度 θG：サーマルガード７の温度 θO：ヒートシンク５の温度 θA：窓２の付近の空気温度 測定にあたり、本発明では最も重要なことであるが本発
明の日射計は、日射を遮断し黒体空洞外周の電気ヒータ
で黒体空洞に既知の電力を与えた際に黒体空洞温度がど
れだけ上昇するかを測定する事により以下に説明する日
射計（放射計）の器械常数を求める校正時と実際の日射
計測いずれの場合も黒体空洞の温度とサーマルガードと
の温度差を常に０とするようにサーマルガードに設けた
ヒータへの電力供給を制御するものである。即ち、常に
θB＝θGであるようにサーマルガード７の温度を調節す
るので（１）、（２）式右辺第２項は消え、
ジスタ４の熱伝達率 ｈBG：黒体空洞３からサーマルガード７への熱伝達率 ｈBA：黒体空洞３から窓の外への熱伝達率 θB：黒体空洞３の温度 θG：サーマルガード７の温度 θO：ヒートシンク５の温度 θA：窓２の付近の空気温度 測定にあたり、本発明では最も重要なことであるが本発
明の日射計は、日射を遮断し黒体空洞外周の電気ヒータ
で黒体空洞に既知の電力を与えた際に黒体空洞温度がど
れだけ上昇するかを測定する事により以下に説明する日
射計（放射計）の器械常数を求める校正時と実際の日射
計測いずれの場合も黒体空洞の温度とサーマルガードと
の温度差を常に０とするようにサーマルガードに設けた
ヒータへの電力供給を制御するものである。即ち、常に
θB＝θGであるようにサーマルガード７の温度を調節す
るので（１）、（２）式右辺第２項は消え、
【００１０】
【数１】
【００１１】となる。ここで黒体空洞３とヒートシンク
５とをつなぐヒートレジスタ４の外側に貼られた熱電堆
の出力起電力をＶとすると、Ｖは（θB−θO）に比例し Ｖ＝ζ（θB−θO） …（５） と示すことができる。ここで、ＫBO，ｈ BGおよび（θB
−θA）／（θB−θO）は放射計の機械的構造によって
決まる定数であるから
５とをつなぐヒートレジスタ４の外側に貼られた熱電堆
の出力起電力をＶとすると、Ｖは（θB−θO）に比例し Ｖ＝ζ（θB−θO） …（５） と示すことができる。ここで、ＫBO，ｈ BGおよび（θB
−θA）／（θB−θO）は放射計の機械的構造によって
決まる定数であるから
【００１２】
【数２】
【００１３】ただし、τ，α，Ｓは常数で別途あらかじ
め決定され得るものである。
め決定され得るものである。
【００１４】
【発明の効果】よって常数ｋを自己校正法により決める
ことができるので準器との比較による校正は不用となり
製作上非常に便利となる。
ことができるので準器との比較による校正は不用となり
製作上非常に便利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明日射計の実施例を示す縦断面図である。
１…ガラスドーム ２…窓 ３…黒体空洞 ４…ヒートレジス
タ ５…ヒートシンク ６…熱電堆 ７…サーマルガード ８…サーマルガー
ド用ヒートレジスタ ９…サーマルガードのヒータ １０…黒体空洞のヒ
ータ １１…感温素子（×４） １２…外箱
タ ５…ヒートシンク ６…熱電堆 ７…サーマルガード ８…サーマルガー
ド用ヒートレジスタ ９…サーマルガードのヒータ １０…黒体空洞のヒ
ータ １１…感温素子（×４） １２…外箱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 “ＴＨＥ ＰＭＯ−６ ＲＡＤＩＯＭ ＥＴＥＲ ＡＮＤ ＩＴＳ ＣＨＡＲＡ ＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ”ｂｙ Ｒ. Ｗ．ＢＵＲＵＳＡ ＡＮＤ Ｃ．ＦＲＯ ＥＨＬＩＣＨ，ＰＵＢＬＩＣＡＴＩＯＮ ＮＯ．563Ａ（1980）ＰＨＹＳＩＫＡ ＬＩＳＨ−ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＳＨ ＥＳＯＢＳＥＲＶＡＴＯＲＩＵＭ＋ＷＯ ＲＬＤ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＣＥＮＴ ＥＲ，ＤＡＶＯＳ ＤＯＲＦ，ＳＷＩＴ ＺＥＲＬＡＮＤ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/02 G01W 1/12
Claims (1)
- 【請求項１】 太陽光等の放射エネルギーを入射せし
め、この放射エネルギーを熱エネルギーに変換する黒体
空洞３を設け、該黒体空洞３をヒートレジスタ４を介し
てヒートシンク５に接ぎ、該ヒートレジスタ４の側面に
貼りつけた熱電堆６により、上記黒体空洞３とヒートシ
ンク５との間の温度差を計りこれに器械定数を用いて補
正して日射量を測定する日射計において、 上記黒体空洞３の外周に電気ヒータ１０を設け、上記黒
体空洞に隣接して囲み、入射窓２を持つ環状のサーマル
ガード７を設け、該サーマルガード７は別のヒートレジ
スタ８を介して上記ヒートシンク５に接ぎ、該サーマル
ガード７と黒体空洞３との温度差を検出できるように感
温素子１１を取り付け、さらに該サーマルガードのヒー
タ９を設け、 日射を遮蔽して黒体空洞外周の前記電気ヒータ１０に既
