Реферат
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ЭТАЛОННЫЕ ПИРГЕЛИОМЕТРЕ! И АКТИНОМЕТРЫ. МЕТОДЫ
И СРЕДСТВА ИХ ПОВЕРКИ 12
1.1. Вторичный эталон Росгидромета единицы энергетической освещённости
солнечным излучением. Описание и принцип работы 12
1.1.1. Общее описание 12
1.1.2. Краткое описание конструкции и принципа действия 16
1.2. Рабочие эталоны единицы энергетической освещённости солнечным
излучением - эталонные пиргелиометры актинометры. Описание и принципы работы 22
1.3. Методы и средства поверки эталонных пиргелиометров и актинометров26
1.3.1. Условия поверки 27
1.3.2. Процедуры, выполняемые для определения метрологических характеристик эталонных актинометров и пиргелиометров с термобатареей 29
1.3.3. Критерии пригодности 31
ГЛАВА 2. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПОВЕРКИ ЭТАЛОННЫХ ПИРГЕЛИОМЕТРОВ И АКТИНОМЕТРОВ 33
2.1. Недостатки существующей методики поверки 33
2.2. Описание процедур поверки, закрывающих существующие недостатки 39
2.2.1. Изменение порядка расчёта коэффициента преобразования 39
2.2.2. Дополнительный расчёт абсолютной погрешности 41
2.2.3. Итоговые изменения и дополнения в применяемую методику поверки 42
ГЛАВА 3. СОЗДАНИЕ И ОБРАБОТКА АРХИВОВ ДАННЫХ ДЛЯ
АПРОБАЦИИ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ МЕТОДИКИ ПОВЕРКИ 44
3.1. Описание подготовки опорного архива данных измерений при поверке
эталонных пиргелиометров и актинометров в Кисловодске в 2023 году 44
3.2. Обработка опорного архива данных двумя методами 48
3.3. Оценка и анализ полученных результатов 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 56
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Исходные данные совместных измерений при поверке рабочих эталонов ЭОСИ 59
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Таблица с итоговым расчётом по ГОСТ Р 8.807-2012 65
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.
Наиболее важные переменные, входящие в состав теплового баланса Земли в целом и каждого отдельного места на земной поверхности и в атмосфере - это потоки электромагнитного излучения (радиации), приходящие к поверхности Земли и уходящие от нее. Согласно ВМО, измерения потоков и сумм радиации имеют большое значение для следующих целей:
- исследование преобразования энергии в пределах системы Земля - атмосфера и ее изменений в пространстве и времени;
- анализ свойств и распределения в атмосфере таких составляющих, как аэрозоли, водяной пар, озон и др.;
- исследование распределения и изменений приходящей, уходящей и остаточной радиации;
- удовлетворение потребностей специалистов в области биологии, медицины, сельского хозяйства, архитектуры и промышленности в отношении данных о радиации;
- проверка алгоритмов и спутниковых измерений радиации.
Такое многообразие применений требует получения регулярных рядов данных наблюдений за различными видами коротковолновой и длинноволновой радиации на широкой сети актинометрических станций. Благодаря таким сетям возможно получение исчерпывающих климатических радиационных данных, с помощью которых можно определять суточные и сезонные вариации различных составляющих радиационного баланса и оценивать соотношения между ними и другими метеорологическими величинами.
Актинометрические сети функционируют в большинстве стран-членов Всемирной Метеорологической Организации (ВМО). Данные с мировой актинометрической сети собирает и архивирует Мировой Центр Радиационных Данных (МЦРД), функционирующий с 1964 года на базе Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова .
При содействии ВМО, c 1992 года начала свою работу опорная сеть для измерения приземной радиации (BSRN - Baseline Surface Radiation Network) . BSRN создана для централизованного сбора и архивации высокоточных данных о приземной солнечной радиации со всего земного шара с высоким временным разрешением (1 минута), а также с применением наилучших практик актинометрических измерений, их методического и метрологического обеспечения. Распределение станций BSRN показано на рисунке 1. В эту сеть включены две российские станции: на мысе Баранова и в п. Тикси. Однако в данный момент эти станции неактивны из-за проблем с обслуживающим персоналом.
...
В работе дан анализ применяемой методики поверки рабочих эталонов ЭОСИ на предмет несовершенства и возможностей её усовершенствования. Также, перед анализом методики поверки были изложены основные сведения о вторичном эталоне ГГО и о рабочих эталонах, об их конструктивных особенностях, измерительных принципах и порядке измерений ими.
В результате анализа выявлены два недостатка в части обработки результатов измерений: осреднение измерений внутри измерительных серий и отсутствие расчёта для оценки погрешности рабочего эталона по требованиям ВМО. Для устранения этих недостатков данной работой предложены изменения и дополнения в порядок обработки результатов измерений.
Для апробации изменений и дополнений в действующую методику поверки сформирован архив данных измерений при поверках рабочих эталонов по вторичному эталону. Для этого выбраны данные по пяти рабочим эталонам трёх типов, полученные при поверке этих эталонов во время ежегодных сличений эталонных актинометров, организуемых ГГО в г. Кисловодск. Результаты апробации показали, что предлагаемые изменения не вносят сдвига в результат расчёта коэффициента преобразования эталона (основной его характеристики) и извлекают более достоверные сведения о случайной погрешности измерений рабочим эталоном, а дополняющие методику расчёты позволяют оценить соответствие рабочего эталона требованиям ВМО.
Однако, предложенные изменения имеют недостатком тот факт, что для оценки пригодности эталона к применению, критерии пригодности, установленные в существующей методике необходимо пересматривать.
Для дальнейшего развития данной работы можно предложить следующие пункты:
1. Включение в методику поверки проведение подробного расчёта неопределённости измерения коэффициентов преобразования рабочих эталонов ЭОСИ. Такой расчёт должен проводиться в соответствии с международными стандартами об оценке неопределённости измерений.
2) Включение в методику поверки оценки дрейфа характеристик эталона в соответствии с требованиями ВМО к эталонам НРЦ [8, гл.7, прил. 7.С]. Такой анализ крайне важен для выявления слишком быстрой деградации характеристик эталона в межповерочный период.
Кроме этого, ГОСТ Р 8.807 как общий стандарт, включает в себя раздел о поверке эталонных пиранометров, который также нуждается в подробном анализе на предмет соответствия требованиям современной реальности.
Перечисленные выше предложения по дальнейшему развитию существующей методики поверки и её использование позволят получать результаты определения метрологических характеристик рабочих эталонов ЭОСИ, которые будут сопоставимы и применимы в международном масштабе.
