Methodical Documents ЗОВР / Методички / Климатология и метеорология / Методчиеское пособие

11

Ри с. 4. В неш ни й ви д термоэлектри ческого акти нометра А Т -50

прои зводи тся головкой ви нта 7,	12
	соеди ненной	с фри кц и онны ми

ш айбами 12, меж ду которы ми пруж и ной заж ат край ди ска 13, неподви ж но соеди ненного сосью 11.

А кти нометрзакры ваетсяц и ли ндри чески м ж естяны м футляром.

К акти нометру при лагаетсяповерочноесви детельство, содерж ащ еесле-

дую щ и еданны е:
1)	чувстви тельность акти нометра К в ми лли вольтах на 1 кал/см2	* ми н;
2)	сопроти влени етермобатареи RБ в омах;
3)	и нерц и ю в секундах.
И нерц и я, и ли постояннаявремени акти нометра, определяетсякаквремя,
необходи моедлятого, чтобы послезатенени янаведенного на солнц е(и ли лам-

пу) акти нометра стрелка соеди ненного сни м гальванометра недоходи ла до нулевого полож ени яна 0,5% своего первоначального отклонени я.

Е сли акти нометр при сы лаетсяна станц и ю сгальванометром, скоторы м онповерялся, то добавляетсязначени епереводного множ и теля, а являю щ егося

ц еной одного делени яш калы гальванометра в калори ях на 1 см2*ми н при тем-
пературе20°.
2.3 У НИ В ЕРС А Л ЬНЫ	Й П И РА НО М ЕТР М -80
П и ранометруни версальны й ти па	-80 предназначендляи змерени ярас-

сеянной ради ац и и D, отраж енной солнечной ради ац и и Rk и суммарной ради а-

ц и и Q=S'+D, при ходящ ей на гори зонтальную	поверхность .
Д ляи змерени ярассеянной ради ац и и пи ранометр затеняетсяот прямой
солнечной ради ац и и теневы м экраном.
П и ранометр -80 состои т и з головки	стермобатареей и полусфери че-

ски м стеклянны м колпаком, ш тати ва, суш и лки и теневого экрана (ри с. 5).

П ри емной частью пи ранометра служ и т термобатареяквадратной формы размером 3Х 3 см, состоящ аяи з 32— 40 полосокдли ной 3 см, каж даяи з кото-

ры х спаяна и з четы рех коротки х полосок: двух константановой 2 и двух ман-
гани новы х 3 (ри с.	6). К онц ы дли нны х полосок соеди няю тсяпри паянны ми к
ни м перемы чками	4 и з мангани на. Т аки м образом, каж ды й четверты й спай,

счи таяот полож и тельного вы вода, при ходи тсяна поворот. Спаи на поворотах скреплены полоской слю ды . В ы воды 7 делаю тсявездеот мангани новы х полосок, длячего крайняяполоска 1 отри ц ательного полю са термобатареи делается двойной дли ны : на поворотах через определенноечи сло рядов некоторы еспаи делаю тсянеакти вны ми , т. е. спаи ваю тся перемы чками конц ы полосоки з оди - наковы х сплавов. В следстви етакого располож ени яакти вны х спаев термобатареяокраш ена в ш ахматном порядке: нечетны еспаи окраш ены в черны й ц вет (саж ей), а четны е— в белы й (магнези ей). Грани ц ы белы х и черны х полей совпадаю тсохлаж даю щ и ми ребрами 6, ккоторы м при клеена термобатарея1 (ри с. 5 6). Т ермобатареяотохлаж даю щ и х реберэлектри чески и золи рована папи росной бумагой. Белы еполятермобатареи слегка пропи таны парафи ном, что вы -

равни вает поглощ ательную	способность саж и и магнези и по отнош ени ю к
дли нноволновому и злучени ю	стеклянного колпака. Стеклянны й колпак пи ра-

нометра поглощ аетчасть ради ац и и в областях спектра 0,30— 0,40 и 2,5— 4 мкм,

13

а)

б)

Ри с. 5. У ни версальны й пи ранометр -80

а) при емнаяповерхность (ви д сверху), б) корпуспи ранометра в разрезе

14

Ри с. 6. Т ермобатареяпи ранометра

1,7-полю са термобатареи , 2-константовы еполоски , 3-мангани новы еполоски , 4,5,6- перемы чки , 8-охлаж даю щ и еребра

но в эти х областях и нтенси вность прямой и рассеянной ради ац и и очень мала. Части чноепоглощ ени естеклянны м колпаком невноси т заметны х ош и -

бокв результаты и змерени й ради ац и и пи ранометрами .