知のエネルギーを与えて黒体空洞温度がどれだけ上昇す
るかを調べて前記器械定数を求める校正時と、日射量を
実際に測定する時のいずれの時においても、 上記黒体空洞と上記サーマルガードとの温度差を０とす
るように上記サーマルガードのヒータ９への供給電力を
自動制御することを特徴とする日射計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03343192A JP3209439B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 自己校正式日射計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03343192A JP3209439B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 自己校正式日射計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05231932A JPH05231932A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3209439B2 true JP3209439B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=12386360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03343192A Expired - Fee Related JP3209439B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 自己校正式日射計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3209439B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102721475A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-10-10 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种辐射计上用的新型精密光阑 |
| CN106248203B (zh) * | 2016-08-16 | 2018-03-13 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 用于太阳辐照度定标的绝对辐射计及辐射计内部热结构 |
| CN106323463B (zh) * | 2016-08-16 | 2018-01-05 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 用于太阳辐照度定标的低温辐射计及其内部直连式热结构 |
| CN110208881B (zh) * | 2019-06-06 | 2021-05-07 | 长春理工大学 | 用于光电式日照计的全辐射环境定标装置 |
| CN110806267A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-18 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种切入式星载大视场红外相机定标机构 |
| CN110954210B (zh) * | 2019-11-19 | 2021-11-12 | 南华大学 | 可提高绝对辐射计测量精度的光热接收器及其制备方法 |
| US11821786B1 (en) | 2022-05-10 | 2023-11-21 | Eko Instruments Co., Ltd. | Pyranometer |
-
1992
- 1992-02-20 JP JP03343192A patent/JP3209439B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "ＴＨＥ ＰＭＯ−６ ＲＡＤＩＯＭＥＴＥＲ ＡＮＤ ＩＴＳ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ"ｂｙ Ｒ．Ｗ．ＢＵＲＵＳＡ ＡＮＤ Ｃ．ＦＲＯＥＨＬＩＣＨ，ＰＵＢＬＩＣＡＴＩＯＮ ＮＯ．５６３Ａ（１９８０）ＰＨＹＳＩＫＡＬＩＳＨ−ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＳＨＥＳＯＢＳＥＲＶＡＴＯＲＩＵＭ＋ＷＯＲＬＤ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＣＥＮＴＥＲ，ＤＡＶＯＳ ＤＯＲＦ，ＳＷＩＴＺＥＲＬＡＮＤ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05231932A (ja) | 1993-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |