（烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站,石河子市，832000） 樊新燕

太陽輻射能是地球大氣最重要的能量來源，自20世紀(jì)50年代，我國就開始太陽輻射觀測(cè)工作，上世紀(jì)90年代新型輻射儀器投入使用，2006年烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站建成氣象輻射觀測(cè)一級(jí)站，開始太陽總輻射、散射輻射、太陽直接輻射、反射輻射和凈全輻射5個(gè)要素的觀測(cè)。儀器性能處于良好狀態(tài)是獲取具有代表性、準(zhǔn)確性和比較性的輻射數(shù)據(jù)的前提，本人根據(jù)該站太陽輻射儀器的運(yùn)行情況，總結(jié)了輻射儀器的日常使用維護(hù)、常見故障排除思路等，供廣大業(yè)務(wù)工作人員參考和借鑒。

1 輻射儀器的日常使用和維護(hù)

1.1 總輻射表的使用和維護(hù)

總輻射的觀測(cè)，在日出前把金屬蓋打開，輻射表就開始感應(yīng)，記錄儀自動(dòng)顯示總輻射的瞬時(shí)值和累計(jì)總量。日落后停止觀測(cè)，并加蓋；若夜間無降水或無其它可能損壞儀器的現(xiàn)象發(fā)生，總輻射表也可不加蓋。

開啟或蓋上金屬蓋應(yīng)特別小心，要旋轉(zhuǎn)到上下標(biāo)記點(diǎn)對(duì)齊，才能開啟或蓋上。由于石英玻璃罩貴重且易碎，操作時(shí)動(dòng)作要輕。冬季玻璃罩及其周圍如附有水滴或其它凝結(jié)物，應(yīng)擦干后再蓋上，以防結(jié)冰。金屬蓋一旦凍住，很難取下時(shí)，可用吹風(fēng)機(jī)使凍結(jié)物融化后將蓋取下，但要仔細(xì)，以免損壞玻璃罩?？傒椛浔矸浪阅茌^好，一般短時(shí)間或降水較小時(shí)可以不加蓋?？傒椛浔硪竺績赡晷?zhǔn)一次，硅膠由藍(lán)色變成紅色或白色判斷為已變潮。受潮的硅膠，可在烘箱內(nèi)烤干變回藍(lán)色后再使用。每日上、下午至少各一次對(duì)總輻射表進(jìn)行如下檢查和維護(hù)：

（1）儀器是否水平，感應(yīng)面與玻璃罩是否完好；（2）熱電堆表面色澤和質(zhì)地是否均勻；

（3）儀器是否清潔，玻璃罩如有灰塵、露、霜、霧水、雪和雨水時(shí)，應(yīng)用鏡頭刷或麂皮及時(shí)清除干凈，注意不要?jiǎng)潅蚰p玻璃罩；

（4）玻璃罩不能進(jìn)水，罩內(nèi)也不應(yīng)有水汽凝結(jié)物；

（5）干燥器內(nèi)硅膠是否變潮，否則要及時(shí)維護(hù)或更換；

（6）降大雨、雪、冰雹或較長時(shí)間的雨雪，應(yīng)根據(jù)具體情況及時(shí)加蓋，雨停后即把蓋打開；

（7）遇強(qiáng)雷暴等惡劣天氣時(shí)，應(yīng)加蓋并加強(qiáng)巡視，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

1.2 散射輻射表的使用和維護(hù)

散射輻射表的使用與維護(hù)基本同總輻射表。日出前，轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿調(diào)整螺旋，將遮光環(huán)按當(dāng)日赤緯調(diào)在標(biāo)尺相應(yīng)的位置上（有時(shí)也可幾天調(diào)整一次），使遮光環(huán)全天遮住太陽直接輻射。每日上、下午巡視一次，檢查遮光環(huán)陰影是否完全遮住儀器的感應(yīng)面與玻璃罩，否則應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

平時(shí)要經(jīng)常保持遮光環(huán)部件的清潔和絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。發(fā)現(xiàn)絲桿有灰塵或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活時(shí)，尤其是風(fēng)沙過后，要用汽油或酒精將絲桿擦凈。若較長時(shí)間不使用，應(yīng)將遮光環(huán)取下或用罩蓋好，以免絲桿和有關(guān)部件銹蝕。長時(shí)間使用遮光環(huán)，當(dāng)圈環(huán)顏色（外白內(nèi)黑）褪色或脫落時(shí)，應(yīng)重新上漆。

1.3 直接輻射表的使用和維護(hù)

直接輻射表與其它輻射表相比，不僅感應(yīng)件要靈敏，而且還要跟蹤準(zhǔn)確，才能獲得準(zhǔn)確的直接輻射。要保持在任何天氣條件下常年不斷地、準(zhǔn)確可靠地跟蹤太陽是不容易的，因此要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。

用直接輻射表進(jìn)行連續(xù)記錄時(shí)，需要防雨、雪等。例如，通常用石英制作的光學(xué)窗置于儀器的前端。必須注意保證光學(xué)窗的清潔，并且在其內(nèi)表面不能出現(xiàn)凝結(jié)物。每天早上日出前，應(yīng)檢查進(jìn)光筒石英玻璃窗是否清潔，如有灰塵、水汽凝結(jié)物應(yīng)及時(shí)用軟布擦凈。跟蹤架要精心使用，切勿碰動(dòng)進(jìn)光筒位置，每天上下午至少各檢查一次儀器跟蹤狀況（對(duì)光點(diǎn)），遇特殊天氣要經(jīng)常檢查。如有較大的降水、雷暴等惡劣天氣不能觀測(cè)時(shí)，要及時(shí)加蓋。轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)光筒對(duì)準(zhǔn)太陽，一定要按操作規(guī)程進(jìn)行，絕不能用力太大，否則容易損壞電機(jī)。直接輻射表每月檢查的內(nèi)容和總輻射表基本相同，除檢查感應(yīng)面、進(jìn)光筒內(nèi)是否進(jìn)水、接線柱和導(dǎo)線的連接狀況外，重點(diǎn)應(yīng)檢查儀器安裝與跟蹤太陽是否正確。

1.4 反射輻射表的使用和維護(hù)

反射輻射表的使用、維護(hù)和一般性檢查與總輻射表相同。

1.5 凈全輻射表的使用和維護(hù)

凈全輻射表觀測(cè)的是全輻射差額，不僅白天觀測(cè)，夜間也要觀測(cè)。凈全輻射表和總輻射表一樣，除每日上、下午至少各檢查一次儀器狀態(tài)外，夜間還應(yīng)增加一次檢查。每次檢查和維護(hù)的內(nèi)容如下：

（1）感應(yīng)面是否水平。

（2）薄膜罩是否清潔和呈半球凸起。罩外部如有水滴，應(yīng)用脫脂棉輕輕抹去，若有塵埃、積雪等，可用橡皮球打氣，使罩凸起并排除濕氣。薄膜罩通常每月更換一次，風(fēng)沙多、大氣污染嚴(yán)重或紫外光強(qiáng)易使聚乙烯老化的地區(qū)，要增加更換次數(shù)。更換薄膜罩時(shí)要用專用工具（金屬環(huán)）把壓圈旋下，取下橡皮密封圈與舊罩，然后換上新罩，放上密封圈，再用專用工具把壓圈旋緊。換罩時(shí)如發(fā)現(xiàn)密封圈老化或損壞應(yīng)同時(shí)更換，更換時(shí)注意不要弄臟或碰壞黑體。如果感應(yīng)面有臟物，要用橡皮球清除，不要用刷子等硬物去清除。

（3）遇有雨、雪、冰雹等天氣時(shí)，應(yīng)將上下金屬蓋蓋上，加蓋條件同總輻射表，稍大的金屬蓋在上，以防雨水流入下蓋內(nèi)。降大雨時(shí)應(yīng)另加防雨裝置。降水停止后，要及時(shí)開啟。

由于薄膜罩密封性能不好或金屬蓋蓋得不緊，大雨時(shí)，常把感應(yīng)面弄濕，使得儀器短路或出現(xiàn)負(fù)值，應(yīng)及時(shí)把儀器烘干或換上備份表。

（4）要注意觀測(cè)結(jié)果的正負(fù)值。正常天氣條件下，凈全輻射夜間為負(fù)值，日出后1～2h升為正值至中午為最大，日落前1～2h又轉(zhuǎn)為負(fù)值。如果出現(xiàn)相反情況，可能儀器的正負(fù)極接錯(cuò)。

（5）干燥器固定應(yīng)牢固、密封，失效要及時(shí)更換。

（6）注意保持下墊面的自然和完好狀態(tài)。平時(shí)不要亂踩草面，降雪時(shí)要盡量保持積雪的自然狀態(tài)。

凈全輻射表的故障和處理方法與總輻射表基本相同。但最常見的故障是薄膜罩漏水使得感應(yīng)面潮濕，造成記錄出錯(cuò)。因此，要備足薄膜罩與橡皮墊圈及時(shí)更換，保持好密封性。

