总辐射表性能的测试研究

　　0　引　言

　　自1990年起,我国辐射台站的观测全面使用了自行研制生产的新型总辐射表,型号分别为DFY4和TBQ-2。尽管仪器一直在台站上使用,但对该表的性能从未进行过全面的研究,为此我们对这两种仪器进行了全面的性能测试,测试方法主要参照世界气象组织和我国的有关规定进行,测试的主要内容有灵敏度和长期稳定性,以及非线性、温度特性、余弦响应、方位响应、倾斜响应、响应时间、零位漂移等。

　　1　性能测试

　　测试方法主要参照世界气象组织(WMO)仪器与观测方法委员会的《气象仪器与观测方法指南》[1]、国际标准(ISO)[2]的有关部分、《总辐射表检定规程》[3]等有关方法进行。灵敏度及其长期稳定性在室外日光下进行,响应时间在室外和室内进行,其余项目均在室内辐射仪器检定设备[3]上进行测试。

　　测试时所用的标准仪器为美国EPPLEY实验室生产的PSP总辐射表,所用的实验装置及仪器设备有室内辐射仪器检定设备、辐射数据自动采集与处理系统、温度试验箱等。在室内辐射仪器检定设备上进行测试时,为尽量消除杂散光的影响,在设备周围装有黑色屏幕,除模拟器的光源外,关掉其它一切照明。每种型号的仪器抽测5台, DFY4型总辐射表的表号分别为No·0060、No·002、No·0053、No·0058、No·011,TBQ-2型总辐射表的表号分别为No·9303、No·9311、No·9312、No·9313、No·9317。

　　1·1　灵敏度及其长期稳定性测试

　　灵敏度是总辐射表最主要的指标之一,准确与否,直接影响辐射的测量值,所以我们对总辐射表的灵敏度进行了长期的测定。标准总辐射表是PSP型的No·2046l,监测用表为同一型号的No·20463总辐射表。数据采集时间间隔一般设为2min,不同季节,不同天气条件下(晴空无云、晴有薄云、阴天等,风力一般在5m/s以下)在室外对灵敏度进行了测试。仪器的安装和实际的辐射观测一样,水平放置,接线柱朝北。

　　选择测试条件为晴天,测量时间在10∶00~14∶00,太阳高度角大于30°,辐照度大于500W/m2的测试结果列于表1。结果发现除No·0053外,所有仪器最大相对误差都在3%以内,No·0053则大于6%,在以后的性能测试中发现该表温度系数较大,达到0·22%/℃之多。

　　用于性能实验的仪器是在工厂里借来的,工作完成后已归还。为了更加充分地说明仪器的长期稳定性,我们统计了多年来气象观测台站送检的部分仪器的灵敏度变化情况,用来说明总辐射表的长期稳定性,如图1所示。仪器检定每2年为一个周期,图中为参加5个检定周期以上的仪器灵敏度,2年的变化除了一个最大值为6·5%以外,其它均在5%以下。检定时间最早的为1989年,最晚的为2001年。