RU2682590C1 - Способ измерения характеристик солнечного излучения - Google Patents
Способ измерения характеристик солнечного излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682590C1 RU2682590C1 RU2018108486A RU2018108486A RU2682590C1 RU 2682590 C1 RU2682590 C1 RU 2682590C1 RU 2018108486 A RU2018108486 A RU 2018108486A RU 2018108486 A RU2018108486 A RU 2018108486A RU 2682590 C1 RU2682590 C1 RU 2682590C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solar radiation
- measuring
- masking element
- direct
- radiation
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/12—Sunshine duration recorders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4204—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors with determination of ambient light
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области актинометрии и касается способа измерения характеристик солнечного излучения. Способ основан на измерении максимальных и минимальных значений солнечной радиации с помощью датчика, который имеет как минимум два измерительных элемента и маскирующий элемент полусферической формы с прозрачными и непрозрачными для солнечного излучения областями, расположенными таким образом, что в момент измерения, независимо от положения Солнца, по крайней мере один измерительный элемент полностью открыт для прямой солнечной радиации и измеряет максимальное значение солнечной радиации, и по крайней мере один измерительный элемент полностью закрыт для прямой солнечной радиации и измеряет минимальное значение солнечной радиации. Непрозрачные для солнечного излучения области маскирующего элемента занимают не более чем 1/n, где (n≥2), от всей площади полусферического маскирующего элемента, а датчик ориентируют таким образом, что непрозрачные для солнечного излучения области маскирующего элемента располагались только на стороне возможного положения Солнца и имели минимальное значение 1/n для определенного периода измерений. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 3 ил.
Description
Изобретение относится к актинометрии (метеорологии) и позволяет измерять прямую, рассеянную и суммарную солнечную радиацию и продолжительность солнечного сияния.
Известен способ измерения прямой, рассеянной и суммарной солнечной радиации и продолжительности солнечного сияния с использованием актинометра, пиранометра(-ов) и гелиографа [1], заключающийся в том, что с помощью специальных устройств или вручную нацеливают актинометр и затеняющий экран пиранометра на Солнце и производят измерение прямой и рассеянной радиации, незатененным пиранометром измеряют суммарную радиацию, а продолжительность солнечного сияния определяют с помощью гелиографа. Недостатком такого способа является необходимость использования следящей за Солнцем системы и присутствия оператора.
Наиболее близким к предлагаемому способу является принятый за прототип способ измерения суммарной, прямой и рассеянной радиации и продолжительности солнечного сияния с помощью датчика солнечной радиации [2]. Сущность способа заключается в том, что датчик имеет как минимум два, а в типовом варианте семь светочувствительных элементов, расположенных равномерно и равноудалено от центра датчика (причем седьмой датчик расположен в центре) таким образом, что благодаря специальному маскирующему элементу полусферической формы, имеющему равные по общей площади прозрачные и непрозрачные для солнечного излучения области, форма и расположение которых тесно связана с количеством и расположением светочувствительных элементов, не зависимо от азимутальной ориентации датчика и дневного положения Солнца по крайней мере один светочувствительный элемент полностью открыт для прямой солнечной радиации через прозрачные области затеняющего элемента и измеряет максимальное значение солнечной радиации Qmax, а по крайней мере один полностью закрыт для прямой солнечной радиации непрозрачными областями затеняющего элемента и измеряет минимальное значение солнечной радиации Qmin, кроме того, каждый светочувствительный элемент получает по существу половину рассеянной солнечной радиации D. Таким образом, имеются следующие соотношения:
где S' - прямая солнечная радиация на горизонтальную поверхность;
D - рассеянная солнечная радиация;
ΔDclose - часть рассеянной радиации, не поступающая на светочувствительные элементы через непрозрачные для солнечного излучения области маскирующего элемента.
Значения рассеянной D, прямой на горизонтальную поверхность S', суммарной Q радиации и продолжительности солнечного сияния TSS определяются как
где Threshold - некоторое пороговое значение прямой солнечной радиации на нормальную поверхность.
