Измеритель солнечной радиации

 

Использование: в актинометрии при проведении измерений солнечной радиации. Сущность изобретения: устройство содержит автогенераторный измерительный мост переменного тока, включающий идентичные приемный и дополнительный болометрические элементы, накопительных элемента и симметричный трансформатор, полосовой усилитель, ограничитель амплитуды автоколебаний, индикатор автоколебания блок управления с обмоткой , блок компенсации с источником нарастающего напряжения калиброванным резистором и индуктивным дросселем, ключ умножитель и отсчетный индикатор. Приемный и дополнительный болометрические элементы размещены в общем корпусе с апертурной трубой. 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

4Р

Ю Л (М

Комитет Российской Федерации по патентам н товарным знакам (21) 4941318/10 (22) 03,06.91

f46) ЗОЛ293 Бюл. Йв 47-.48 (71) Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете (72) Двинских ВА (73) Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ (57) Использование: в актинометрии при проведении измерений солнечной радиации Сущность (щ КЮ (nl 2005312 С1 (Я) 01W1 12 изобретения: устройство содержит автогенераторный измерительный мост переменного тока, включающий идентичные приемный и дополнительный болометрические элементы, накопительных элемента и симметричный трансформатор, полосовой усилитель. ограничитель амплитуды автоколебаний, индикатор автоколебаний, блок управления с обмоткой, блок компенсации с источником нарастающего напряжения, калиброванным резистором и индуктивным дросселем, ключ, умножитель и отсчетный индикатор, Приемный и дополнительный болометрические элементы размещены в общем корпусе с апертурной трубой 1 ил.

2005312

Изобретение относится к актинометрии и может быть использовано при проведении измерений солнечной радиации.

Известен измеритель солнечной радиации с включенным в мост болометрическим приемным элементом, автоматическая регулировка уравновешивания которого производится с помощью цепи отрицательной обратной связи, включающей в себя усилитель постоянного тока модуляционного типа, подключенный к измерительной диагонали моста, и усилителя мощности, соединенного с источником питания моста, Для повышения устойчивости работы этой цепи в нее введена резистивно-накопительная цепочка, а для уменьшения статической ошибки включено интегрирующее звено.

20

Недостатком этого измерителя является низкая разрешающая способность.

Известен измеритель солнечной радиации, содержащий болометрический приемный элемент, расположенный в корпусе с аппертурной трубой, снабженный дополнительным, идентичным с приемным, болометрическим элементом, расположенным в одном корпусе с болометрическим приемным элементом, а компенсационная схема обработки сигнала выполнена в виде двух

30 накопительных элементов, соединенных в измерительный мост переменного тока, полосового усилителя положительной обратной связи, вход и выход которого подключены соответственно к выходу и вхо35 ду измерительного моста, блока компенсации, включенного между выходом полосового усилителя положительной обратной связи и дополнительным болометрическим элементом, а также отсчетного 40 индикатора, соединенного с блоком компенсации.

Недостатком такого измерителя является низкая разрешающая способность.

Наиболее близким по технической сущ- 45 ности является измеритель солнечной радиации, в котором болометрический приемный и дополнительный, идентичный с приемным, элементы помещены в общий корпус с апертурной трубой. Они через на- 50 копительные элементы включены в автогенераторный измерительный мост переменного тока. Выход и вход этого моста соединены через полосовой усилитель и ограничитель амплитуды автоколебаний.

Между блоком компенсации, который подключен к выходу полосового усилители, и отсчетным индикатором включен умнОжитель, дифференциальные сигнальные входы которого соединены с блоком компенсации, а выход последнего — с дополнительным болометрическим элементом и соединенным с ним опорным входом умножителя, Недостатком этого измерителя является низкая разрешающая способность.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности, Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для измерения солнечной радиации, содержащее идентичные приемный и дополнительный болометрические элементы, включенные через накопительные элементы в автогенераторный измерительный мост переменного тока, выход и вход которого соединены через полосовой усилитель и ограничитель амплитуды автоколебаний, блок компенсации, подключенный к дополнительному болометрическому элементу, умножитель, опорный вход которого соединен с дополнительным болометрическим элементом, а си гнал ь н ые дифференциальные входы соединены с соответствующими выходами блока компенсации, и отсчетный индикатор, вход которого соединен с выходом умножителя, причем приемный и дополнительный болометрические элементы размещены в общем корпусе с апертурной трубой, дополнительно введены индикатор автоколебаний, блок управления и ключ, а блок компенсации выполнен с источником нарастающего напряжения, вход которого соединен с выходом ограничителя амплитуды автоколебаний через последовательно соединенные индикатор автоколебаний и блок управления, а выход умножителя соединен с входом отсчетного индикатора через ключ, управляющий вход которого подключен к блоку управления, На чертеже представлена схема предложенного измерителя солнечной радиации, Он содержит болометрический приемный элемент 1, образующий совместно с дополнительным, идентичным с приемным, болометрическим элементом 2, накопительными элементами 3, 4 и вторичной обмоткой симметричного трансформатора 5 автогенераторный измерительный мост переменного тока, выход которого через полосовой усилитель 6. ограничитель амплитуды автоколебаний 7 соединен с первичной обмоткой этого трансформатора с подключенным параллельно ей индикатором автоколебаний 8 и соединенным с входом блока управления 9, выходы которого связаны с источником нарастающего напряжения 10 и через обмотку 11 — с ключом 12, один зажим которого соединен с выходом умножителя

13, а другой — с отсчетным индикатором 14, 2005312

Выход источника нарастающего напряжения 10 через калиброванный резистор 15, параллельно которому включены сигнальные дифференциальные входы умножителя

13, и индукционный дроссель 16 соединен с дополнительным болометрическим элементом 2 с подключенным к нему опорным входом умножителя 13, сигнальный вход которого соединен с калиброванным резистором 15.

