太阳能资源观测用气象传感器研制.PDFVIP

公益性行业（气象）科研专项项目成果信息快递 太阳能资源观测用气象传感器的研制 【项 目 编 号】GYHY201006043 【研 究 周 期】2010 年 9 月 1 日—2013 年 3 月 31 日 【国 拨 经 费】249 万元 【项目负责 人】孙立新 【项目骨干成员】徐毅刚、吕文华、张国玉、闫加俊、顾平月、杨科三、边泽强、 刘石等 【项目承担单位】江苏省无线电科学研究所有限公司 【项目协作单位】长春理工大学，中国气象局气象探测中心 【主要研究成果】 本项目完成了具有自主知识产权、主要性能指标符合 CIMO 指南及 ISO9060 标准的一级总辐射表和直接辐射表，同时研制了与国外同类型性能相当的长波辐 射表、光电辐射表以及旋转遮光式太阳能测量系统；研制了多功能辐射传感器实 验室检测设备，为传感器的日常质量控制以及性能的持续提高提供测试保障；研 制了自动太阳跟踪器以及对相应的数据采集系统进行改进和完善。在上述研究 成果的基础上，通过系统集成，开发了 WUSH-SOLAR 系列太阳能资源观测站和 WUSH-RS 型辐射观测站。2014 年经国家气象局气象探测中心现场测试，上述各项 研究成果其技术指标达到任务书的要求。 通过本项目的实施，使我国在辐射传感器的研究、生产、应用领域，技术水 平达到国内领先、国际先进，为我国开展太阳辐射观测业务提供技术和设备保障。 本项目的特色和创新点在于：  采用基于seebeck效应的新型热电感应器件研制了热电辐射表系列，具有响 应时间快、零点偏移小、线性度好的特点；  直接辐射表采用窗口加热技术，根据环境温度自动控制加热，防止窗口结露 结霜，具有功耗低、效率高的特点；  基于大气传输理论，通过对温、湿、气压、大气质量等多要素修正算法研究， 开发了旋转遮光式太阳能测量系统。 本项目解决的关键技术包括：  基于理想朗伯体特性的漫射材料矫正光电辐射表余弦响应误差的技术 研究了光在漫射材料的透射特性和散射特性的空间分布，采取多种技术手 1 公益性行业（气象）科研专项项目成果信息快递 段，降低了光电辐射表的余弦响应误差。  光合有效辐射光谱修正及其控制技术 通过光谱修正技术，研制了光合有效辐射表的滤光片，光谱选择性误差小于 5%，带外响应小于 10%，达到国外同类产品的技术水平。  基于负温度系数特性热敏电阻的热电辐射传感器温度补偿技术 开发了一种实时温度补偿技术，通过具有负温度系数特性的热敏电阻，产生 与环境温度变化相反的特性曲线，校正温度响应误差。  基于薄膜沉积法的黑体感应面生长技术 开发了一种黑体感应面的沉积生长工艺，形成一种多维度、多腔体的光学微 陷阱结构，具有光谱吸收率高、光谱选择性小、耐候性强的特点。  大口径超半球等厚石英球罩的先进光学加工技术 开发了一种三维坐标采集系统，对石英坯料建立三维模型，预先计算切削量， 采用先进的现代光学冷加工工艺，实现了大口径、超半球、全等厚石英球罩的规 模化生产。  利用双层球罩矫正总辐射表方向性响应误差技术 建立了总辐射表的光学模型，研究了方向性响应误差的产生原理，建立了球 罩的光学质量与方向性响应误差的经验公式，矫正了方向性响应误差。  基于高阻区熔硅的宽光谱、大透射比的红外入射窗口技术 基于一种特殊的高阻区熔硅的红外光谱特性，开发了一种适合于长波辐射表 的入射窗口，光谱范围为 4.5μm~40μm，具有宽光谱、大透射比、高截止深度 的特点。  太阳模拟器及其控制系统的总体优化设计技术 通过对太阳模拟器光学系统和多维智能旋转工作台的总体优化设计，解决了 气象用太阳模拟器室内模拟太阳光的要求。  开发了基于光电跟踪模式与日历跟踪模式双模式跟踪技术的全自动太阳跟 踪器 开发了一种基于四象限跟踪模式与日历跟踪模式的双跟踪模式的自动太阳 跟踪器，采用齿轮传动和蜗轮蜗杆传动二级减速机构，保证了跟踪器的传动精度。  基于先进电子测量、数据传输和系统控制技术，开发了系列太阳能资源观测 站 开发了 WUSH-SOLAR1000 系列太阳能资源观测站，满足多要素、多传感器、 多状态、自动观测的需要，具有高可靠性、高准确性、易维护、易扩展等特点， 符合中国气象局发布的《太阳能资源观测站功能规格需求书》的技