一种多导管式球形防辐射罩

技术领域

本发明涉及气象仪器的技术领域，具体涉及一种多导管式球形防辐射罩。

背景技术

大气温度是进行气温变化预测、气候监测诊断、高精度数值预报与气象灾害预警等相关科学研究的基础信息，大气科学研究、碳税和减排量的估算等均对大气温度的观测精度有较高的需求。然而现有的温度传感器由于太阳直接辐射、散射辐射、下垫面反射辐射和长波辐射等，会导致其测量值高于大气真实温度，辐射误差可达1℃甚至更高，难以满足地表气温高精度的观测需求。目前地面气象站通常将温度传感器放置在防辐射罩内，以防止由于过度动量传递和强风期间悬浮在气流中的物体以及其他外部影响造成机械损伤，也可保护传感器表面防止微粒物质的积累和形成生物膜改变传感器的物理特性，同时可以阻挡太阳辐射对测温探头的直接照射，减小辐射误差。Richardson提出了一种具有抛物线截面的Gill防辐射罩优化结构，一定程度上提升了通风量。为进一步优化结构，又提出一种顶层大，中部较小，底部能阻挡下垫面反射辐射的结构，但未量化新结构的辐射误差。为降低从叶片缝隙进入百叶箱内部的辐射对传感器的热污染，Perry提出在百叶箱内部涂覆黑色涂层，但对于辐射误差影响甚微。

一个良好的防辐射罩设计，不仅应该使得到达温度传感器探头表面的太阳辐射尽可能的小，也应该使得温度传感器探头周围的气流速度尽可能的大，最终目的都要减小辐射误差，提高传感器精度。但这两种设计要求存在矛盾，给防辐射罩性能的提高带来了困难。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种多导管式球形自然通风防辐射罩，可以增加温度传感器探头周围的气流速度，减少由太阳直接辐射引起的温度升高对温度传感器探头的影响，可以更好的减小误差，获得更加精确的温度值。

本发明的技术方案是：一种多导管式球形防辐射罩，包括球形状的导流罩及均布安设在导流罩外壁上的若干根导流管道；

所述的导流罩为侧面不完全封闭的空心球体；在所述导流罩的水平侧壁上设有若干个固定口；

所述的导流管道包括气流入口和气流出口两个端口；

所述导流管道的气流出口与导流罩上的固定口固定相连接。

所述的导流罩上的固定口的直径与所述导流管道的气流出口的直径相同。

所述固定口与导流管道的数量相等、且两者之间的位置一一对应。

所述的导流管道呈圆台状，所述导流管道的气流入口的直径大于气流出口的直径。

所述的导流罩和导流管道采用银、铜、铝或其他高反射率的材料；

在所述导流罩和导流管道的外壁均涂设有银、镍、铝或其它高反射的反光材料涂塑层。

在所述导流罩的内壁上涂设有黑色的防反射层。

所述导流管道的气流入口和气流出口呈圆形状。

在所述导流罩的内部安设有温度传感器，所述温度传感器的传感器探头安设于导流罩内截面的中心位置；

其中，所述气流出口的直径大于温度传感器的直径。

本发明的有益效果是：1、多导管式球形防辐射罩包括1个球形导流罩，所述导流罩为球形，此结构能有效引导自然风在罩内流通，增强导流罩周围气流速度，同时可有效减少各个角度的太阳辐射以及下垫面的反射辐射；2、球形导流罩处于几乎全封闭状态，可保护其中传感器不受雨雪等恶劣天气的破坏，或避免悬浮在气流中的物体以及其他外部影响造成机械损伤，也可保护传感器表面防止微粒物质的积累改变传感器的物理特性；3、防辐射罩包括多根圆台形导流管道，所述导流管道设置在导流罩四周，可以增强导流罩内的气流流通，使测得的温度具有良好的时效性，从而能够更好的降低辐射误差；4、圆台形导流管道呈外圆半径大，内圆半径小的形状，可以有效阻挡空气中大颗粒状物体飘入导流罩中，从而影响传感器精度；同时有多根管道，即使其中几根被堵住，其他几根也可继续发挥作用；5、可在导流罩内放有温度传感器探头，由于导流罩的保护作用，也可使得温度传感器探头受辐射热污染影响较小，导流罩内表面涂有黑色防反射层，也可有效防止进入导流管道的太阳光反射到温度传感器探头上对探头造成辐射热污染，可有效降低辐射和升温误差；

本发明可将温度传感器的辐射误差降低至0.05℃量级，而基于传统百叶箱和自然通风防辐射罩的温度传感器的辐射误差高达1℃量级，可见，本申请涉及的防辐射罩降低了辐射误差；与传统防辐射罩相比，本发明涉及的防辐射罩体积较小、重量较小、可降低成本，结构相对简单，易于加工制造、维护安装和清洁，多个通风管道的设计使得防辐射罩在有通风管道损坏或者堵住的情况下仍然能正常工作，防辐射罩的可靠性高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图1的俯视图；