Признаки прототипа, которые совпадают с признаками заявляемого технического решения, следующие: датчик имеет как минимум два измерительных элемента, измеряющих суммарную радиацию, расположенных таким образом, что благодаря специальной форме маскирующего элемента в момент измерения по крайней мере один измерительный элемент полностью открыт для прямой солнечной радиации и измеряет максимальное значение солнечной радиации Qmax, а по крайней мере один измерительный элемент полностью закрыт для прямой солнечной радиации и измеряет минимальное значение солнечной радиации Qmin, кроме того, каждый измерительный элемент получает одинаковую часть рассеянной радиации, а прямая радиация на горизонтальную поверхность определяется как S'=Qmax-Qmin.
Недостатком такого способа является то, что половина общей площади маскирующего элемента содержит непрозрачные для солнечного излучения области и определение полной величины рассеянной радиации проводится в предположении, что величины рассеянной радиации, поступающие от открытых и закрытых участков небосвода, равны, что может быть справедливо только в случае равномерно распределенной по всему небосводу (и особенно в зенитной области) однородной облачности или при полном ее отсутствии, что снижает точность определения величины реальной рассеянной радиации и, как следствие этого, приводит к снижению точности определения величины суммарной радиации.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является уменьшение влияния маскирующего элемента на точность измерения величины рассеянной радиации путем уменьшения общей площади непрозрачных для солнечного излучения областей маскирующего элемента.
Технический результат - повышение точности измерения рассеянной радиации.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе доля непрозрачных областей по отношению ко всей площади полусферического маскирующего элемента выбирается как , где n≥2.
В отличие от известного, в предлагаемом способе каждый измерительный элемент получает не менее половины рассеянной солнечной радиации за счет того, что непрозрачные для солнечного излучения области маскирующего элемента занимают не более чем от всей площади полусферического маскирующего элемента, а датчик ориентируется таким образом, чтобы, в зависимости от географической широты местности и известных минимальных и максимальных горизонтальных и вертикальных углах положения Солнца, непрозрачные для солнечного излучения области маскирующего элемента располагались только на стороне возможного положения Солнца и имели минимальное значение для определенного периода измерений, а рассеянная D, суммарная Q и прямая на нормальную поверхность S радиация и продолжительность солнечного сияния TSS определяются как
где h - высота Солнца над горизонтом.
Для примера, на фиг. 1 приведен вид сверху исходного маскирующего элемента, имеющего одинаковое отношение прозрачных и непрозрачных для солнечного излучения областей , а на фиг. 2 и 3 - вид сверху маскирующего элемента, имеющего минимальные значения соответственно для июня и декабря для точки измерения с координатами 55° северной широты и 83° восточной долготы (Новосибирск).
Сравнение заявляемого способа с прототипом позволило установить соответствие условию "новизна". При сравнении заявляемого способа с другими известными техническими решениями не выявлены сходные признаки, что позволяет сделать вывод о соответствии условию "изобретательский уровень".
Использованные источники
1. РД 52.04.562-96. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 5. Актинометрические наблюдения. Часть 1. Акти-нометрические наблюдения на станциях. - ГГО им. А.И. Воейкова. - 1996. - 191 с.
2. Патент ЕР1012633 В1. Solar radiation sensor. - 2002. - 15 с.
Claims (3)
- Способ измерения характеристик солнечного излучения, основанный на измерении максимальных и минимальных значений солнечной радиации с помощью датчика, который имеет как минимум два измерительных элемента и маскирующий элемент полусферической формы с прозрачными и непрозрачными для солнечного излучения областями, расположенными таким образом, что в момент измерения, независимо от положения Солнца, по крайней мере один измерительный элемент полностью открыт для прямой солнечной радиации и измеряет максимальное значение солнечной радиации и по крайней мере один измерительный элемент полностью закрыт для прямой солнечной радиации и измеряет минимальное значение солнечной радиации, при этом каждый измерительный элемент получает равное количество рассеянной солнечной радиации и значения прямой радиации на горизонтальную поверхность определяются как S'=Qmax-Qmin, отличающийся тем, что непрозрачные для солнечного излучения области маскирующего элемента занимают не более чем , где (n≥2) от всей площади полусферического маскирующего элемента, а датчик ориентируют в зависимости от широты местности и известных минимальных и максимальных горизонтальных и вертикальных углах положения Солнца таким образом, что непрозрачные для солнечного излучения области маскирующего элемента располагались только на стороне возможного положения Солнца и имели минимальное значение для определенного периода измерений, а рассеянная D, суммарная Q и прямая на нормальную поверхность S радиация и продолжительность солнечного сияния TSS определяют как:
- где h - высота Солнца над горизонтом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018108486A RU2682590C1 (ru) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Способ измерения характеристик солнечного излучения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018108486A RU2682590C1 (ru) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Способ измерения характеристик солнечного излучения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2682590C1 true RU2682590C1 (ru) | 2019-03-19 |
Family
ID=65806145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018108486A RU2682590C1 (ru) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Способ измерения характеристик солнечного излучения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2682590C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2727328C1 (ru) * | 2019-12-09 | 2020-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук | Способ определения рассеянной и прямой радиации при кучевой облачности |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60133388A (ja) * | 1983-12-22 | 1985-07-16 | Meisei Electric Co Ltd | 日照計 |
RU2069842C1 (ru) * | 1992-01-10 | 1996-11-27 | МП НТК "Вулкан" | Устройство для радиозондовых измерений прямой рассеянной солнечной радиации |
EP1012633B1 (en) * | 1997-09-10 | 2002-03-06 | John Graham Wood | Solar radiation sensor |
US20110273704A1 (en) * | 2010-05-06 | 2011-11-10 | Li-Cor, Inc. | Direct, Diffuse, and Total Radiation Sensor |
-
2018
- 2018-03-07 RU RU2018108486A patent/RU2682590C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60133388A (ja) * | 1983-12-22 | 1985-07-16 | Meisei Electric Co Ltd | 日照計 |
RU2069842C1 (ru) * | 1992-01-10 | 1996-11-27 | МП НТК "Вулкан" | Устройство для радиозондовых измерений прямой рассеянной солнечной радиации |
EP1012633B1 (en) * | 1997-09-10 | 2002-03-06 | John Graham Wood | Solar radiation sensor |
US20110273704A1 (en) * | 2010-05-06 | 2011-11-10 | Li-Cor, Inc. | Direct, Diffuse, and Total Radiation Sensor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2727328C1 (ru) * | 2019-12-09 | 2020-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук | Способ определения рассеянной и прямой радиации при кучевой облачности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gong et al. | Spatiotemporal patterns of street-level solar radiation estimated using Google Street View in a high-density urban environment | |
CN105424188B (zh) | 评估环境光中的光谱贡献以及校正视场误差的系统和方法 | |
US9965696B2 (en) | Digital camera control system | |
US20130314699A1 (en) | Solar resource measurement system | |
Li et al. | A review of the CIE general sky classification approaches | |
US20150342005A1 (en) | Method and apparatus for controlling electrical power usage based on exact sun elevation angle and measured geographical location | |
Littlefair | The luminance distribution of an average sky | |
Lou et al. | CIE Standard Sky classification by accessible climatic indices | |
Nielsen | Illumination at twilight | |
CN105242247B (zh) | 一种改进的地形辐射校正方法 | |
De Oliveira et al. | A new shadow-ring device for measuring diffuse solar radiation at the surface | |
RU2682590C1 (ru) | Способ измерения характеристик солнечного излучения | |
Wai et al. | Reduction of solar UV radiation due to urban high-rise buildings–a coupled modelling study | |
Li et al. | Criterion based selection of sky diffuse radiation models | |
Bilbao et al. | Iso-radiation maps for tilted surfaces in the Castile and Leon region, Spain | |
RU2677075C1 (ru) | Способ измерения характеристик солнечного излучения многоэлементным датчиком | |
Stanhill | Observations of shade‐ring corrections for diffuse sky radiation measurements at the dead sea | |
Cellura et al. | A photographic method to estimate the shading effect of obstructions | |
Mamassis et al. | Topography-adjusted solar radiation indices and their importance in hydrology | |
Parisi et al. | Characterization of cloud cover with a smartphone camera | |
Hanson | Radiation measurement on the Antarctic snowfield, a preliminary report | |
US4609288A (en) | Direct ray solar meter and method | |
Zhang et al. | Comparison of different algorithms for calculating the shading effects of topography on solar irradiance in a mountainous area | |
Heim et al. | A novel photometric method for the determination of reflected solar irradiance in the built environment | |
Turnbull et al. | Annual variation of the angular distribution of the UV beneath public shade structures |