×
16.01.2019
219.016.aff7

Способ измерения характеристик солнечного излучения многоэлементным датчиком

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002677075
Дата охранного документа
15.01.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области метеорологии и касается способа измерения характеристик солнечного излучения. Способ основан на измерении максимальных и минимальных значений солнечной радиации с помощью датчика, имеющего как минимум два измерительных элемента, находящихся под маскирующим элементом полусферической формы с прозрачными и непрозрачными для солнечного излучения областями. Прозрачные и непрозрачные области расположены таким образом, что в момент измерения, независимо от азимутальной ориентации датчика и положения Солнца, по крайней мере один измерительный элемент полностью открыт для прямой солнечной радиации и измеряет максимальное значение солнечной радиации, а другой по крайней мере один измерительный элемент полностью закрыт для прямой солнечной радиации и измеряет минимальное значение солнечной радиации. Кроме того, датчик включает в себя дополнительный измерительный элемент, расположенный над непрозрачной для солнечного излучения областью маскирующего элемента таким образом, что он непосредственно измеряет суммарную солнечную радиацию. При этом он не влияет на форму и не увеличивает общую площадь непрозрачных для солнечного излучения областей маскирующего элемента. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к метеорологии и позволяет измерять прямую, рассеянную и суммарную солнечную радиацию и продолжительность солнечного сияния.

Известен способ измерения прямой, рассеянной и суммарной солнечной радиации и продолжительности солнечного сияния с использованием актинометра, пиранометра(-ов) и гелиографа [1], заключающийся в том, что с помощью специальных устройств или вручную нацеливают актинометр и затеняющий экран пиранометра на Солнце и измеряют прямую и рассеянную радиацию, незатененным пиранометром определяют суммарную радиацию, а продолжительность солнечного сияния определяют с помощью гелиографа. Недостатком такого способа является необходимость использования следящей за Солнцем системы или присутствия оператора.

Наиболее близким к предлагаемому способу является принятый за прототип способ измерения суммарной, прямой и рассеянной радиации и продолжительности солнечного сияния с помощью датчика солнечной радиации [2]. Сущность способа заключается в том, что датчик имеет как минимум два, а в типовом варианте семь светочувствительных элементов, расположенных равномерно и равноудалено от центра датчика (причем седьмой датчик расположен в центре) таким образом, что благодаря специальному маскирующему элементу полусферической формы, имеющему равные по общей площади прозрачные и непрозрачные для солнечного излучения области, форма и расположение которых тесно связана с количеством и расположением светочувствительных элементов, не зависимо от азимутальной ориентации датчика и положения Солнца по крайней мере один светочувствительный элемент полностью открыт для прямой солнечной радиации через прозрачные области затеняющего элемента и измеряет максимальное значение солнечной радиации Qmax, а по крайней мере один полностью закрыт для прямой солнечной радиации непрозрачными областями затеняющего элемента и измеряет минимальное значение солнечной радиации Qmin, кроме того, каждый светочувствительный элемент получает по существу половину рассеянной солнечной радиации D. Таким образом, имеются следующие соотношения:

где S' - прямая солнечная радиация на горизонтальную поверхность;

D - рассеянная солнечная радиация;

ΔDclose - часть рассеянной радиации, не поступающая на светочувствительные элементы через непрозрачные для солнечного излучения области маскирующего элемента.

Значения рассеянной D прямой на горизонтальную поверхность S', суммарной Q радиации и продолжительности солнечного сияния TSS определяются как

где Threshold - некоторое пороговое значение прямой солнечной радиации.

Признаки прототипа, которые совпадают с признаками заявляемого способа, следующие: датчик имеет как минимум два измерительных элемента для измерения суммарной солнечной радиации, расположенных под маскирующим элементом таким образом, что благодаря его специальной форме не зависимо от азимутальной ориентации датчика и положения Солнца в момент измерения по крайней мере один измерительный элемент полностью открыт для прямой солнечной радиации и измеряет максимальное значение солнечной радиации Qmax, а по крайней мере один измерительный элемент полностью закрыт для прямой солнечной радиации и измеряет минимальное значение солнечной радиации Qmim а прямая радиация на горизонтальную поверхность определяется как S'=Qmax - Qmin.

Недостатком такого способа является то, что половина общей площади маскирующего элемента содержит непрозрачные для солнечного излучения области и определение полной величины рассеянной радиации проводится в предположении, что величины рассеянной радиации, поступающие от открытых и закрытых участков небосвода, равны, что может быть справедливо только в случае равномерно распределенной по всему небосводу (и особенно в зенитной области) однородной облачности или при полном ее отсутствии, что снижает точность определения величины реальной рассеянной радиации и, как следствие этого, приводит к снижению точности определения величины суммарной радиации.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является устранение влияния маскирующего элемента на точность измерения величин суммарной и рассеянной радиации путем введения дополнительно измерительного элемента.