Работает предлагаемый измеритель следующим образом.

При отсутствии солнечной радиации и напряжения от источника 10, а также идентичных боламетров 1, 2, одинаковых по электрическим параметрам накопительных элементов 3, 4 и симметричном трансформаторе 5 относительно половин его вторичной обмотки измерительный мост переменного тока находится в состаянии равновесия. При воздействии солнечной радиации на приемный боламетрический элемент 1 он нагревается, что приводит к увеличению его сопротивления и к разбалансу моста. За счет цепи положительной обратной связи, вкл ачающей в себя паласовой усилитель 6 и ограничитель автаколебаний 7, в этом мосте возникают автаколебания, регистрируемые индикатором 8, воздействующим на блок управления 9 так, что это приводит к запуску источника нарастающего напряжения 10 при разомкнутом ключе 12. В результате на дополнительный болометрический элемент 2 через калиброванный резистор 15 и индуктивный дроссель 16, обеспечивающий развязку по цепи переменного тока, поступает медленно нарастающее напряжение, приводящее к его нагреву, При равенстве температур приемного болометрическога элемента 1 и дополнительного болометрического элемента 2 их сопротивления становятся равными и измерительный мост переходит в состояние равновесия, автоколебания в нем срываются, на выходе индикатора 8 сигнал становится равным нулю, что с помощью блока управления 9 обеспечивает фиксированное значение напряжения на выходе источника 10 и замыкание ключа 12, а по отсчетному индикатору 14, градуированному в единицах мощности, отсчитывают мощность солнечной радиации, воздействующей на приемный балометр 1, Входной каскад усилителя выполнен на малошумящем полевом транзисторе с барьером Шоттки и имеет в цепи стока высокодобратный резонансный контур, к выходу которого через истаковый повторитель подключен операционный усилитель с большим усилением. Ограничитель амплитуды автокалебаний — на опера5

30 25

50 г5 ционном усилителе со стабилитроном. При приближении K состоянию баланса измерительного моста этот агрэничитель переходит в режим усиления и обеспечивает дополнительное усиление.

В результате цепь положительной обратной связи автогенераторнога измерительного моста позволяет зарегистрировать отклонениеотсостояниябаланса менее 1 10 и тем

-б самым обеспечивает высокую разрешающую способность при измерении мощности солнечной радиации, Трансформатор измерительного автогенераторнаго моста выполнен на тороидальном сердечнике и обеспечивает высокую степень симметрии за счет параллельной налютки аб 1аток. Индикатор автоколебаний выполнен по диодной схеме с резистивной нагрузкой и обеспечивает оперативный контроль момента срыва автоколебаний, Источник нарастающего напрях<ения выполнен на счетверснном операционном усилителе с каналом управления для запуска и останова работы источника. В качестве усилителя мощности этога источника использована схема, которая обеспечивает необходимый нагрев дополнительного болометрическаго элемента. 1:алибраванный резистор сопротивлением 1 Ом 0,005 выполнен из мантанина, индуктивный дроссель на частоте 10 кГц имеет сопротивление переменному току не менее 10 кОм и практически при сопротивлении дополнительного болометрического элемента 10 Ом полную развязку цепей переменного и медленно нарастающего напряжения. В качестве умножителя использован аналоговый перемножитель, который после регулировки на частоте 10 кГц обеспечивает погрешность не более "0,5 с с нестабильностью менее 0,1 .. В качестве ключа использован геркан, а отсчетнаго индикатора — цифровой вольтметр, обеспечивающий при напряжении на выходе перемножителя от 1 да 10 В погрешность не более -0,15 при быстродействии 1 с. Блок управления выполнен на основе компаратаров и включает в себя по цепи управления исто,ника нарастающего напряжения операционный усилитель, а па цепи управления ключом для питания обмотки ключа — усилитель мощности, с ВыхОднОЙ мощностью до 0,5 BT.

Предлагаемый измеритель солнечной радиации целесообразно испол = зовать для определения нестабильности мощности излучения в шираком диапазоне измерения окружающей температурь1 и атмосферного давления, При использовании такого измерителя в подвижных обьектах в качестве

2005312

Г

I5 !

1 отсчетного индикатора следует использовать аналого-цифровой преобразователь, например, с погрешностью преобразования около +0,01g,.

Формула изобретения

ИЗМЕРИТЕЛЬ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ, содержащий идентичные приемный и дополнительный болометрические элементы, включенные через накопительные элементы в автогенераторный измерительный мост переменного тока, выход и вход которого соединены через полосовой усилитель и ограничитель амплитуды автоколебаний; блок компенсации, подключенный к дополнительному болометрическому элементу, умножитель, опорный вход которого соединен с дополнительным болометрическим элементом, а сигнальные дифференциальные вхо. ды соединены с соответствующими выходами блока компенсации, и отсчетный (56) Авторское свидетельство СССР

t4 1125587, кл, G 01 ЧЧ 1/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР

t4 1372262, кл, G 01 W1/12, 1986, индикатор. Вход которого соединен с Выходом умножителя, причем приемный и дополнительный болометрические элементы

10 размещены в общем корпусе с апертурной трубой, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, в него дополнительно введены индикато р

1 автоколебаний, блок управления и ключ, ч,а

5 блок компенсации выполнен с источником нарастающего напряжения, вход которого соединен с выходом ограничителя амплитуды автоколебаний через последователь20 и но-соединенные индикатор автоколебан нии и блок управления, а выход умножителя соединен с входом отсчетного индикатора через ключ, управляющий вход которого подключен к блоку управления.