2 輻射儀器常見故障及排除思路

2.1 某一項(xiàng)輻射數(shù)據(jù)異常、錯(cuò)誤或缺測(cè)時(shí)如何排除故障

解決方法：

（1）檢查傳感器安裝、維護(hù)是否正常；

（2）檢查線路是否有接觸不良、短路、斷路，接線是否正確，插頭是否松動(dòng)，屏蔽線、地線是否起作用；

（3）測(cè)量輸出信號(hào)，若傳感器故障或性能下降，更換備份傳感器；

（4）測(cè)量、排查分采相應(yīng)信號(hào)防雷器是否正常，若故障則修復(fù)或更換分采相應(yīng)信號(hào)防雷器；

（5）檢查測(cè)量分采相應(yīng)通道是否故障，如果通道故障，修復(fù)或更換備份分采。

2.2 全部輻射數(shù)據(jù)異常、錯(cuò)誤或缺測(cè)時(shí)，如何排除故障？

解決方法：

（1）檢查分采供電是否正常；

（2）檢查分采至主采CAN總線是否有接觸不良、短路、斷路，插頭是否松動(dòng)，屏蔽線、地線是否起作用；

（3）檢查分采是否故障，如果故障，進(jìn)行修復(fù)或更換備份分采；

（4）測(cè)量、排查分采信號(hào)防雷器是否正常，若故障則修復(fù)或更換信號(hào)防雷器。

3 要素值不正常時(shí)的處理方法

3.1 時(shí)曝輻量缺測(cè)的處理

輻射自動(dòng)觀測(cè)儀出現(xiàn)故障時(shí)，采用精度高的毫伏表（四位半）進(jìn)行測(cè)量，即將輻射表與毫伏表聯(lián)接，在每個(gè)地平時(shí)正點(diǎn)讀出毫伏表的電壓值V。

（1）利用正點(diǎn)時(shí)輻照度計(jì)算；

（2）利用前后兩時(shí)次的曝輻量內(nèi)插計(jì)算。

3.2 特殊性情況下的觀測(cè)記錄處理

出現(xiàn)降水和沙塵天氣時(shí)，按如下情況處理：

（1）為保護(hù)儀器，降水強(qiáng)度大，輻射表加蓋時(shí)，輻照度按“0”，對(duì)應(yīng)時(shí)段的曝輻量記錄為0.00；

（2）出現(xiàn)強(qiáng)沙塵暴或特強(qiáng)沙塵暴時(shí)，輻射表加蓋，對(duì)應(yīng)時(shí)段的曝輻量記錄為缺測(cè)，即“-”；

（3）若因降水影響，總輻射日曝輻量為0.00，反射輻射日曝輻量也為0.00時(shí)，日反射比記錄為缺測(cè)，即“-”。

3.3 靈敏度出錯(cuò)誤時(shí)記錄的處理方法

實(shí)際工作中，出現(xiàn)過輸錯(cuò)靈敏度K或輻射表信號(hào)輸入插頭相互插錯(cuò)的現(xiàn)象，造成觀測(cè)記錄錯(cuò)誤。只要知道出錯(cuò)的時(shí)間段及正確與錯(cuò)誤的K值，可以把錯(cuò)誤記錄改正。設(shè)E0、E1分別為正確與錯(cuò)誤的輻射量；K0、K1分別為正確與錯(cuò)誤的靈敏度。則可下列用公式

例：某站7月初換總輻射表時(shí)，誤將正確靈敏度9.50，輸錯(cuò)為8.50。月底發(fā)現(xiàn)，時(shí)曝輻量H'g的正確值應(yīng)為:H'g=Hg×8.50/9.50，式中H'g為錯(cuò)誤的時(shí)曝輻量值。

4 結(jié)語

在日常業(yè)務(wù)工作中，觀測(cè)員應(yīng)按要求使用維護(hù)儀器，以減少儀器故障的發(fā)生；儀器發(fā)生故障時(shí)，不要慌張，按照排除故障的思路，逐項(xiàng)檢查，就能快速排除故障；此外，觀測(cè)員還要熟練掌握測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定，正確處理故障期間的異常數(shù)據(jù)，以確保輻射數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)可用性。