(2) 使用和维护
总辐射的观测，应在日出前把金属盖打开，辐射表就开始感应，记录仪自动显示总辐射的瞬时值和累计总量。日落后停止观测，并加盖。若夜间无降水或无其他可能损坏仪器的现象发生，总辐射表也可不加盖。
开启与盖上金属盖应特别小心，要旋转到上下标记点对齐，才能开启或盖上。由于石英玻璃罩贵重且易碎，启盖时动作要轻，不要碰玻璃罩。冬季玻璃罩及其周围如附有水滴或其他凝结物，应擦干后再盖上，以防结冻。金属盖一旦冻住，很难取下时，可用吹风机使冻结物融化或采用其他方法将盖取下，但都要仔细，以免损坏玻璃罩。
每日上下午至少各一次对总辐射表进行如下检查和维护： ① 仪器是否水平，感应面与玻璃罩是否完好等。
② 仪器是否清洁，玻璃罩如有尘土、霜、雾、雪和雨滴时，应用镜头刷或麂皮及时清除干净，注意不要划伤或磨损玻璃。
③ 玻璃罩不能进水，罩内也不应有水汽凝结物。检查干燥器内硅胶是否变潮(由蓝色变成红色或白色)，否则要及时更换。受潮的硅胶，可在烘箱内烤干变回蓝色后再使用。
④ 总辐射表防水性能较好，一般短时间或降水较小时可以不加盖。但降大雨(雪、冰雹等)或较长时间的雨雪，为保护仪器，观测员应根据具体情况及时加盖，雨停后即把盖打开。
如遇强雷暴等恶劣天气时，也要加盖并加强巡视，发现问题及时处理。 13.3 净全辐射的观测
净全辐射是研究地球热量收支状况的主要资料。净全辐射为正表示地表增热，即地表接收到的辐射大于发射的辐射，净全辐射为负表示地表损失热量。净全辐射用净全辐射表测量。?
13.3.1 净全辐射表?
净全辐射表由感应件、薄膜罩和附件等组成（见图13.5）。
图13.5 净全辐射表
净全辐射表感应件也是由涂黑感应面与热电堆组成。但与总辐射表不同，它有上下两个感应面，两面均能吸收波长为0.3～100μm全波段辐射。热电堆两端与上下两个感应面相贴。由于上下感应面吸收的辐照度不同，使得热电堆两端产生温度差异，其输出的电动势与涂黑感应面接收的辐照度差值成正比。净全辐射表有长波与全波段两个灵敏度，其要求范围均在
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7～14μV2W2m。长波与全波段灵敏度允许误差≤15%。响应时间≤60s(99%响应)。白天(净全辐射为正值)采用全波段灵敏度，夜间(净全辐射为负值)采用长波灵敏度。
为防止风的影响和保护感应面，净全辐射表上下感应面装有既能透过短波(0.3～3μm )，又能透过长波辐射(3～100μm )的半球形专用聚乙烯薄膜罩。薄膜罩上放置橡皮密封圈，然后用压圈旋紧，使得薄膜罩牢牢固定住。
附件：有表杆、干燥器、底板、上下水准器与调节螺旋、接线柱和橡皮球等。干燥器(内
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装硅胶)装在表杆内与感应件相通，用橡皮球打气，通过干燥器即使上下薄膜罩充成半球形，并提供干燥气体，排除罩内潮气。此外还有上下两个金属盖和固定压圈用的金属环等。 13.3.2 仪器的安装、使用和维护
⑴ 安装
安装净全辐射表的架子是由台柱和伸出的长臂所组成(见图13.12)，长臂的末端固定一块比净全辐射表底座稍大的金属板或木板。安装架子时，要求台柱离地面约1.5m，长臂基本水平，方向朝南。台柱埋入地下部分要很牢固，不要因长臂末端安装仪器长期承受重量而下垂。
安装时，把表的底板用不锈螺旋固定在金属板上，使感应件伸出长臂，接线柱方向朝北。用调整螺旋将感应面调平。最后用电缆线连接记录仪，接线时要注意正负极。
⑵ 使用与维护
净全辐射表观测的是全辐射差额，不仅白天观测夜间也要观测。记录仪显示的是瞬时值、时累计量和0～24小时日总量，一般白天显示正值，夜间为负值。
净全辐射表和总辐射表一样，除每日上下午至少各检查一次仪器状态外，夜间还应增加一次检查。每次检查和维护的内容如下：
① 感应面是否水平。
② 薄膜罩是否清洁和呈半球凸起。罩外部如有水滴，应用脱脂棉轻轻抹去，若有尘埃、积雪等，可用橡皮球打气，使罩凸起并排除湿气。
薄膜罩通常每月更换一次，风沙多、大气污染严重或紫外光强易使聚乙烯老化的地区，要增加更换次数。
更换薄膜罩时要用专用工具(金属环)把压圈旋下，取下橡皮密封圈与旧罩，然后换上新罩，放上密封圈，再用专用工具把压圈旋紧。换罩时如发现密封圈老化或损坏应同时更换，更换时注意不要弄脏或碰坏黑体。如果感应面有脏物，要用橡皮球清除，不要用刷子等硬物去清除。
③ 遇有雨、雪、冰雹等天气时，应将上下金属盖盖上，加盖条件同总辐射表，稍大的金属盖在上，以防雨水流入下盖内。降大雨时应另加防雨装置。降水停止后，要及时开启。
