Термоэлектрический балансомер Янишевского

Балансомер служит для определения разности излучения, приходящего на деятельную поверхность в виде суммарной радиации, и собственного излучения этой поверхности. В отличие от вышеупомянутых актинометрических приборов, у балансомера две приемных поверхности. Одна из них, обращенная к небосводу, воспринимает суммарную радиацию Q вместе с излучением атмосферы Е_а. Приемник, обращенный в сторону деятельной поверхности, воспринимает отраженную коротковолновую радиацию R_к, земное излучение Е_з и часть отраженной радиации R_д, пришедшей от атмосферы и окружающих предметов. Таким образом, радиационный баланс В вычисляют по формуле

В = (Q + E_а) – (E_з + R_к).

Балансомер представляет собой круглую пластину 1 с квадратным вырезом в центральной части 48х48 мм, в который помещен приемник радиации, изготовленный следующим образом (рис. 2.6).

Приемной поверхностью прибора служат две одинаковые пластинки из тонкой медной фольги, покрывающие верхний и нижний приемники. Наружные поверхности этих пластин зачернены специальным черным лаком, поглощающая способность которого близка к поглощающей способности абсолютно черного тела. К внутренней стороне пластин приклеены 10 термоэлектрических батарей, каждая из которых представляет из себя медный брусочек 3, обвитый тонкой металлической полоской 4 из константана (рис.2.6, б). Половина каждого витка посеребрена, и место окончания серебряного слоя служит термоспаем, а каждый брусочек термобатареей, которые последовательно соединены между собой. На каждом брусочке намотано 50 витков, и таким образом в приборе находится 500 термоспаев.

Четные спаи батарей испытывают тепловое воздействие одной пластинки, нечетные – другой. Разность температур пластинок пропорциональна разности потоков приходящей и уходящей радиации. Для затенения прибора от прямой радиации служит экран 5, закрепленный шарниром 6 через легкую трубку 7. В нерабочем состоянии прибор закрывается защитным чехлом 8.

Рис.2.6. Балансомер термоэлектрический:

а-внешний вид;

б-отдельная термобатарея

Показания прибора довольно значительно зависят от скорости ветра, т. к. приемные поверхности его незащищены. Поэтому в непосредственной близости от стойки с гальванометром, на расстоянии 0,5-1,0 метра устанавливается шест высотой 2,3 метра, на конце которого крепится ветроизмерительный прибор (анемометр Фусса или ручной анемометр АРИ-49), по показаниям которого вводятся добавочные поправки.

Принцип действия балансомера основан на том, что разность температур верхней и нижней пластин балансомера (и, следовательно, силы тока в цепи термобатареи) пропорциональна измеряемой величине радиационного баланса. Прибор градуируется по методу солнце-тень: разность показаний затененного и незатененного балансомеров сравнивается с показаниями актинометра.

Поскольку приемные поверхности балансомера всегда обдуваются ветром, переводной множитель оказывается зависящим от скорости ветра. Поэтому необходимо для каждого экземпляра прибора определять зависимость переводного множителя от скорости ветра, что может быть осуществлено как в лабораторных, так и в естественных условиях. Иногда при обработке показаний балансомеров принимают во внимание такие факторы, как неодинаковость чувствительности верхней и нижней сторон балансомера, различие в чувствительности для коротковолновой и длинноволновой радиации и некоторые другие.