Технический результат - повышение точности измерения суммарной и рассеянной радиации.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе дополнительный измерительный элемент располагается над какой-либо непрозрачной для солнечного излучения областью маскирующего элемента таким образом, что он непосредственно измеряет суммарную солнечную радиацию и при этом не влияет на форму и не увеличивает общую площадь непрозрачных для солнечного излучения областей маскирующего элемента.

В отличие от известного, в предлагаемом способе суммарная радиация Q измеряется непосредственно дополнительным измерительным элементом, а рассеянная D и прямая радиация на нормальную поверхность S и продолжительность солнечного сияния TSS определяются как

где h - высота Солнца над горизонтом.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства (фиг.). На фиг. приведен вариант расположения дополнительного измерительного элемента над непрозрачной для солнечного излучения областью маскирующего элемента, позволяющий непосредственно измерять суммарную солнечную радиацию не влияя при этом на величину рассеянной радиации, получаемой каждым измерительным элементом, расположенным под маскирующим элементом.

Устройство состоит: 1 - измерительные элементы; 2 - маскирующий элемент полусферической формы; 3 - непрозрачные для солнечного излучения области маскирующего элемента; 4 - прозрачные для солнечного излучения области маскирующего элемента; 5 - дополнительный измерительный элемент.

Устройство, имеющие как минимум два измерительных элемента 1 и маскирующий элемент полусферической формы 2 с прозрачными 4 и непрозрачными 3 для солнечного излучения областями располагают таким образом, что в момент измерения, не зависимо от азимутальной ориентации датчика и положения Солнца, по крайней мере, один измерительный элемент полностью открыт для прямой солнечной радиации, а один измерительный элемент полностью закрыт для прямой солнечной. С помощью датчика измеряют максимальное значение солнечной радиации (измерительный элемент полностью открыт для прямой солнечной радиации) и минимальное значение солнечной радиации (измерительный элемент полностью открыт для прямой солнечной радиации), Значения прямой радиации измеряют дополнительным измерительным элементом 5, который располагается над какой-либо непрозрачной для солнечного излучения областью маскирующего элемента таким образом, что он непосредственно измеряет суммарную солнечную радиацию Q и при этом не влияет на форму и не увеличивает общую площадь непрозрачных для солнечного излучения областей маскирующего элемента, а рассеянная D и прямая радиация на нормальную поверхность S и продолжительность солнечного сияния TSS определяются как

,

,

.

Таким образом, если вынести один измерительный элемент за пределы маскирующего элемента, то тогда становится неважным отношения прозрачных и непрозрачных зон маскирующего элемента, т.к. на измерение прямой радиации на горизонталь это никак не влияет, а суммарная радиация измеряется напрямую. В прототипе точность определения рассеянной D и суммарной Q радиации зависит от точности соблюдения равенства прозрачных и непрозрачных участков экрана (в идеале для каждой его зоны), а также от того, чтобы облачность была однородной и равномерно распределена по небосводу, т.е., предполагается, что рассеянная радиация от прозрачных участков экрана равна половине рассеянной радиации от всего небосвода.

Использованные источники

1. РД 52.04.562-96. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Выпуск 5. Актинометрические наблюдения. Часть 1. Актинометрические наблюдения на станциях. - ГГО им. А.И. Воейкова. -1996.- 191 с.

2. Патент EP 1012633 В1. Solar radiation sensor. - 2002. - 15 с.


Способ измерения характеристик солнечного излучения многоэлементным датчиком
Способ измерения характеристик солнечного излучения многоэлементным датчиком
Способ измерения характеристик солнечного излучения многоэлементным датчиком
Способ измерения характеристик солнечного излучения многоэлементным датчиком
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 19.
25.08.2017
№217.015.bd00

Способ определения усредненных значений горизонтальной и вертикальной составляющих скорости ветра и его направления

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к метеорологии, и может найти применение для определения усредненных значений вертикальных и горизонтальных составляющих скорости ветра и его направления. Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616352
Дата охранного документа: 14.04.2017
25.08.2017
№217.015.bf20

Способ определения усредненного вектора скорости ветра

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для определения усредненного вектора скорости ветра. Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого осуществляют запуск беспилотного летательного аппарата (БПЛА) мультироторного типа в заранее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617020
Дата охранного документа: 19.04.2017
26.08.2017
№217.015.ed11

Фотоприемник для регистрации инфракрасного излучения в области 10,6 мкм

Изобретение относится к области измерительной техники и касается фотоприемника для регистрации инфракрасного излучения в области 10,6 мкм. Фотоприемник включает в себя герметичную наполненную газом камеру, оснащенную входным окном, прозрачным для измеряемого излучения, и блок электроники....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628675
Дата охранного документа: 21.08.2017
19.01.2018
№218.016.0ac5

Способ определения усредненного вектора скорости ветра с помощью беспилотного летательного аппарата

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения направления и скорости ветра в вертикальном разрезе. Сущность: в интересующую область пространства запускают беспилотный летательный аппарат (БПЛА), для которого заранее определена калибровочная зависимость...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632270
Дата охранного документа: 03.10.2017
20.01.2018
№218.016.1416

Способ и устройство для измерения скорости ветра и температуры воздуха в атмосферном пограничном слое

Группа изобретений относится к метеорологии и может быть использована для измерения скорости ветра и температуры воздуха в атмосферном пограничном слое до высоты 2-3 км. Сущность: устройство содержит наземный модуль и размещенный на борту беспилотного летательного аппарата (БПЛА) высотный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634804
Дата охранного документа: 03.11.2017
20.01.2018
№218.016.18c1

Способ измерения энергии излучения инфракрасного и терагерцового диапазонов

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа измерения энергии излучения инфракрасного и терагерцового диапазонов. Способ включает в себя введение излучения в герметичную камеру, заполненную газом, и измерение величины нагрева газа, обусловленного поглощением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636138
Дата охранного документа: 20.11.2017
10.05.2018
№218.016.4515

Способ определения усредненных значений горизонтальной и вертикальной составляющих скорости ветра и его направления

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения усредненных значений горизонтальной и вертикальной составляющих скорости ветра и его направления. Сущность: в интересующую область пространства запускают беспилотный летательный аппарат (БПЛА)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650094
Дата охранного документа: 06.04.2018
14.11.2018
№218.016.9d37

Анализатор состава природного газа

Изобретение относится к области измерительной техники и касается анализатора состава природного газа. Анализатор содержит непрерывный лазер, поворотную призму, линзу, фокусирующую лазерное излучение в центре герметичной кюветы, ловушку лазерного излучения, два объектива, голографический фильтр,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672183
Дата охранного документа: 12.11.2018
14.11.2018
№218.016.9d60

Кр-газоанализатор

Изобретение относится к области измерительной техники и касается газоанализатора комбинационного рассеяния. КР-газоанализатор включает в себя непрерывный лазер, поворотную призму, линзу, фокусирующую лазерное излучение в центре герметичной кюветы, оснащенной двумя окнами для пропускания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672187
Дата охранного документа: 12.11.2018
24.01.2019
№219.016.b361

Способ и устройство измерения мощности оптического излучения металлическим болометром

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа измерения мощности оптического излучения металлическим болометром. Способ включает в себя размещение на пути лучистого потока измерительного резистивного элемента в виде пленки из сплава, имеющего обратимое полиморфное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677831
Дата охранного документа: 21.01.2019
Показаны записи 1-6 из 6.
20.08.2014
№216.012.e9a9

Способ определения балла облачности

Изобретение относится к области метеорологии и касается способа определения общего балла облачности. Для определения общего балла облачности получают цветное полутоновое изображение всего небосвода в видимой области спектра и для всех точек изображения проводят сравнение значений цветовых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525625
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.01.2018
№218.016.12f1

Фотонейтронный источник

Изобретение относится к фотонейтронным источникам. Фотонейтронный источник включает канал для ввода пучка электронов, облучаемый пучком электронов с энергией 6-8 МэВ, е-γ-конвертер из вольфрама толщиной 0,1 см, две фотонейтронные мишени из бериллия, полость для облучения образцов, замедлитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634330
Дата охранного документа: 26.10.2017
21.03.2019
№219.016.eac0

Способ измерения характеристик солнечного излучения

Изобретение относится к области актинометрии и касается способа измерения характеристик солнечного излучения. Способ основан на измерении максимальных и минимальных значений солнечной радиации с помощью датчика, который имеет как минимум два измерительных элемента и маскирующий элемент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682590
Дата охранного документа: 19.03.2019
10.07.2019
№219.017.adba

Моностатический способ определения высоты нижней границы облачности

Изобретение относится к метеорологии к способам для определения физических параметров атмосферы и позволяет получать информацию о высоте нижней границы облачности путем измерения расстояния до выбранного в качестве объекта измерения фрагмента облачности. Техническим результатом изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002377612
Дата охранного документа: 27.12.2009
24.07.2020
№220.018.35e2

Способ определения рассеянной и прямой радиации при кучевой облачности

Изобретение относится к области актинометрии и может быть использовано для определения рассеянной и прямой радиации при кучевой облачности. Сущность: измерения проводят с помощью одного незатененного пиранометра. Значения рассеянной радиации измеряют в те моменты, когда Солнце полностью закрыто...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727328
Дата охранного документа: 21.07.2020
20.04.2023
№223.018.4cd2

Способ детектирования кучевой облачности

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для детектирования кучевой облачности. Сущность: измеряют суммарную радиацию незатененным пиранометром. Затем с помощью 21-минутного скользящего окна определяют точки, для которых коэффициент вариации превышает пороговое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002758343
Дата охранного документа: 28.10.2021
+ добавить свой РИД