图中1是导流罩、2是导流管道。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图所述；一种多导管式球形防辐射罩，包括球形状的导流罩1及均布安设在导流罩1外壁上的若干根导流管道2；所述的导流罩1为1个球形状；此结构能有效引导自然风在罩内流通，增强导流罩1周围气流速度，同时可有效减少各个角度的太阳辐射以及下垫面的反射辐射；

所述的导流管道2均匀分布在导流罩1的四周；可以增强导流罩1内的气流流通，使测得的温度具有良好的时效性，从而能够更好的降低辐射误差；

所述的导流罩1为侧面不完全封闭的空心球体(几乎全封闭状态)；可保护其中温度传感器不受雨雪等恶劣天气的破坏，或避免悬浮在气流中的物体以及其他外部影响造成机械损伤，也可保护温度传感器表面防止微粒物质的积累改变传感器的物理特性；

在所述导流罩1的水平侧壁的中心处设有相对应数量的若干个固定口；

所述的导流管道2包括气流入口和气流出口两个端口；

所述导流管道2的气流出口与导流罩1上的固定口固定相连接。

所述的导流罩1上的固定口的直径与所述导流管道2的气流出口的直径相同；所述导流罩1上的固定口与导流管道2的气流出口相匹配；每个导流管道2的气流出口固定在其相应的固定口外侧。

所述固定口与导流管道2的数量相等、且两者之间的位置一一对应。

所述的导流管道2整体呈圆台状，自导流罩1的侧面向外逐渐扩大，所述气流入口大，气流出口小；所述导流管道2的气流入口的直径大于气流出口的直径；方便温度传感器可从管道口放入；

可以有效阻挡空气中大颗粒状物体飘入导流罩1中，从而影响温度传感器的精度；并且同时有多根管道，即使其中几根被堵住，其他几根也可继续发挥作用；

所述的导流罩1和导流管道2采用银、铜、铝或其他高反射率的材料；

在所述导流罩1和导流管道2的外壁均涂设有银、镍、铝或其它高反射的反光材料涂塑层；

所述导流罩1和导流管道2的内外壁均平整光滑。

在所述导流罩1的内壁上涂设有黑色的防反射层。

所述导流管道2的气流入口和气流出口呈圆形状。

在所述导流罩1的内部安设有温度传感器，所述温度传感器的传感器探头安设于导流罩1内截面的中心位置；由于导流罩1的保护作用，也可使得温度传感器探头受辐射热污染影响较小，导流罩1内表面涂有黑色防反射层，也可有效防止进入导流管道2的太阳光反射到温度传感器探头上对探头造成辐射热污染，可有效降低辐射和升温误差。

其中，所述气流出口的直径大于温度传感器的直径。

具体的，包括球形的导流罩1，圆台形的导流管道2，所述导流罩1和导流管道2外表面均涂上一层反光材料，所述反光材料可以为银、铜、铝或其它高反射材料。

温度传感器可放置在球形的导流罩1中，即使白天的太阳直接辐射、散射辐射、反射辐射等作用后仍会增加导流罩1的温度，但导流罩1周围的多根导流管道2会快速进行散热，使加热的气流不容易到达防辐射罩内部的温度传感器的位置；同时，导流罩1的设计结构可以有效地阻挡各个角度的太阳辐射进入球壳内，内表面的防反射涂层也可有效防止太阳光反射到温度传感器探头上对探头造成辐射热污染，可在一定程度上避免辐射污染，有利于降低辐射误差。

另外，导流罩1整体呈球形，可引导水平低角度气流进入通风管道，不断更新导流罩1内温度传感器感受到的温度，使测得的温度具有良好的时效性。

导流罩1外放有多根圆台形的导流管道2，既可以有效保证了罩内的气流通风效果，也可以防止一部分小物体进入罩内，同时即使有部分导管被空气中流动的颗粒物堵塞，仍有其他导管可以作用，使得罩内温度和外界温度的差值保持在较小的范围内。

经仿真实验验证，在相同环境条件下，本发明可将温度传感器的辐射误差降低至0.05℃量级，而基于传统百叶箱和自然通风防辐射罩的温度传感器的辐射误差高达1℃量级，可见，本申请涉及的防辐射罩降低了辐射误差；与传统防辐射罩相比，本发明涉及的防辐射罩体积较小、重量较小、可降低成本，结构相对简单，易于加工制造、维护安装和清洁，多个通风管道的设计使得防辐射罩在有通风管道损坏或者堵住的情况下仍然能正常工作，防辐射罩的可靠性高。