双锥腔互补偿型绝对辐射计（DCICAR）

论文题目: 双锥腔互补偿型绝对辐射计（DCICAR）

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学

作者: 方伟

导师: 禹秉熙

关键词: 太阳辐照度,绝对辐射计,时间常数,不确定度,比对

文献来源: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 绝对辐射计是可以不依赖其它辐射标准而用电替代方式直接定标辐射量值的探测器。它用于测量太阳辐照度,能够获得精确的太阳常数数据。研制高精度的绝对辐射计能够实现长期的、不间断地太阳辐射监测,获取高精度的太阳辐射数据,进一步研究太阳辐照度变化周期、规律、趋势及对气候改变的影响,将对中长期气象、气候变化提供预测、预报依据。为此,本文在总结近二十余年太阳辐射测量及不同类型绝对辐射计发展的基础上,成功研制出一种双腔肩并肩放置的双锥互补偿型高精度绝对辐射计(DCICAR-Dual Cavity Inter-Compensate Absolute Radiometer)。 DCICAR的两个腔面对相同的视场与温度环境,可以交替测量光辐射,测量数据可以相互比对、验证,从而降低了由于环境温度变化导致热沉温漂而对测量结果产生的影响,提高了测量精度。 DCICAR的锥腔采用腔体和导热帽檐一体成型的新技术。通过化学电镀方法,反复试验,选取合适的热容与热阻因子,降低了热传导系数,时间常数为5-7s。并最终使本论文研究出的DCICAR可达到1.5min测出一个太阳辐照度值,同以前研制的辐射计相比时间缩短为原来的一半。建立了热力学平衡方程,研究出DCICAR的主要校正因子的测定与计算方法,并测定与计算出校正系数。为了对接收锥腔黑吸收率进行了精确测定,研制出了可同时精确测定镜反射和漫反射吸收率的全半球反射比测量装置,并对其线性进行标定,估算出该测量装置的测量不确定度为0.012%。论文分别估算出产生DCICAR测量不确定度的各项分量的大小,得到DCICAR的合成标准不确定度及扩展不确定度,DCICAR在一个太阳常数下的测量不确定度为0.11%。最后对本论文研制出的高精密DCICAR的光谱范围、测量重复性进行了测定,在光谱范围0.2～50μm内,测量重复性为0.06%。并同瑞士世界辐射中心于2000年9月-10月组织的第九届国际日射(强度)计比对(IPC-IX)的SIAR-1进行了比对,比对结果表明,DCICAR与WRR符合良好,DCICAR的A通道相对WRR的修正因子为0.99972,B通道相对WRR的修正因子为0.99917。

论文目录:

第一章引言

1．1 太阳辐照度绝对辐射测量概况

1．2 绝对辐射计发展史

1．3 问题的提出和解决的重要意义

1．4 本论文的主要研究内容

第二章双锥腔互补偿型绝对辐射计结构、工作原理

2．1 双锥腔互补偿型绝对辐射计工作原理

2．2 双锥腔互补偿型绝对辐射计结构

2．3 接收腔组件的制作工艺

2．4 电阻温度传感器及其电桥电路

2．5 电子学自动控制系统

2．6 本章小结

第三章校正因子计算、测定

3．1 锥腔吸收率测定

3．2 视场同环境的辐射交换

3．3 衍射校正因子计算

3．4 长期下降倾向校正因子测定

3．5 温度变化校正因子

3．6 日地距离校正因子

3．7 本章小结

第四章 DCICAR不确定度分析

4．1 测量不确定度简介

4．2 数学模型

4．3 标准不确定度一览表

4．4 计算分量标准不确定度

4．5 标准不确定度合成、扩展不确定度

4．6 本章小结

第五章性能测试及比对

5．1 光谱范围测试

5．2 重复性测试

5．3 同世界辐射基准 WRR比对

5．4 本章小结

第六章结论

6．1 论文的主要工作进展

6．2 具有创新意义的工作

6．3 进一步研究工作

附录地面辐射基准简介

7．1 从国际单位制七个基本单位导出的单位辐射标准

7．2 WRC、WRR、WSG简介

7．3 世界辐射基准WRR同SI辐射基准的比对

7．4 IPC-IX

7．5 WRR传递方法

参考文献

攻读博士期间发表论文目录

攻读博士期间申请专利

攻读博士期间获奖

致谢

作者简介

博士学位论文原创性声明

发布时间: 2006-03-14

双锥腔互补偿型绝对辐射计（DCICAR）

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