В ы воды термобатареи подводятсякклеммам, и золи рованны м откорпуса. Н а корпуснаклады ваетсясверху ди афрагма 7 сквадратны м вы резом по размерам термобатареи (ри с. 5 а). Д и афрагма укрепляетсяна корпусепосредством ш ти фта 5 и ви нта 8. О на долж на находи тьсяв одной плоскости стермобатареей. Н а корпуснави нчи ваетсякольц о 11 (ри с. 56), в ж елобоккоторого вклеи ваетсястеклянны й полусфери чески й колпак 10, защ и щ аю щ и й термобатарею от ветра и осадков. М еталли ческаякры ш ка 9 служ и т длязащ и ты стеклянного колпака от повреж дени й и и спользуетсяпри определени и места нулягальванометра. Головка пи ранометра при ви нчи ваетсякстойке32 ш тати ва, укрепленной на отки дной пли те 21. Стойка 32 мож ет вращ атьсявокругверти кальной оси . Д лязакреплени яеев определенном полож ени и служ и тви нт19. О тки днаяпли - та позволяет при давать головкедва полож ени я: при емни ком вверх и при емни -

ком вни з. В обои х случаях термобатареярасполагаетсягори зонтально. В	пер-
вом случаегори зонтальность батареи устанавли ваетсяспомощ ью трех	регу-

ли ровочны х ви нтов 31 (ри с. 5 б) по уровню 20, при крепленному тремяви нтами

к пли те 21. В о втором случае, при	15
	полож ени и пи ранометра головкой

вни з , гори зонтальность обеспечи ваетсяви нтом 24. О тки ды вани епли ты прои з- води тсявокругдвух оcей 22, скрепляю щ и х основани е23 спли той 21.

О сновани е23 при ж и маетсякпанели 30 спомощ ь ю заж и мной ш пи льки 27, спи ральной пруж и ны 28 и гайки 25. Ш ти фт 26 недаетпроворачи ватьсяза- ж и мному ви нту 27 при закручи вани и гайки 25. П руж и на 28 служ и тдлякрепле-

ни япли ты 23 на панели 30. Регули ровочны еви нты		31 опи раю тсяна пяты 29,
закрепленны ена панели	30.
Т еневой экран 12	при ви нчи ваетсяк стерж ню	14 и закрепляетсяна нем

гайкой 13. Стерж ень 14 закрепляетсяна ры чаге16 стойки 32 гайкой 15. Размеры экрана и стерж нярассчи таны так, чтобы отц ентра при емной по-

верхности пи ранометра экранбы лви денпод углом 10°, т. е. чтобы экраном закры валсяучасток неба вокругсолнц а ради усом 5°. Д ляэтого дли на стерж ня долж на превосходи ть ди аметрэкранав 5,7 раза, при чем ди аметрэкрана долж ен бы ть равенди аметрустеклянного колпака.

Н еобходи мой часть ю пи ранометра являетсясуш и лка 18, установленная во внутренней полости стойки 32. О на укрепляетсяв металли ческой втулке, при ви нченной к корпусу сни зу. Суш и лка заполняетсяпоглощ аю щ и м водяной парвещ еством (си ли кагелем). Н азначени есуш и лки - предотвращ ать запотевани е и ли образовани е и неявнутри стеклянного колпака. П редохрани тельная трубочка 17, вви нченнаяв корпус, обеспечи ваетсообщ ени евоздуха под колпаком сосуш и телем.

П од действи ем солнечной ради ац и и (рассеянной и ли суммарной) спаи термобатареи , окраш енны е в черны й ц вет, нагреваю тсяси льнее, чем белы е спаи , а разность температурспаев вы зы ваетв ц епи пи ранометр— гальванометр термоэлектри чески й ток, си ла которого пропорц и ональна и змеряемой и нтенси вности ради ац и и .

К пи ранометрупри лагаю тся:

1)запасной стеклянны й колпакскольц ом;

2)соеди ни тельны й провод;

3)поверочноесви детельство.

П оверочноесви детельство содерж и тследую щ и еданны е:

1)чувстви тельность пи ранометра К в ми лли вольтах на 1 кал/см2 -ми н;

2)сопроти влени етермобатареи RБ в омах;

3) и нерц и ю в секундах [определени е и нерц и и пи ранометра аналоги чно определени ю и нерц и и акти нометра];

4) поправочны емнож и тели Fh в зави си мости отвы соты солнц а.

