JPH05231932A - 自己校正式日射計 - Google Patents
自己校正式日射計Info
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- JPH05231932A JPH05231932A JP3343192A JP3343192A JPH05231932A JP H05231932 A JPH05231932 A JP H05231932A JP 3343192 A JP3343192 A JP 3343192A JP 3343192 A JP3343192 A JP 3343192A JP H05231932 A JPH05231932 A JP H05231932A
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- Japan
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010606 normalization Methods 0.000 abstract 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 黒体空洞の外周に電気ヒータを設けこれに供
給する電力により入射する太陽光等の放射エネルギーを
模擬できる構造とするため、上記黒体空洞の周りに環状
のサーマルガードを設け該サーマルガードはヒートレジ
スタを介してヒートシンクに接ぎ、該サーマルガードと
ヒートシンクとの温度差を計り、該サーマルガードに設
けたヒータを加熱し、上記黒体空洞の温度と上記サーマ
ルガードの温度との差を常に０とするように該ヒータへ
の供給電力を調節する。 【効果】 これにより日射計の自己基準化が達成され
る。
給する電力により入射する太陽光等の放射エネルギーを
模擬できる構造とするため、上記黒体空洞の周りに環状
のサーマルガードを設け該サーマルガードはヒートレジ
スタを介してヒートシンクに接ぎ、該サーマルガードと
ヒートシンクとの温度差を計り、該サーマルガードに設
けたヒータを加熱し、上記黒体空洞の温度と上記サーマ
ルガードの温度との差を常に０とするように該ヒータへ
の供給電力を調節する。 【効果】 これにより日射計の自己基準化が達成され
る。
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、模擬の電気エネルギーを入力することによって求
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供することが望まれる
が、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により放射入射量を厳密に模擬
できるようにするためには、二つの方法が考えられる。
一つは窓の温度が常にヒートシンクの温度に等しく保つ
構造のものとすること、他の一つは黒体空洞と窓の温度
を常に等しく保つことである。
いず、模擬の電気エネルギーを入力することによって求
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供することが望まれる
が、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により放射入射量を厳密に模擬
できるようにするためには、二つの方法が考えられる。
一つは窓の温度が常にヒートシンクの温度に等しく保つ
構造のものとすること、他の一つは黒体空洞と窓の温度
を常に等しく保つことである。
【０００４】
【課題を解決する手段】本発明においては後者を採用す
るもので、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。
るもので、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。
【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 ）2 ・・・・（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 θ0 ：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つね
にθB ＝θG であるようにサーマルガードの温度を調節
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 θ0 ：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つね
にθB ＝θG であるようにサーマルガードの温度を調節
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 −θ0 ） ・・・・（５） と示すことができる。ここで、ｋBO，ｋBG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 −θ0 ） ・・・・（５） と示すことができる。ここで、ｋBO，ｋBG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１】本発明日射計の実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】 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
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りつけた
熱電堆により、上記黒体空洞とヒートシンクとの間の温
度差を計りこれを日射計出力とする日射計において、上
記黒体空洞の外周に電気ヒータを設け、 上記黒体空洞に隣接して囲み、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できるように感温素子を
取り付け、さらに該サーマルガードに電気ヒータを設
け、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ヒータへの供給電力に
より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 true JPH05231932A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3209439B2 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) |
Cited By (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 |
| CN106248203A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-21 | 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 |
| CN106323463A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-11 | 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 |
| CN110208881A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-06 | 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 |
| CN110954210A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-03 | 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 |
| JP7160429B1 (ja) * | 2022-05-10 | 2022-10-25 | 英弘精機株式会社 | 日射計 |
-
1992
- 1992-02-20 JP JP03343192A patent/JP3209439B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| 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 |
| CN106248203A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-21 | 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 |
| CN106323463A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-11 | 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 |
| CN110208881A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-06 | 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 |
| CN110954210A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-04-03 | 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 |
| 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 |
| JP7160429B1 (ja) * | 2022-05-10 | 2022-10-25 | 英弘精機株式会社 | 日射計 |
| WO2023218542A1 (ja) * | 2022-05-10 | 2023-11-16 | 英弘精機株式会社 | 日射計 |
| US11821786B1 (en) | 2022-05-10 | 2023-11-21 | Eko Instruments Co., Ltd. | Pyranometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3209439B2 (ja) | 2001-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |