JP2008003040A - Improved measurement method for scattered meteorological quantity by means of meteorological observation device equipped with shadow band - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly accurate measurement method for scattered meteorological quantities by means of an actinometer or an illuminometer equipped with a shadow band. <P>SOLUTION: A meteorological observation device equipped with a sensor and a shadow band, is used for this measurement method for meteorological quantities on insolation intensity/illuminance, with the shadow band being capable of intercepting light received by the sensor and rotating with a north-south line taken as a central axis. This method includes: (1) a step of measuring the first meteorological quantity with the shadow band disposed at a position where the sensor is exposed to a global solar radiation/illuminance state with the light received from the sun by the sensor not intercepted; (2) a step of measuring the second meteorological quantity with the shadow band disposed at a position where it intercepts the light received from the sun by the sensor; and (3) a step of severally measuring the third and fourth meteorological quantities with the shadow band disposed at a position progressed or regressed by a prescribed turning angle with the north-south line taken as a central axis on the basis of a state where the light received from the sun by the sensor is intercepted. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、日射強度・照度計などの気象観測装置による、散乱日射強度や散乱照度などの散乱気象量の測定方法に係り、より詳細には、シャドウバンドを備える気象観測装置による散乱気象量の高精度な測定方法に関する。   The present invention relates to a method for measuring scattered meteorological quantities such as scattered solar intensity and scattered illuminance using a weather observation apparatus such as a solar radiation intensity / illuminance meter. The present invention relates to a highly accurate measurement method.

従来から、直達日射を遮蔽して散乱日射量を計測する方式は、大別して、以下の二通りが存在する。すなわち、（１）全天日射計に、太陽の軌道をさえぎるように、ジャドウバンドを取り付けて、そのまま固定する。これにより、常に直達日射計が遮蔽され、散乱日射を得ることができる。ここで、用語「シャドウバンド」とは、日射計、放射計および照度計に使用される部材であって、直達光を隠すことで散乱光を測定するための部材をいう（例えば、非特許文献１参照）。   Conventionally, methods for measuring the amount of scattered solar radiation while shielding direct solar radiation are roughly divided into the following two types. That is, (1) A Jadou band is attached to the global solarimeter so as to block the solar orbit, and is fixed as it is. Thereby, a direct solar radiation meter is always shielded and scattered solar radiation can be obtained. Here, the term “shadow band” is a member used for a pyranometer, radiometer, and illuminometer, and means a member for measuring scattered light by hiding direct light (for example, non-patent document). 1).

しかし、この方式（１）には、（ｉ）太陽軌道上の全てが常に遮蔽されてしまう。つまり、太陽軌道上から降り注ぐはずの散乱日射も遮蔽するため、誤差が大きくなること、（ｉｉ）季節によって太陽の軌道が変化するため、一定期間ごとにバンドの位置を手動で変えなければならないという煩雑さが伴うこと、という欠点がある。   However, in this method (1), (i) everything on the solar orbit is always shielded. In other words, the scattered solar radiation that should fall from the solar orbit is also shielded, so that the error becomes large, and (ii) the sun's orbit changes according to the season, so the position of the band must be changed manually every certain period of time. There is a drawback that it is complicated.

一方、散乱日射量を計測する別の方式としては、（２）全天日射計と太陽との間に、ほぼ直達日射を遮蔽するボールを取り付けて、散乱日射量を計測する。この方式（２）では、ボールが、ほぼ直達日射のみを遮蔽するため、精度が良いという利点がある。また、直達日射と太陽追尾装置を一緒に装備することで、リアルタイムで日射強度を計測でき、さらに、測定された散乱日射量と直達日射量を合成することで、全天日射量を得ることができる。   On the other hand, as another method for measuring the amount of scattered solar radiation, (2) a scattered solar radiation amount is measured by attaching a ball that shields almost direct solar radiation between the solar radiation meter and the sun. This method (2) has an advantage of high accuracy because the ball shields almost only direct solar radiation. In addition, by installing direct solar radiation and solar tracking device together, it is possible to measure solar radiation intensity in real time, and furthermore, by combining the measured diffuse solar radiation amount and direct solar radiation amount, it is possible to obtain the total solar radiation amount it can.

しかし、方式（２）では、全天日射計、直達日射計、太陽追尾装置を装備しているため、きわめて高価なものとなるという欠点がある。   However, the method (2) has a drawback that it is very expensive because it is equipped with a global solarimeter, a direct solar radiation meter, and a solar tracking device.

そのため、日射計・照度計の技術分野では、簡易な日射計や照度計による、散乱日射強度や散乱照度などの散乱気象量の高精度な測定方法が望まれている。
シャドウバンド PSB-100 インターネット＜URL:http://www.prede.com/framepage1.html＞ Therefore, in the technical field of a pyranometer / illuminometer, a highly accurate measurement method of scattered meteorological quantities such as scattered solar radiation intensity and scattered illuminance using a simple pyranometer or illuminometer is desired.
Shadow Band PSB-100 Internet <URL: http: //www.prede.com/framepage1.html>

本発明の課題は、シャドウバンドを備える日射計・照度計による高精度な散乱気象量の測定方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a highly accurate method for measuring scattered weather using a pyranometer / illuminometer having a shadow band.

そこで、本発明者らは、シャドウバンドを備える日射計・照度計による散乱気象量の高精度な測定方法を鋭意検討したところ、直達光を遮蔽する位置の前後において、日射強度や照度などの気象量を測定することにより、シャドウバンドによる散乱気象量への遮蔽誤差を低減できるという知見を得て、本発明を完成するに至った。   Therefore, the present inventors diligently studied a highly accurate measurement method of the scattered meteorological amount using a pyranometer / illuminometer equipped with a shadow band, and meteorological conditions such as solar radiation intensity and illuminance before and after the position where direct light is shielded. By measuring the amount, the inventors have obtained the knowledge that the shielding error to the scattered weather amount due to the shadow band can be reduced, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の第一の態様では、センサと、前記センサが受ける光を遮蔽することができ、南北を中心軸として回転するシャドウバンドと、を備える気象観測装置による日射強度・照度に関する気象量の測定方法であって、（１）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽しない状態で、かつ、前記センサが全天日射・照度状態に晒される位置に、前記シャドウバンドを配置させて第一の気象量を測定する工程と、（２）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態の位置において、前記シャドウバンドを配置させて第二の気象量を測定する工程と、（３）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態を基準として、前記南北を中心軸として、所定の回転角度にて前後した位置に、前記シャドウバンドを配置させて、それぞれ、第三および第四の気象量を測定する工程と、を含む方法を提供する。かかる方法により、シャドウバンドが直達光を遮蔽する位置の前後における気象量を用いて、遮蔽誤差の算出を可能とする。   That is, according to the first aspect of the present invention, a meteorological amount relating to solar radiation intensity and illuminance by a meteorological observation device comprising a sensor and a shadow band that can shield light received by the sensor and rotates from north to south. (1) The shadow band is arranged at a position where the sensor does not block the light received from the sun and the sensor is exposed to the global solar radiation / illuminance state. A step of measuring a meteorological amount; (2) a step of measuring a second meteorological amount by placing the shadow band at a position where the sensor shields light received from the sun; and (3) the sensor is The shadow band is arranged at a position that is back and forth at a predetermined rotation angle with respect to the north-south direction as a central axis with respect to a state in which light received from the sun is shielded. The method comprising the steps of: measuring a fourth meteorological amount. With this method, it is possible to calculate the shielding error using the weather amount before and after the position where the shadow band shields the direct light.

本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記所定の回転角度は、前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態を基準から、５〜８５度の範囲の角度であり、前記第三および第四の気象量を得る際の回転角度は、前記中心軸に対して対象である。対象な回転角度における位置での気象量から、より精度のある遮蔽誤差を導き出すことを可能とする。   In a preferred aspect of the measurement method according to the present invention, the predetermined rotation angle is an angle in a range of 5 to 85 degrees with respect to a state where the sensor shields light received from the sun, and the third and fourth angles. The rotation angle at the time of obtaining the meteorological amount is a target with respect to the central axis. It is possible to derive a more accurate shielding error from a meteorological amount at a position at a target rotation angle.

本発明に係る測定方法の好ましい態様では、下記の式：
（前記第一の気象量） − ｛（前記第三の気象量 ＋ 前記第四の気象量）}/２
から、遮蔽誤差を算出する工程を、さらに含む。かかる算出工程により、本発明による遮蔽誤差を求めることができる。 In a preferred embodiment of the measuring method according to the present invention, the following formula:
(The first meteorological amount)-{(the third meteorological amount + the fourth meteorological amount)} / 2
The method further includes a step of calculating a shielding error. With this calculation step, the shielding error according to the present invention can be obtained.

本発明に係る測定方法の好ましい態様では、下記の式：
(前記第二の気象量) ＋ （前記遮蔽誤差）
から、散乱気象量を算出する工程を、さらに含む。かかる算出工程により、本発明による散乱気象量を求めることができる。 In a preferred embodiment of the measuring method according to the present invention, the following formula:
(Second weather) + (shielding error)
The method further includes the step of calculating the scattered weather amount. With this calculation step, the scattered weather amount according to the present invention can be obtained.

本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記センサからの天頂方向と、太陽の方向との間の角度をθとし、下記式：
｛(第一の気象量) − （散乱気象量）｝/cosθ
から、直達気象量を算出する工程を含む。かかる算出工程により、本発明により直達気象量を求めることができる。 In a preferred embodiment of the measurement method according to the present invention, the angle between the zenith direction from the sensor and the sun direction is θ, and the following formula:
{(First meteorological amount)-(scattered meteorological amount)} / cosθ
From the above, a step of calculating the direct meteorological amount is included. With this calculation step, the direct weather amount can be obtained according to the present invention.

本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記シャドウバンドは、円弧状の形状を有し、前記センサから、円弧状のシャドウバンドまでの距離が、前記円弧状のいずれの位置でも等距離である。本発明において、かかる構成を採用することで、シャドウバンドによる遮蔽効果が、センサの位置において同様である。   In a preferred aspect of the measuring method according to the present invention, the shadow band has an arc shape, and the distance from the sensor to the arc shadow band is the same distance at any position of the arc shape. . In the present invention, by adopting such a configuration, the shielding effect by the shadow band is the same at the position of the sensor.

本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記シャドウバンドの幅は、前記センサの幅よりも広い。かかる構成により、センサに対して太陽光を完全に遮蔽することができる。   In a preferred aspect of the measuring method according to the present invention, the width of the shadow band is wider than the width of the sensor. With this configuration, sunlight can be completely shielded from the sensor.

本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記シャドウバンドを一定の速度で回転させながら、前記（１）〜（３）の工程を行う。かかる構成を採用することで、迅速な測定が可能となる。   In a preferred embodiment of the measuring method according to the present invention, the steps (1) to (3) are performed while rotating the shadow band at a constant speed. By adopting such a configuration, quick measurement is possible.

本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記シャドウバンドが回転して形成される円弧の半球の略中心に、前記センサが配設される。かかる構成により、センサにて正確の気象量を測定することができる。   In a preferred aspect of the measuring method according to the present invention, the sensor is disposed at substantially the center of an arc hemisphere formed by rotating the shadow band. With this configuration, an accurate meteorological amount can be measured by the sensor.

本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記気象観測装置が、前記センサを先端部に備える延長部材を有し、前記延長部材の延長部は、南北の中心軸と平行である。かかる構成により、センサとシャドウバンドの位置関係を明確にすることができる。   In a preferred aspect of the measurement method according to the present invention, the weather observation apparatus includes an extension member having the sensor at a tip portion, and the extension portion of the extension member is parallel to the north-south central axis. With this configuration, the positional relationship between the sensor and the shadow band can be clarified.

本発明に係る測定方法の好ましい方法では、前記センサは、熱型センサまたは半導体センサである。かかるセンサを用いることで、日射強度および照度などの気象量を、電気信号として取得することができる。   In a preferred method of the measuring method according to the present invention, the sensor is a thermal sensor or a semiconductor sensor. By using such a sensor, weather quantities such as solar radiation intensity and illuminance can be acquired as electrical signals.

本発明に係る測定方法の好ましい方法では、前記気象観測装置は、全天日射計、紫外放射計、分光放射計、照度計及び光合成有効放射量計からなる群から選択される。かかる装置を用いることが、日射強度および照度に関して、より精度の高い散乱日射量および散乱照度を得ることができる。   In a preferred method of the measuring method according to the present invention, the meteorological observation device is selected from the group consisting of a global solarimeter, an ultraviolet radiometer, a spectroradiometer, a luminometer, and a photosynthetic effective radiometer. By using such a device, it is possible to obtain a more accurate scattered solar radiation amount and scattered illuminance with respect to the solar radiation intensity and the illuminance.

また、本発明の第二の態様では、本発明に係る測定方法を、コンピュータに実行させるプログラムを提供する。   Moreover, in the 2nd aspect of this invention, the program which makes a computer perform the measuring method which concerns on this invention is provided.

なお、本発明で用いる用語「気象量」とは、日射強度および/または照度をいい、本発明で用いる用語「散乱気象量」とは、散乱日射強度および/または散乱照度をいい、本発明で用いる用語「直達気象量」とは、直達日射強度および/または直達照度をいう。   The term “meteorological amount” used in the present invention refers to solar radiation intensity and / or illuminance, and the term “scattered weather amount” used in the present invention refers to scattered solar radiation intensity and / or scattered illuminance. The term “direct weather amount” used refers to direct solar radiation intensity and / or direct illumination intensity.

本発明によれば、シャドウバンドを備える日射計・照度計において、本発明による遮蔽誤差を用いて、散乱日射強度や散乱照度の高精度な測定方法が提供される。   According to the present invention, in a pyranometer / illuminometer having a shadow band, a highly accurate measurement method of scattered solar radiation intensity and scattered illuminance is provided using the shielding error according to the present invention.

本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな形態で実施することができる。以下の説明では、シャドウバンド付き照度計にて説明するが、シャドウバンド付き日射計でも同様な構成および機能を発揮させることは、当業者ならば容易に理解できる。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiment is an example for explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention only to this embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist thereof. In the following description, the illuminometer with a shadow band will be described. However, it is easily understood by those skilled in the art that a similar configuration and function can be exhibited even with a pyranometer with a shadow band.

図１は、本発明における気象観測装置の一の実施態様によるシャドウバンド付き照度計の基本構造を示す概略的斜視図である。気象観測装置の一例として、本発明に用いる照度計１０は、上方に向けて配設された照度センサ１２と、その照度センサ１２に対して相対運動可能であり、かつ、その照度センサ１２に対する遮蔽部材であるシャドウバンド１４と、を備える。照度センサ１２とシャドウバンド１４との間における相対運動は、これらのいずれかまたはいずれも駆動可能とすることにより実行される。好ましくは、シャドウバンド１４だけを駆動可能とする構成により、簡単かつ安価な方法により、相対運動を実行することができる。具体的には、図１に示すように、シャドウバンド１４を駆動する駆動手段である減速機付きステッピングモータ１６（不図示）を配設させることができる。   FIG. 1 is a schematic perspective view showing the basic structure of an illuminometer with a shadow band according to an embodiment of the weather observation apparatus of the present invention. As an example of a weather observation apparatus, an illuminometer 10 used in the present invention is capable of moving relative to the illuminance sensor 12 disposed upward, and shielded against the illuminance sensor 12. And a shadow band 14 as a member. The relative motion between the illuminance sensor 12 and the shadow band 14 is executed by enabling any one or both of them to be driven. Preferably, the relative motion can be executed by a simple and inexpensive method with the configuration in which only the shadow band 14 can be driven. Specifically, as shown in FIG. 1, a stepping motor 16 with a reduction gear (not shown), which is a driving means for driving the shadow band 14, can be disposed.

本発明の照度計１０におけるセンサ１２は、モータケース１５から延在する延長部材１７の先端部に、太陽光を受光するように、例えば、天頂方向に向けて配設・固定される。ここで、延長部材１７は、後述する図２に示すように、延長部１７ａと先端部１７ｂとから構成される。モータケース１５内にはモータ１６（不図示）が収容されており、その中心軸１８は、モータケース１５から突出して、中心軸１８にシャドウバンド１４の基部が連結されている。なお、この中心軸は、南北に沿っており、前記延長部材の延長部１７ａと平行な位置関係にある。   The sensor 12 in the illuminometer 10 of the present invention is disposed and fixed at the tip of the extension member 17 extending from the motor case 15 so as to receive sunlight, for example, in the zenith direction. Here, as shown in FIG. 2 to be described later, the extension member 17 includes an extension portion 17a and a tip portion 17b. A motor 16 (not shown) is accommodated in the motor case 15, and its central shaft 18 protrudes from the motor case 15, and the base of the shadow band 14 is connected to the central shaft 18. This central axis is along the north and south, and is in a positional relationship parallel to the extension portion 17a of the extension member.

本発明で用いるシャドウバンド１４の基本構成は、薄肉の黒色をなした片材であって、側面形状が円弧状をなしていることが好ましい。モータ１６の作用によって回転駆動されるシャドウバンド１４の移動軌跡は、当該軌跡によって形成される形状が球面を形成するように構成され、その球面の中心位置に照度センサ１２が配設される。つまり、照度センサ１２から、円弧状のシャドウバンド１４までの距離は、前記円弧状のいずれの位置でも等距離である。さらに、後述するように、シャドウバンド１４の移動方向は、太陽の移動方向と平行となるように、モータ１６(不図示)の作用とシャドウバンド１４との関係を構築する。なお、本発明による照度計１０は、図１では不図示であるが、モータケース１５内に、図３に示すように、モータ１６の駆動を制御するモータ駆動回路２２と、演算装置２５と、を備える。   The basic configuration of the shadow band 14 used in the present invention is preferably a thin black piece material, and the side surface shape is preferably an arc. The movement locus of the shadow band 14 that is rotationally driven by the action of the motor 16 is configured such that the shape formed by the locus forms a spherical surface, and the illuminance sensor 12 is disposed at the center position of the spherical surface. That is, the distance from the illuminance sensor 12 to the arc-shaped shadow band 14 is the same distance at any arc-shaped position. Furthermore, as will be described later, the relationship between the action of the motor 16 (not shown) and the shadow band 14 is established so that the moving direction of the shadow band 14 is parallel to the moving direction of the sun. Although not shown in FIG. 1, the illuminometer 10 according to the present invention includes a motor drive circuit 22 for controlling the drive of the motor 16, a calculation device 25, and a motor case 15, as shown in FIG. Is provided.

図２は、本発明の一の実施態様による照度計１０の概略側面図を示す。図２に示す照度センサ１２、シャドウバンド１４の位置関係から、シャドウバンド１４が、太陽の移動方向に合わせて円弧状に移動して、照度センサ１２を遮蔽することが容易に理解できる。   FIG. 2 shows a schematic side view of a luminometer 10 according to one embodiment of the present invention. From the positional relationship between the illuminance sensor 12 and the shadow band 14 shown in FIG. 2, it can be easily understood that the shadow band 14 moves in an arc shape according to the moving direction of the sun and shields the illuminance sensor 12.

図１および図２では、天頂方向にセンサを一つ有する構成にて説明したが、天頂方向だけでなく水平方向に、センサをさらに設けることもできる。   In FIG. 1 and FIG. 2, a configuration having one sensor in the zenith direction has been described, but a sensor may be further provided in the horizontal direction as well as the zenith direction.

本発明で用いる照度センサ１２は、小型センサから構成され、熱型センサまたは半導体センサであり、応答速度の迅速であるといわれているシリコン半導体型センサであることが好ましい。本発明で用いるセンサを備える気象観測装置として、日射計、紫外放射計、分光放射計、赤外放射計、照度計及び光合成有効放射量計等が挙げられる。   The illuminance sensor 12 used in the present invention is preferably a silicon semiconductor sensor that is composed of a small sensor, is a thermal sensor or a semiconductor sensor, and is said to have a quick response speed. Examples of the weather observation apparatus provided with the sensor used in the present invention include a pyranometer, an ultraviolet radiometer, a spectroradiometer, an infrared radiometer, an illuminometer, a photosynthetic effective radiometer, and the like.

図３は、本発明によるシャドウバンド付き照度計の機能ブロックの概略図を示す。図３に示すように、シャドウバンド１４は、照度計１０内に備えるモータ駆動回路２２を介し、図１に示したモータケース１５内のモータ１６の作用により、太陽光からセンサ１２を遮蔽するように動作する。一方、照度計１０にある照度センサ１２は、照度を測定して、その測定データである電気信号が演算装置２５へ入力される。この演算装置２５は、本発明による照度計１０の内部に設置することもできるし、外部に設けることもできる。   FIG. 3 shows a schematic diagram of functional blocks of a luminometer with shadow band according to the present invention. As shown in FIG. 3, the shadow band 14 shields the sensor 12 from sunlight by the action of the motor 16 in the motor case 15 shown in FIG. 1 through the motor drive circuit 22 provided in the illuminometer 10. To work. On the other hand, the illuminance sensor 12 in the illuminometer 10 measures the illuminance, and an electric signal as measurement data is input to the arithmetic device 25. The arithmetic unit 25 can be installed inside the illuminometer 10 according to the present invention, or can be installed outside.

具体的には、本発明による照度計１０の計測動作中、モータ駆動回路２２は、モータ１６を一定の速度で、所定周期にて回転駆動し、センサ１２からの電気信号と、モータ駆動回路２２からの回転角度データとが、演算装置２５へ入力される。   Specifically, during the measurement operation of the illuminometer 10 according to the present invention, the motor drive circuit 22 rotationally drives the motor 16 at a constant speed at a predetermined cycle, and the electric signal from the sensor 12 and the motor drive circuit 22 are driven. Rotation angle data is input to the arithmetic unit 25.

図４は、本発明による照度計に用いられる演算装置の機能ブロック図を概略的に示す。演算装置２５は、センサ１２からの照度データを、アナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器２６と、測定中の日時を記録する日時メモリ２８と、日時及び緯度・経度に対応付けられた太陽の仰角及び方位を記載する太陽の位置情報に関するメモリ２９と、照度等の各種の演算をする演算部２７と、を備える。なお、前述のＡ／Ｄ変換器２６は、本発明による演算装置２５の内部に設置することもできるし、外部の一例として、照度計１０に設けることもできる。一方で、演算部２７は、センサ１２とシャドウバンド１４との相対運動を制御するモータ駆動回路２２からの回転角度データを受け、前述の日時メモリ２７、太陽の位置情報に関するメモリ２９およびセンサ１２からの照度データとともに、照度量等を算出することができる。なお、太陽の位置情報に関するメモリ２９とは、太陽位置に関する情報であって、日時および設置場所の経度・緯度の情報に関するメモリを意味する。必要に応じて、かかる情報から太陽位置を特定することができる。   FIG. 4 schematically shows a functional block diagram of an arithmetic unit used in the illuminometer according to the present invention. The arithmetic unit 25 is associated with the A / D converter 26 that converts the illuminance data from the sensor 12 from an analog value to a digital value, the date / time memory 28 that records the date / time being measured, and the date / time and latitude / longitude. A memory 29 relating to solar position information describing the elevation angle and azimuth of the sun, and a calculation unit 27 for performing various calculations such as illuminance. The A / D converter 26 described above can be installed inside the arithmetic device 25 according to the present invention, or can be installed in the illuminometer 10 as an example of the outside. On the other hand, the calculation unit 27 receives the rotation angle data from the motor drive circuit 22 that controls the relative motion between the sensor 12 and the shadow band 14, and receives the date / time memory 27, the memory 29 regarding the sun position information, and the sensor 12. The illuminance amount and the like can be calculated together with the illuminance data. The memory 29 related to the sun position information is information related to the sun position, and means a memory related to the date / time and the longitude / latitude information of the installation location. If necessary, the solar position can be specified from such information.

図５は、本発明において、太陽の位置とセンサ１２との関係の一例を示す概略平面図である。図５に示すように、シャドウバンド１４が矢印に沿って回転する間に、一定の時間間隔、例えば、シャドウバンド１４の１度の回転角に相当する時間間隔で、センサ１２から受光した照度量を表す照度データを取り込み、そのときのモータ１６の回転角度を表す回転角度データを関連付けて、一度メモリに保存する。このようにして得られたデータを取り込んだ演算部２７は、かかるデータを用いて、照度量等を算出することができる。
なお、図５に示すように、センサ１２は、シャドウバンド１４が回転して形成される円弧の半球の略中心に配設される。 FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of the relationship between the position of the sun and the sensor 12 in the present invention. As shown in FIG. 5, while the shadow band 14 rotates along the arrow, the amount of illuminance received from the sensor 12 at a constant time interval, for example, a time interval corresponding to one rotation angle of the shadow band 14. Illuminance data representing the rotation angle of the motor 16 at that time, and the rotation angle data representing the rotation angle is stored in the memory once in association with each other. The computing unit 27 that has taken in the data thus obtained can calculate the amount of illuminance and the like using the data.
As shown in FIG. 5, the sensor 12 is disposed approximately at the center of an arc-shaped hemisphere formed by rotating the shadow band 14.

図６は、本発明の一の態様における、演算装置と、その演算装置を制御する中央制御装置と、を備える制御システム５０の概略機能ブロック図を示す。本発明による制御システム５０は、中央制御装置３０と、前記演算装置２５と、照度計１０と、を備える。中央制御装置３０は、コンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を備え、後述するように、本発明に係る測定方法を実行するプログラムに従い、データの転送、一時的なデータの格納や、前記プログラムの格納を行い、演算装置２５内の演算部２７にて演算を実行させる制御回路４０と、演算装置２５を介して照度計１０との間でデータの入出力を行うプログラムを格納するメモリ６０とを、さらに備える。なお、本発明の演算装置２５は、照度計１０の内部に備えることもでき、中央制御装置３０に備えることもできる。   FIG. 6 is a schematic functional block diagram of a control system 50 including an arithmetic device and a central control device that controls the arithmetic device according to one aspect of the present invention. A control system 50 according to the present invention includes a central control device 30, the arithmetic device 25, and an illuminometer 10. The central control unit 30 is configured by a computer and includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. As will be described later, according to a program for executing the measurement method according to the present invention, data transfer, temporary data storage, A memory 60 that stores a program and stores a program that inputs and outputs data between the control circuit 40 that causes the arithmetic unit 27 in the arithmetic device 25 to perform arithmetic operations and the illuminometer 10 via the arithmetic device 25. Are further provided. The arithmetic device 25 of the present invention can be provided inside the illuminometer 10 or can be provided in the central control device 30.

図７は、本発明による演算部における機能ブロック図を概略的に示す。図４にて説明したように、演算部２７は、モータ駆動回路２２からのシャドウバンド１４の回転角度データと、照度センサ１２からの照度データと、各メモリ２８、２９からの日時データおよび太陽位置データと、を受ける取得手段４２と、その取得手段４２からの各種データから、本発明による所定の処理を行う演算手段４４と、を備える。演算部２７は、照度計１０や中央制御装置３０との間でデータの入出力の制御を行うＩ/Ｏ制御回路４６を、さらに備える。   FIG. 7 schematically shows a functional block diagram of the arithmetic unit according to the present invention. As described with reference to FIG. 4, the calculation unit 27 calculates the rotation angle data of the shadow band 14 from the motor drive circuit 22, the illuminance data from the illuminance sensor 12, the date / time data from the memories 28 and 29, and the sun position. An acquisition means 42 for receiving data, and an arithmetic means 44 for performing predetermined processing according to the present invention from various data from the acquisition means 42. The computing unit 27 further includes an I / O control circuit 46 that controls input / output of data with the illuminometer 10 and the central control device 30.

図８は、本発明による演算部２７にて実行される一の処理を示すフローチャートを示す。図８に示すように、本発明による演算部２７では、工程Ｓ１０にて、測定する現時点での日時と日時に対応する太陽の位置に関するデータを、日時および経度・緯度に対応付けられた、太陽の位置情報に関するメモリ２９内にある太陽の仰角および方位に関するデータに基づき算出する。演算部２７では、工程Ｓ１１にて、シャドウバンド１４が、照度センサ１２を遮蔽しない状態であって、後述する図９（Ａ）に例示するように、全天照度状態になるように配置させた上で、第一の気象量を測定する。その後、シャドウバンド１４が、照度センサ１２を完全に遮蔽する状態にて、第二の気象量を測定する（図８の工程Ｓ１２参照）。次いで、工程Ｓ１３にて、シャドウバンド１４が照度センサ１２を完全に遮蔽する状態を基準として、南北の方向を中心軸としてシャドウバンド１４が回転する際、前記基準から所定の回転角度移動させた状態、つまり、南北を中心軸として、所定の回転角度にて基準から前後した位置において、第三および第四の気象量を測定する。図８に示す工程Ｓ１０〜工程Ｓ１３までは、本発明による測定方法において、後述する解析に必要なデータを取得する工程である。かかるデータは、図７に示す演算装部２７の取得手段４２にて取得される。説明の便宜上、遮蔽状態に至る前の状態にて、基準から所定の回転角度移動させた状態を前方遮蔽といい（第三の気象量の測定に対応）、遮蔽状態に至った後の状態にて、基準から所定の回転角度移動させた状態を後方遮蔽（第四の気象量に対応）と呼ぶこととする。なお、図８では、工程Ｓ１３を工程Ｓ１２の後の工程として説明したが、シャドウバンド１４を回転させながらデータを取得する場合には、第一の気象量、第三の気象量、第二の気象量、第四の気象量の順に、データを取得することもできる。   FIG. 8 is a flowchart showing one process executed by the calculation unit 27 according to the present invention. As shown in FIG. 8, in the calculation unit 27 according to the present invention, in step S10, the current date / time to be measured and the data on the position of the sun corresponding to the date / time are associated with the date / time and longitude / latitude. It calculates based on the data regarding the elevation angle and direction of the sun in the memory 29 regarding the position information. In the calculation unit 27, in step S11, the shadow band 14 is in a state in which the illuminance sensor 12 is not shielded, and as shown in FIG. Above, measure the first meteorological amount. Thereafter, the second meteorological amount is measured in a state where the shadow band 14 completely shields the illuminance sensor 12 (see step S12 in FIG. 8). Next, in step S13, when the shadow band 14 rotates around the north-south direction as the center axis, with the shadow band 14 completely shielding the illuminance sensor 12, the state is moved by a predetermined rotation angle from the reference. That is, the third and fourth meteorological quantities are measured at positions at a predetermined rotation angle and back and forth with the north-south as the central axis. Steps S10 to S13 shown in FIG. 8 are steps for obtaining data necessary for the later-described analysis in the measurement method according to the present invention. Such data is acquired by the acquisition means 42 of the arithmetic unit 27 shown in FIG. For convenience of explanation, a state where a predetermined rotational angle is moved from the reference in the state before reaching the shielding state is called forward shielding (corresponding to the third measurement of meteorological amount), and the state after reaching the shielding state. Thus, a state in which a predetermined rotational angle is moved from the reference is referred to as rear shielding (corresponding to the fourth weather amount). In addition, although FIG. 8 demonstrated process S13 as a process after process S12, when acquiring data, rotating the shadow band 14, 1st meteorological quantity, 3rd meteorological quantity, Data can also be acquired in the order of the meteorological quantity and the fourth meteorological quantity.

図９は、本発明による測定方法に必要なデータを取得する際のシャドウバンド１４と照度センサ１２との位置関係を説明する図である。なお、図９では、シャドウバンド１４を、照度センサ１２に対して回転運動させながら各種データを取得する例を説明するが、前述のように、必要な箇所へシャドウバンド１４を移動させてデータ（気象量）を測定することも可能であることは、当業者なら容易に理解できる。   FIG. 9 is a diagram for explaining the positional relationship between the shadow band 14 and the illuminance sensor 12 when data necessary for the measurement method according to the present invention is acquired. 9 illustrates an example in which various data are acquired while rotating the shadow band 14 with respect to the illuminance sensor 12, but as described above, the shadow band 14 is moved to a necessary location and the data ( Those skilled in the art can easily understand that the meteorological quantity) can also be measured.

図９（Ａ）では、図８の工程Ｓ１１にて説明したように、シャドウバンド１４が照度センサ１２を遮蔽しない状態であって、照度センサ１２を全天照度状態に晒すように、シャドウバンド１４を、照度センサ１２に対する位置にて、第一の気象量を測定する。なお、図９（Ａ）では、シャドウバンド１４が東西の方向から１０°の状態を例示しているが、この角度に限定されるわけでなく、全天照度状態を確保できる状態ならば、その角度に制限されない。その後、シャドウバンド１４を東から西の方向に移動させて、完全に遮蔽される状態に至る前、前述の前方遮蔽の位置にて、第三の気象量を測定する（図９（Ｂ）参照）。この場合において、完全に遮蔽される状態を基準として、つまり、図９（Ｂ）に状態において、南北を中心軸として回転するシャドウバンド１４が所定の回転角度の位置にて、前記第三の気象量を測定する。この所定の回転角度は、前記基準から、５〜８５°の範囲である。   In FIG. 9A, as described in step S11 of FIG. 8, the shadow band 14 is in a state in which the shadow band 14 does not shield the illuminance sensor 12, and the illuminance sensor 12 is exposed to the whole sky illuminance state. Is measured at a position relative to the illuminance sensor 12. FIG. 9A illustrates the state where the shadow band 14 is 10 ° from the east-west direction, but is not limited to this angle. It is not limited to angle. After that, the shadow band 14 is moved from the east to the west, and the third meteorological amount is measured at the position of the above-mentioned front shielding before reaching the state of complete shielding (see FIG. 9B). ). In this case, on the basis of the completely shielded state, that is, in the state shown in FIG. 9B, the shadow band 14 that rotates about the north-south axis is the position of the third weather at the position of the predetermined rotation angle. Measure the amount. This predetermined rotation angle is in the range of 5 to 85 ° from the reference.

図９（Ｃ）に示すように、シャドウバンド１４が、照度センサ１２の遮蔽する位置にて、第二の気象量を測定する。次いで、シャドウバンド１４を、さらに西の方向に移動させて、完全に遮蔽される状態に至った後、前述の後方遮蔽の位置にて、第四の気象量を測定する（図９（Ｄ）参照）。この場合において、完全に遮蔽される状態を基準として、つまり、図９（Ｄ）に状態において、南北を中心軸として回転するシャドウバンド１４が所定の回転角度の位置にて、前記第四の気象量を測定する。この所定の回転角度は、前記基準から、５〜８５°の範囲である。なお、図９（Ｄ）に示す回転角度は、図９（Ｂ）に示す回転角度と、前記基準を中心として対象であり、図９（Ｂ）および図９（Ｄ）の例示では、前記基準から前後１０°にて前方遮蔽および後方遮蔽にて、第三および第四の気象量が測定される。   As shown in FIG. 9C, the shadow band 14 measures the second meteorological quantity at the position where the illuminance sensor 12 shields. Next, after moving the shadow band 14 further in the west direction to reach a state where it is completely shielded, the fourth meteorological quantity is measured at the position of the above-described rear shielding (FIG. 9D). reference). In this case, on the basis of the completely shielded state, that is, in the state shown in FIG. 9D, the shadow band 14 that rotates about the north-south as the central axis is at the position of the predetermined rotation angle. Measure the amount. This predetermined rotation angle is in the range of 5 to 85 ° from the reference. Note that the rotation angle shown in FIG. 9 (D) is an object centering on the rotation angle shown in FIG. 9 (B) and the reference. In the examples of FIGS. 9 (B) and 9 (D), the reference The third and fourth meteorological quantities are measured at the front and rear shields at 10 ° front to back.

その後、図９（Ｅ）に示すように、図９（Ａ）と対象的な位置にてシャドウバンド１４を配置させる。その後、シャドウバンド１４を照度センサ１２に対して真上の位置に配置させて、シャドウバンド１４の原点を確認する。そして、再度、図９（Ａ）に示すように、測定を再開する。   After that, as shown in FIG. 9E, the shadow band 14 is arranged at a target position as shown in FIG. Thereafter, the shadow band 14 is placed at a position directly above the illuminance sensor 12 and the origin of the shadow band 14 is confirmed. And again, as shown to FIG. 9 (A), a measurement is restarted.

図８に戻り、以上の動作により得られたデータから、本発明に係る測定方法における解析について説明する。図８の工程Ｓ１０〜工程Ｓ１３にて得られたデータを図７に示す取得手段４２にて受け取り、その後、演算手段４４にて、本発明で下記式で定義される遮蔽誤差を算出する（工程Ｓ１４参照）。
（前記第一の気象量） − ｛（前記第三の気象量 ＋ 前記第四の気象量）}/２
このように、遮蔽状態の前後における気象量の平均値を用いることで、単に、遮蔽しない状態と遮蔽状態とから求める散乱気象量よりも、後述にて定義されるように、精度のある散乱気象量を算出することを可能とする。 Returning to FIG. 8, the analysis in the measurement method according to the present invention will be described from the data obtained by the above operation. The data obtained in step S10 to step S13 in FIG. 8 is received by the acquisition unit 42 shown in FIG. 7, and thereafter, the calculation unit 44 calculates a shielding error defined by the following expression in the present invention (step). (See S14).
(The first meteorological amount)-{(the third meteorological amount + the fourth meteorological amount)} / 2
In this way, by using the average value of the meteorological quantities before and after the shielding state, rather than the scattered meteorological quantity obtained from the non-shielding state and the shielding state, as described below, the scattered weather having high accuracy is obtained. It is possible to calculate the quantity.

このようにして得られた遮蔽誤差を利用して、工程Ｓ１５にて、下記式で定義される散乱気象量を算出する（図７の演算手段４４にて実行）。
(前記第二の気象量) ＋ （前記遮蔽誤差）。
このようにして、散乱照度または散乱日射強度である散乱気象量を算出できる。植物が太陽の直接日射よりも散乱日射の方を効果的に使用する調査結果があり、このようにして求めた散乱日射量は、植生（光合成）の調査・研究などに利用できる。 Using the shielding error thus obtained, in step S15, a scattered weather amount defined by the following equation is calculated (executed by the calculation means 44 in FIG. 7).
(The second meteorological amount) + (the shielding error).
In this way, it is possible to calculate the scattered weather amount that is the scattered illuminance or the scattered solar radiation intensity. There is a survey result that plants use scattered solar radiation more effectively than direct solar radiation, and the amount of scattered solar radiation obtained in this way can be used for research and research of vegetation (photosynthesis).

次いで、図８の工程Ｓ１６において、前記センサからの天頂方向と、太陽の方向との間の角度をθとし（後述の図１０参照）
下記式：
｛(第一の気象量) − （散乱気象量）｝/cosθ
から、直達照度や直達日射強度である直達気象量を算出することができる（図７の演算手段４４にて実行）。このようにして求めた直達気象量、具体的には、直達日射強度は、該日射強度から計算される大気透過率や混濁係数が、大気中のエーロゾル・炭酸ガス・水蒸気などによる日射の減衰を表す指標となり、気候の長期変動、火山噴火などによる上層大気の混濁や大気お席の調査などに利用できる。 Next, in step S16 in FIG. 8, the angle between the zenith direction from the sensor and the sun direction is θ (see FIG. 10 described later).
Following formula:
{(First meteorological amount)-(scattered meteorological amount)} / cosθ
From this, it is possible to calculate the direct weather amount that is direct illuminance or direct solar radiation intensity (executed by the computing means 44 in FIG. 7). The direct meteorological amount obtained in this way, specifically, the direct solar radiation intensity is determined by the atmospheric transmittance and turbidity coefficient calculated from the solar radiation intensity. It can be used as an index to represent long-term changes in climate, turbidity of the upper atmosphere due to volcanic eruptions, and investigation of atmospheric seats.

なお、図１０は、センサからの天頂方向と、太陽の方向との間の角度θを説明するための図である。図１０に示す角度θを用いることで、直達照度や直達日射強度、つまり、太陽から直接降り注がれる気象量を算出することができる。   In addition, FIG. 10 is a figure for demonstrating angle (theta) between the zenith direction from a sensor, and the direction of the sun. By using the angle θ shown in FIG. 10, it is possible to calculate the direct illuminance and the direct solar radiation intensity, that is, the meteorological amount that falls directly from the sun.

以下に示す本発明の実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであり、本発明は以下の具体例に制限されるものではない。当業者は、以下に示す実施例に様々な変更を加えて本発明を実施することができ、かかる変更は本願特許請求の範囲に包含される。     The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples of the present invention, but these are illustrative and the present invention is not limited to the following specific examples. Those skilled in the art can implement the present invention by making various modifications to the embodiments shown below, and such modifications are included in the scope of the claims of the present application.

図１１は、日射計をシャドウバンド装置（シャドウバンド日射計：英弘精機(株)製）に水平に取り付けて一日（日の出前から日の入り後まで）を測定したデータを示す。図１１に示すグラフの上から順に直達日射（◆）、全天日射（▲）、散乱日射−遮蔽誤差補正（□）、散乱日射−遮蔽誤差非補正（●）の順に示す。   FIG. 11 shows data obtained by measuring a day (from before sunrise to after sunset) by horizontally mounting a pyranometer on a shadow band device (shadow band pyranometer: manufactured by Eihiro Seiki Co., Ltd.). From the top of the graph shown in FIG. 11, direct solar radiation (♦), global solar radiation (▲), scattered solar radiation-shielding error correction (□), and scattered solar radiation-shielding error non-correction (●) are shown in this order.