Чувстви тельность (переводны й множ и тель ) пи ранометра зави си т от направлени япадени ясолнечны х лучей, т. е. отвы соты солнц а и ази мута.

Зави си мость чувстви тельности пи ранометра от вы соты солнц а обусловлена опти ческой неоднородность ю стекла полусфери ческого колпака. П ри и з- мерени ях пи ранометром вели чи н суммарной ради ац и и эта зави си мость учи ты - ваетсявведени ем поправочного множ и теляFh, на которы й надо умнож и ть нор-

мальны й переводны й	множ и тель пи ранометра (т. е. при веденны й к вы соте
солнц а h=90°), чтобы	получи ть переводны й множ и тель дляпрямой солнечной

16

ради ац и и при данной вы сотесолнц а.

Д ляполучени явели чи нрассеянной и отраж енной ради ац и и и спользуется нормальны й переводны й множ и тель an, которы й получаетсяпри поверке, когда при емнаяповерхность пи ранометра устанавли ваетсяперпенди кулярно (нормально) солнечны м лучам,

А зи мутальны й эффект и склю чаетсятем, что при наблю дени ях пи ранометробращ аетсяксолнц увсегда одной и той ж естороной. П ри нято обращ ать к солнц усторонуди афрагмы , на которой поставлензаводской номер.

2.4 БА Л А НС О М ЕР М -10

Балансомер служ и т дляопределени яради ац и онного баланса В (остаточной ради ац и я) деятельной поверхности . Ради ац и онны й баланси змеряется

без прямой солнечной ради ац и и , длячего при емнаяповерхность	балансомера
затеняетсяэкраном. О дновременно прямаяради ац и яS и змеряетсяакти номет-
ром. Д ляполучени яполного баланса вели чи на прямой ради ац и и	на гори зон-

тальную поверхность добавляетсяки змеренной затененны м балансомером вели чи неВ — S', т. е. В = (В — S')+S'. П ри таком порядкенаблю дени й уменьш ается ош и бка и змерени явели чи ны В , таккакзначени еS' и змеряетсяакти нометром с больш ей точность ю , чем балансомером.

Д ляконтроляпереводны х множ и телей балансомера при отсутстви и облаков на ди скесолнц а вели чи на В и змеряетсякакзатененны м, таки незатененны м балансомером.

Т ермоэлектри чески й балансомер -10 состои ти з корпуса стермобатареей, двух при емны х пласти ноки рукоятки .. Д и скообразны й корпус1 (ри с. 7) и меетди аметр100 мм и толщ и ну 1,5 мм. В квадратном вы резе5 корпуса укрепляетсятермобатарея6. Рукоятка 3, при паяннаяк корпусу, служ и т дляустановки балансомера на стойке.

Т ермобатареябалансомера состои ти з 10 отдельны х секц и и 6 (ри с.7),

Ри с. 7. Т ермоэлектри чески й балансомерсо вскры той полови ной верхней пласти нки

1,4-ди сккорпуса, 2-вы вод провода, 3-ручка, 5-при емнаяповерхность , 6-секц и и термобатареи

17

которы е устанавли ваю тся в вы резе корпуса и укрепляю тся ви нтами . К аж даясекц и я(ри с. 8) представляетмедны й брусок4 вы сотой 2,5 мм и ш и ри - ной 5,5 мм, покры ты й и золи рую щ и м слоем и з прош еллаченной бумаги и обмотанны й 32— 33 ви тками константановой ленты 2 сечени ем 0,85Х 0,03 мм. П олови на каж дого ви тка гальвани чески м путем покры та тонки м слоем серебра 3 толщ и ной 0,01— 0,04 мм. М еста окончани ясеребряного слояслуж ат термоспаями и располагаю тсяпоочередно наверхней и ни ж ней поверхностях бруска. П оперечноесечени еотдельной секц и и термобатареи представлено схемати чески на (ри с.9).

