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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

气象学和气候学中的辐射及其物理过程是大气物理学中的一个重要组成部分,也是诸如生物科学、环境科学、 材料科学等学科研究的必备要素,因此,科学地研究和观测气象辐射是现今科学技术的重要内容。气象辐射观测仪器作为气象辐射观测的工具,是取得气象辐射要素的惟一途径,可用于同时测量太阳直接辐射、天空散射辐射、地面反射辐射或太阳总辐射等辐射量。其中,通过直接辐射测量可得到各个波长的大气光学厚度,由它可计算出大气浑浊度。测量太阳直接辐射和天空光角散射特性的光谱特性,可以较好地了解大气中气溶胶粒子的平均尺寸谱,从而可以计算出大气中水气、臭氧以及氮氧化物等污染气体分子在整个大气层中的总含量, 反演出气溶胶 粒子谱和光学特性等参数,因此太阳辐射计是大气光学、气象研究和空气污染监测 的一种很好的仪器. 利用太阳辐射计测量太阳直接辐射的光谱特性,通过相关计算和分析得到在中分辨率成像光谱仪定标过程中的大气有效透过率。另外,在定标时,用成像光谱仪对一组不同反射率 的标准反射率板进行测量,可得到不同的反照率和对应的信号输出,结合以上数据,使用线性回归就可得到定标方程中的定标系数.

太阳辐射照射到涂黑材料后被吸收，引起温度升高，参照未辐射材料的温度变化，通过热电堆来感应太阳辐射，并完成辐射计的设计，基本能够检测太阳辐射。以综合运用所学理论知识和技能，进行实际技能的训练。

国内外研究现状

目前国内比较具有代表性的太阳辐射计就是由中科院安徽光学精密机械研究所大气光学研究室研制的dtf系列太阳辐射计。

2. 研究的基本内容

利用单片机、模数转换器、放大器、传感器等进行太阳辐射计的设计。传感器部分采用多个热电偶串联组成的热电堆来实现，以提高热电偶的灵敏度。热电堆受太阳辐射后，其温度升高产生热电势，通过放大、模数转换等进行温度及温差检测，通过电路调试、软件设计实现检测，取得太阳辐射检测数据。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：收集整理相关文献，熟练掌握与本设计相关的stm32单片机、模数转换器、放大器和传感器。热电堆受太阳辐射后，温度升高产生热电势，通过放大、模数转换等进行温度及温差检测，通过电路调试、软件设计实现检测，取得太阳辐射检测技术。制作一个由感应面，热电堆，薄膜铂电阻组成的传感器。利用模数转换器ad9974的可编程增益放大器，对微弱热电势信号进行放大，得到ad转换值求出电路中的热电动势e。从而求出传感器探头因吸收太阳辐射产生的温度差。最后用bp神经算法对采集的数据进行拟合，得到拟合公式，最后求出太阳辐射值。

进度安排

2.20～2.28：写开题报告。

4. 参考文献

[1] 孔令铭. 基于stm32的太阳总辐射仪的设计.南京信息工程大学硕士论文，2016

[2] 孔令铭. 太阳总辐射计的设计. 测控技术.2016，35（01）：p9-11

[3] 牛雅迪，刘清惓，曹鸿霞，宿恺峰.热电堆型总辐射传感器设计与温漂误差修正. 电子技术应用，2017,第9期