气象辐射计量检测系统装调方法研究

　　0　引言

　　气象辐射计量检测系统是一种对太阳辐射仪表进行室内标定与检测的重要设备。太阳和地球相对运动的轨迹一年四季都在变化，太阳光辐照到总辐射表上的轨迹也在变化，总辐射表使用时又必须水平放置。而由于太阳模拟器光学系统和机械结构特点不可能进行回转运动，所以借助多维检测平台改变入射光束的角度来对辐射表进行标定。为保证太阳模拟器辐照均匀性要求，因此对气象辐射计量检测系统装调提出了更高的要求。

　　作为气象辐射计量检测系统的重要设备，太阳模拟器按光学系统的结构特点主要分为同轴系统和离轴系统两种类别，其中同轴系统主要有同轴发散系统、透射式同轴准直系统、反射式同轴准直系统和反射式同轴准直拼接系统四种类型;离轴系统主要有离轴准直系统、离轴准直拼接系统和多灯具单元离轴系统三种类型[1-3]。本文研究的是一种透射式同轴准直式太阳模拟器与多维检测平台的装调方法，要求太阳模拟器能够达到AM1.5A级太阳模拟器标准，即：60mm口径内辐照不均匀度在±1%范围内，170mm口径内辐照不均匀度在±2%范围内。

　　1　气象辐射计量检测系统组成及工作原理

　　气象用太阳模拟系统由太阳模拟器、多维检测平台、工控系统及氙灯电源四部分组成。光路如图1所示，氙灯发出的光经过聚光镜的汇聚，再由小反射镜反射到光学积分器场镜组通光口径内形成辐照分布，后经视场光阑和准直镜组形成平行光射出，出射的平行光束经过多维检测平台的大反射镜打到工作台上，在工作台上形成一个辐照均匀的辐照面。氙灯电源可控制太阳模拟器辐照面辐照度在100～1　200 W/m2内连续可调。在工控系统的控制下，多维检测平台的大转臂与小转台可相互配合，从而完成对不同时段太阳光束入射角度的模拟[4，5]。

　　2　气象辐射计量检测系统装调方案

　　气象辐射计量检测系统的装调按照边装边测的原则进行装调。具体方案如图2所示。

　　将平面反射镜及聚光镜大致安装于设计位置，激光器安装在光学积分器位置，调整平面反射镜使激光光斑经过聚光镜上端面中心。将装调用平面反射镜置于聚光镜上端面，调整聚光镜微调螺钉使入射激光经过聚光镜上端面中心且自准直像返回激光器。然后将多维检测平台移动到其设计位置。调节多维检测平台使工作台水平。将激光器倒转180°安装，使模拟器出射激光打到装调用分划板上，通过调节太阳模拟器方位与俯仰，使出射激光打到分划板中心且自准直像返回激光器。取下装调用分划板，将转向平面反射镜置于其设计位置，并将装调用平面反射镜置于工作台上，通过调整转向平面反射镜前后位置、回转角度及转向平面反射镜俯仰螺钉使模拟器出射激光刚好打到工作台回转中心，且激光经过装调用平面反射镜的自准直像返回激光器。此时将连接横梁安装到位。如图3所示。