Ри с. 8. О тдельнаясекц и ятермобатареи

1-вы воды константановой ленты , 2- константан, 3-серебрени е, 4-брусок

Ри с. 9. П оперечноесечени еотдельной секц и и

1,6-при емны еповерхности , 2,3,7,8-и золи рую щ и й слой, 4-ви тки константановой ленты , 5- брусок, 9,10-рамки корпуса

В ы воды 1 соседни х секц и й соеди няю тсямеж ду собой последовательно так, что общ аятермоэлектродви ж ущ аяси ла термобатареи равна сумме ЭД С всех 320— 330 термопарконстантан— серебро. Собраннаятермобатареяоклеи - ваетсясобеи х сторон и золи рую щ и м слоем и з прош еллаченной бумаги . П ромеж утки меж ду секц и ями зали ваю тсярасплавленны м ш еллаком и ли други м и золятором. П оверх и золи рую щ его слоянаклеи ваю тсяли стки медной окси ди - рованной фольги толщ и ной 0,04 мм, окраш енны есвнеш ней стороны черной краской и служ ащ и епри емны ми поверхностями балансомера. К раяпри емны х пласти нокпри ж и маю тсяккорпусу латунны ми рамками , форма которы х соответствует формекорпуса, а толщ и на составляет 0,5 мм. Рамки скрепляю тсяс корпусом ви нтами и ли заклепками . В ы воды оттермобатареи спаяны сконц ами мягкого ш нура, проходящ его внутри рукоятки балансомера и вы веденного наруж у через отверсти ев еестенке. Ш нурслуж и т дляпри соеди нени ятермобата-

	18
реи балансомера к гальванометру.	Д ля укреплени я балансомера на

неподви ж ной стойкепри меняетсяш арни рны й держ атель 3 (ри с.10), накоторы й нави нчи ваетсярукоятка балансомера. Д ерж атель укреплен на планке 1, при - ви нчи ваю щ ейсякстойке. Н а этой ж епланкеукреплен ш арни р 2, на котором устанавли ваетсятрубчаты й стерж ень 4 стеневы м экраном 5 на конц е, служ а- щ и м длязатенени ябалансомера от прямой солнечной ради ац и и . Балансомер снабж ен футляром 6, которы м при бор долж ен закры ваться в нерабочем состояни и .

П ри нц и п действи ятермоэлектри ческого незатененного балансомера основан на том, что всеви ды ради ац и и , при ходящ ей кдеятельной поверхности

(S', D и Е ), поглощ аю тсязачерненной при емной поверхность ю при бора, обра-

а

щ енной вверх, а всеви ды ради ац и и , уходящ ей от деятельной поверхности (Rк, Rд и Е 3), поглощ аю тсявторой при емной поверхность ю при бора, обращ енной вни з .

К аж даяпри емнаяпласти нка сама и злучает дли нноволновую	ради ац и ю ,
зави сящ ую от температуры и поглощ ательной способности пласти	нки . К роме

того, прои сходи т теплообмен с окруж аю щ и м воздухом и корпусом при бора. Благодарявы сокой теплопроводности корпуса и меетместо больш аяотдача тепла ккорпусу, что непозволяет образовы ватьсябольш ой разности температур

при емны х	пласти нок. П о этой при чи не разность ю собственны х и злучени й
верхней и	ни ж ней при емны х пласти нок мож но пренебречь. Т аки м образом,

мож но при нять , что разность температур обеи х пласти нок пропорц и ональна разности меж дупотоками ради ац и и сверхуи сни зу, т. е.

S' + D + Е а - (Rk + Rд, + Е з )

и ли вели чи неи змеряемой остаточной ради ац и и В . В терми ческом контактесодной при емной поверхность ю находятсячетны еспаи термобатареи , а с другой - нечетны е. Разность температурчетны х и нечетны х спаев создаетнапряж ени ена вы водах термобатареи , пропорц и ональноеи змеряемой вели чи - неВ .

О пи саннаявы ш е конструкц и ятермобатареи и меет ц ель ю увели чи ть в общ ем теплообменетермоспаев роль теплоотдачи кмедны м брускам и корпусу при бора по сравнени ю степлоотдачей воздух путем теплопроводности и конвекц и и . Э ти м дости гаетсябольш ое (при бли зи тельно 10-кратное) сни ж ени е вли яни яветра на показани ябалансомера. Н аряду сэти м значи тельно уменьш а- етсячувстви тельность термоспаев, что компенси руетсяувели чени ем чи сла термоэлементов в батарее. Н о разность температурпри емны х поверхностей все ж еуменьш аетсяпри ветре, а поэтому показани ябалансомера (и чувстви тель - ность ) зави сятот скорости ветра. П о этой при чи непри наблю дени ях по балансомеру необходи мо и змерять скорость ветра на уровне при бора и при води ть показани ябалансомера кш ти левы м услови ям.

Д ляобработки результатов наблю дени й по балансомеруи спользуетсяпереводны й множ и тель а0, которы й получаетсяпри поверкебалансомера в ш ти - левы х услови ях. П оэтому его при нято назы вать переводны м множ и телем для ш ти ля.

19

Ри с. 10 В неш ни й ви д балансомера

1-планка ш арни рного держ ателя, 2,3 – ш арни ры , 4-стерж ень теневого экрана, 5-теневой экран, 6-футляр, 7-при емнаяповерхность , 8,9-ремки корпуса, 10-рукоятки , 11-отверсти едля вы вода проводов, 12-ви нтдлязакреплени яфутляра, 13-основани ефутляра.

20
К балансомеру при лагается поверочное	сви детельство,
содерж ащ ееследую щ и еданны е:

1)чувстви тельность балансомера К в ми лли вольтах на 1 кал/см2* ми н;

2)сопроти влени етермобатареи RБ, в омах;

3)и нерц и ю в секундах (под и нерц и ей балансомера пони маетсявремя, за которое после затенени япри бора стрелка гальванометра, соеди ненного с ба-

лансомером, пройдет99% разности установи вш и хсяпоказани й при затененном и незатененном балансомере) ;

4) табли ц упоправочны х множ и телей Ф и дляразли чны х скоростей ветра.

Показани ябалансомера при скорости ветра и , отли чной от нуля, и справ-

ляю тсявведени ем поправочны х множ и телей Ф и , указанны х в поверочном сви - детельстве.

Поправочны м множ и телем кпоказани ям балансомера при ветреназы ваетсячи сло, на которое нуж но умнож и ть показани е балансомера при данной

скорости ветра, чтобы получи ть показани ебалансомера при ш ти ле.

2.5 Г А Л ЬВ А НО М ЕТР С ТРЕЛ О Ч НЫ Й А К ТИ НО М ЕТРИ Ч ЕС К И Й (Г С А -1)

Гальванометрстрелочны й акти нометри чески й предназначен дляи змерени ятока, возни каю щ его в термобатареях термоэлектри чески х акти нометри чески х при боров.

ГальванометрГСА -1 являетсяэлектрои змери тельны м при бором магни тоэлектри ческой си стемы . П ри нц и пдействи япри боров этой си стемы основан на том, что и змеряемы й токпропускаетсячерез рамку, котораяподвеш ена в магни тном полемеж ду полю сами неподви ж ны х постоянны х магни тов. П ри прохож дени и тока через рамку вокругнеесоздаетсяэлектромагни тное поле, взаи - модействую щ еесполем постоянны х магни тов, вследстви ечего рамка поворачи ваетсявокругоси . Э тому вращ ени ю проти водействует упругость растяж ек, на которы х подвеш ена рамка. В результатерамкаустанавли ваетсяв полож ени е, при котором вращ аю щ и й моментрамки , созданны й взаи модействи ем полей тока и магни тов, уравновеш и ваетсяпроти водействи ем растяж ек. У гол поворота рамки пропорц и оналенси летока, пропускаемого через рамкугальванометра.

И змери тельны й механи з м гальванометра состои т и з рамки , стрелки и ш калы , и мею щ ей 100 делени й. Рамка 7 (ри с. 11) представляетсобой ви тки медной проволоки си золяц и ей и з эмали . Рамка подвеш енa на ленточны х бронз о- вы х растяж ках 10 и 19 в воздуш ном зазоремеж ду наконечни ками 16 постоянны х магни тов 15 и сердечни ком 14. Рамка и магни ты смонти рованы на крон- ш тейне13, укрепленном корпусе2. В ерхняярастяж ка 10 при паяна кпруж и не9, котораякрепи тсяна корректорной ви лке 8. Н и ж няярастяж ка 19 при паяна к пруж и не20, укрепленной на колодке18. К орректорнаяви лка 8 и колодка 18 сделаны и з текстоли та.

Т ок к рамке подводи тсячерез растяж ки , которы е служ ат такж е ось ю вращ ени яи создаю т момент, проти водействую щ и й повороту рамки . У гол поворота рамки отсчи ты ваетсяспомощ ь ю стрелки и ш калы .

Н а корпусе, сни зу, укреплены три клеммы ,	обозначени якоторы х +, Р , С
нанесены на кры ш ке корпуса 3. В ы воды рамки	гальванометра при паяны к