由于薄膜罩密封性能不好或金属盖盖得不紧，大雨时，常把感应面弄湿，使得仪器短路或出现负值，应及时把仪器烘干或换上备份表。
④ 要注意观测结果的正负值。正常天气净全辐射夜间为负值，日出后1～2小时升为正值至中午为最大，日没前1～2小时又转为负值。如果出现相反情况，可能仪器的正负极接错。
⑤ 干燥剂失效要及时更换。
⑥ 注意保持下垫面的自然和完好状态。平时不要乱踩草面，降雪时要尽量保持积雪的自然状态。
净全辐射表出现的故障和处理方法与总辐射表基本相同。但最常见的故障是薄膜罩漏水使得感应面潮湿，造成记录出错。因此，气象站要备足薄膜罩与橡皮垫圈及时更换，保持好密封性。
13.3.3 辐射作用层状态的观测
有净全辐射或反射辐射观测项目的气象站，应观测作用层状态。
作用层状态的观测地点为净全辐射表支架下的观测场地面。每天地方平均太阳时9时左右观测辐射作用层状态。
作用层状态由作用层情况的十位数码和作用层状况的个位数码组成的两位编码表示（见表13.1），记录在备注栏靠日期一边栏内。例如：枯草上降新雪记“14”。
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表13.1 作用层状态编码表
十位数码 0 1 2 3 4 5 作用层情况 青草 枯（黄）草 裸露粘土 裸露沙土 裸露硬（石子）土 裸露黄（红）土 个位数码 0 1 2 3 4 5 6 7 作用层状况 干燥 潮湿 积水 泛碱（盐碱） 新雪 陈雪 溶化雪 结冰 13.4 太阳直接辐射的观测
测量垂直太阳表面(视角约0.5°)的辐射和太阳周围很窄的环形天空的散射辐射称为太阳直接辐射。太阳直接辐射是用太阳直接辐射表(简称直接辐射表或直射表)测量。 13.4.1 直接辐射表
直接辐射表由进光筒、感应件、跟踪架(赤道架)及附件组成（见图13.6）。
图13.6 直接辐射表
⑴ 进光筒的孔径角
直接辐射表孔径大小由半开敞角α和斜角β来定义 (见图13.7)。
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α=tg (R/d) (13.9)
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β=tg〔(R-r)/d〕 (13.10) 式中，R：进光前孔半径；r:接收器半径；d：前孔到接收器的距离。
图13.7 进光筒α、β角的几何尺寸 图13.8 露光孔张角与接收辐射的关系
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图13.8中，β角内的天空区域1的辐射能照射到全部感应面上，来自区域2和3的辐射只能照射到部分感应面上，它们的交界处圆周上的辐射正好只能照射感应面积的一半；区域3外的辐射则完全不能进入仪器。
⑵ 进光筒是一个金属圆筒，为使感光面不受风的影响，同时又减少管壁的反射，筒内有几层涂黑的光栏，光栏的坡度使得进入光筒的半开敞角为2.5°～5.5°，为保证筒内清洁，筒口装有石英玻璃片。进光筒前有一金属箍用来安放各种滤光片，筒内装有干燥气体以防止产生水汽凝结物。为了对准太阳，进光筒两端分别固定两个固定圆环，筒口圆环上有一小孔，筒末端白色圆盘有一黑点，小孔和黑点的连线与筒中轴线相平行。如果光线透过小孔落在黑点上，说明进光筒已对准太阳。
⑶ 感应件是仪器的核心部分，由感应面与热电堆组成。安装在光筒的后部。当光筒对准太阳，黑体感应面吸收太阳直射增热，使得热电堆产生温差电动势，由导线输出。仪器灵敏
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度约为7～14μV2W2m，响应时间为35s左右(99%响应)。
⑷ 跟踪架是支撑进光筒使之自动准确跟踪太阳的一种装置，常用的跟踪架有时钟控制、直流电机控制和全自动三种形式：
① 时钟控制跟踪架：实际为一石英钟。信号发生器及电源部分一般安在室内，用导线与跟踪架上的钟机联接，钟机操纵输出轴带动进光筒跟踪太阳，跟踪精度为±1°/日(相当4分钟/日)。
这种跟踪架由于每天不停地转动，使得进光筒上两根输出线容易缠绕，发现缠线后，应在不观测时(日落后)，松开进光筒的固定螺旋，向相反方向转动，直至导线完全放松为止，再拧紧固定螺旋。
② 直流电机控制跟踪架：单片计算机和电源部分用导线与跟踪架上的直流电机相联接，单片机控制电机从而推动进光筒跟踪太阳，每日准确转动一圈。
以上二种跟踪架也称赤道架。
③ 全自动跟踪架：它由机械主体、控制箱与电缆线等构成。机械主体安在室外，由准光筒、固定直射表用的架子、电机、转动轴、底座等组成（见图13.9）。该仪器以单片计算机为控制核心，采用传感器定位和太阳运行轨迹定位两种自行切换的跟踪方式，弥补了赤道架跟踪的缺点，具有全自动、全天候、跟踪精度高(±0.2°)、不绕线等特点，是辐射仪器的主要跟踪装置。
图13.9 全自动太阳跟踪器外观图
跟踪的原理是利用单片计算机的软件(每天日出至日落每一时刻的太阳高度角与方位角参数)控制电机转动，带动准光筒跟踪太阳。此外，准光筒内均匀安装有四个光敏传感器，当准光筒跟踪太阳稍有偏差时，筒内的四个传感器接收到阳光信号就不相同，从而驱动准光筒
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自动瞄准太阳。使得装在架子上的直接辐射表进光筒准确对准太阳。这种装置可带动多台直接辐射表，以及散射辐射表上的遮光板跟踪太阳。
机械主体安在牢固的台架上，调好水平、方位后将底座固定。用时角、赤纬、传感器三根电缆将机械主体与室内的控制箱联接。调整控制箱内参数：时间(年、月、日、时、分、秒)和经纬度与本站的实际时间、经纬度相一致。调整后，一般不再需要人工干预。接通电源后，由计算机控制可以自动搜寻太阳位置，并自动选择合理跟踪方式，对太阳进行全自动跟踪。日落6分钟后装置自动返回初始位置。下一日出前6分钟仪器将自动运行到适当位置，开始新的跟踪过程。
⑸ 附件：包括仪器底座(刻有南北方位线)、水准器与调整螺旋、进光筒帽盖与外罩等。 13.4.2 仪器的安装、使用和维护
⑴ 安装
直接辐射表安装在专用的台柱上，专用台柱的要求和安装方法与总辐射表基本相同。 直接辐射表跟踪太阳的准确度与仪表安装是否正确关系极为密切，安装时必须对准南北向、纬度、调整水平以及观测时的赤纬和时间。
① 调整、对准南北向。表底座方位线对准南北向是非常重要的。对准南北向，首先必须测定南北线。测定南北线的主要方法如下：
经纬仪法：真太阳时正午，用经纬仪(通过深色玻璃)观测太阳，然后降低物镜到水平面一点，这一点与观测点相连，即南北线并在仪器台柱上画出南北线。
在晴朗夜晚用经纬仪测北极星的方法也可确定南北线。 铅垂线法：这是较常用的一种方法。在真太阳时正午，用铅垂线观测其投影(当地子午线)，使仪器底座上的南北方位线与其重合，尽可能达到±0.25°以内。应用铅垂线对方位时，应先算出当地当日真太阳时正午对应的北京时间(钟表时间)。
例如某站(106°29′58″E) 6月28日测南北线，当日真太阳时正午相当于北京时间的计算方法是：
真太阳时(TT) =地平时(TM)+时差(EQ)
=北京时(Cr)±经度时差(LC)+时差(EQ) 经度差=120°-106.5°=13.5°
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经度时差(LC)=13.5°34分/度=54分=0
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106°在120°以西，因此，LC=-0，6月28日查附录7（表7.1），时差(EQ)=-0
5403
12(TT)=北京时(Cr)-0-0
035457
北京时=12+0+0=12
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因此，必须使北京时12这一时刻的铅垂线投影与仪器底座的南北线重合，说明南北线对准。
对方位往往不是一次能对好的，反复几次对准后，初步将底座固定。
② 调整对准纬度（全自动跟踪架例外)。松开纬度刻度盘上的螺旋，转动刻度盘对准当地纬度(准确至0.1°)然后再固定。
③ 调整水平。用三个水平调整螺旋调整，使水准器气泡位于中央。
方位、纬度、水平调整好后，再将仪器牢固地固定在台架上。仪器安装完成后，转动进光筒对准太阳(光点恰好落在瓷盘黑点中央)。这时仪器的赤纬与时间指针应指在当时的太阳赤纬和时间(真太阳时)上，但往往有一定差别，这是由于制造仪器时刻度误差等原因造成的。?直射表安装好后，应试跟踪太阳一段时间，检查其是否准确，否则，应反复调整，直到准确为止(一天跟踪误差＜1光点约4分钟)。
⑵ 使用和维护
直接辐射表与其它辐射表相比，不仅感应件要灵敏，而且还要跟踪准确，才能获得准确的直接辐射。要保持在任何天气条件下常年不断地、准确可靠地跟踪太阳是不容易的，因此
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