全天日射（▲）はシャドウバンドが日射計を全く隠していない位置、すなわちシャドウバンドが図９（Ａ）（又は（Ｅ））の位置にあるときに計測している。この計測値を測定値１とした。散乱日射−遮蔽誤差非補正（●）はシャドウバンドが太陽位置にあり、直達光を完全に隠している位置、すなわちシャドウバンドが図９（Ｃ）の位置にあるときに計測したもので、測定値２とした。   The total solar radiation (▲) is measured when the shadow band does not cover the pyranometer at all, that is, when the shadow band is at the position shown in FIG. 9A (or (E)). This measured value was designated as measured value 1. Scattered solar radiation-shielding error uncorrected (●) is measured when the shadow band is at the sun position and the direct light is completely hidden, that is, when the shadow band is at the position shown in FIG. A value of 2 was assumed.

図９（Ｃ）では、日射計が太陽から完全に遮蔽されているが、一方、太陽から南北方向に存在する散乱成分までもシャドウバンドの影により遮蔽されている。この遮蔽された散乱成分を検出するためにシャドウバンドを図９（Ｂ）および図９（Ｄ）の位置に移動して、日射を計測し、それぞれ測定値３と測定値４とした。   In FIG. 9C, the pyranometer is completely shielded from the sun, but on the other hand, the scattering component existing in the north-south direction from the sun is also shielded by the shadow band. In order to detect this shielded scattering component, the shadow band was moved to the position of FIG. 9B and FIG. 9D, and the solar radiation was measured to obtain a measured value 3 and a measured value 4, respectively.

これらの測定値を用いて、下記の計算式に従って、遮蔽誤差の値を求めた：
(遮蔽誤差) ＝ 測定値１ − （測定値３ + 測定値４）/２。
遮蔽誤差を考慮した場合の散乱日射（□）は、測定値２ + 上式により算出された遮蔽誤差から求めた。 Using these measurements, the value of the shielding error was determined according to the following formula:
(Shielding error) = Measured value 1− (Measured value 3 + Measured value 4) / 2.
Scattering solar radiation (□) in consideration of the shielding error was obtained from the measured value 2 + the shielding error calculated by the above equation.

また、直達日射（◆）は、（全天日射（△）−遮蔽誤差を補正した正確な散乱日射（□）/cosθである。すなわち、（測定値１−（測定値２＋測定値１−（測定値３＋測定値４）/２））/cosθである。なお、θは、図１０に示す天頂からの太陽の角度（天頂角）である。   Moreover, direct solar radiation (♦) is (total solar radiation (Δ) −accurate scattered solar radiation (□) / cos θ corrected for shielding error. That is, (measured value 1− (measured value 2 + measured value 1− ( Measurement value 3 + Measurement value 4) / 2)) / cos θ, where θ is the angle of the sun (zenith angle) from the zenith shown in FIG.

図１１に示す結果から、遮蔽誤差を考慮した散乱日射は、遮蔽誤差を考慮しない散乱日射よりも、若干大きい値として出力された。遮蔽誤差を考慮した散乱日射と、遮蔽誤差を考慮しない散乱日射との差を図１１に誤差（■）として示した。遮蔽誤差は散乱日射の概ね１０〜２０％存在し、誤差を補正することにより正確な散乱日射を計測できることが分かる。   From the results shown in FIG. 11, the scattered solar radiation considering the shielding error was output as a slightly larger value than the scattered solar radiation not considering the shielding error. The difference between the scattered solar radiation considering the shielding error and the scattered solar radiation not considering the shielding error is shown as an error (■) in FIG. It can be seen that the shielding error is approximately 10 to 20% of the scattered solar radiation, and that the correct scattered solar radiation can be measured by correcting the error.

本発明によれば、シャドウバンドを備える日射計・照度計により、遮蔽誤差という概念を導入して、高精度な散乱日射量および散乱照度の測定方法が提供される。   According to the present invention, a highly accurate method of measuring the amount of scattered solar radiation and scattered illuminance is provided by introducing the concept of shielding error by a pyranometer / illuminometer equipped with a shadow band.

図１は、本発明における気象観測装置の一の実施態様によるシャドウバンド付き照度計の基本構造を示す概略的斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing the basic structure of an illuminometer with a shadow band according to an embodiment of the weather observation apparatus of the present invention. 図２は、本発明の一の実施態様による照度計１０の概略側面図を示す。FIG. 2 shows a schematic side view of a luminometer 10 according to one embodiment of the present invention. 図３は、本発明によるシャドウバンド付き照度計の機能ブロックの概略図を示す。FIG. 3 shows a schematic diagram of functional blocks of a luminometer with shadow band according to the present invention. 図４は、本発明による照度計に用いられる演算装置の機能ブロック図を概略的に示す。FIG. 4 schematically shows a functional block diagram of an arithmetic unit used in the illuminometer according to the present invention. 図５は、本発明において、太陽の位置とセンサとの関係の一例を示す概略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of the relationship between the position of the sun and the sensor in the present invention. 図６は、本発明の一の態様における、演算装置と、その演算装置を制御する中央制御装置と、を備える制御システムの概略機能ブロック図を示す。FIG. 6 is a schematic functional block diagram of a control system including an arithmetic device and a central control device that controls the arithmetic device according to an aspect of the present invention. 図７は、本発明による演算部における機能ブロック図を概略的に示す。FIG. 7 schematically shows a functional block diagram of the arithmetic unit according to the present invention. 図８は、本発明による演算部２７にて実行される一の処理を示すフローチャートを示す。FIG. 8 is a flowchart showing one process executed by the calculation unit 27 according to the present invention. 図９は、本発明による測定方法に必要なデータを取得する際のシャドウバンドと照度センサとの位置関係を説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the positional relationship between the shadow band and the illuminance sensor when data necessary for the measurement method according to the present invention is acquired. 図１０は、センサからの天頂方向と、太陽の方向との間の角度θを説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an angle θ between the zenith direction from the sensor and the sun direction. 図１１は、本発明における実施例（散乱（遮蔽誤差補正））および比較例（散乱（遮蔽誤差非補正））により得られた一日の日射データを、時間に対してプロットした結果を示す。FIG. 11 shows the result of plotting the daily solar radiation data obtained by the example (scattering (shielding error correction)) and the comparative example (scattering (shielding error non-correction)) of the present invention against time.

符号の説明Explanation of symbols

１０・・・照度計、１２・・・照度センサ、１４・・・シャドウバンド、１５・・・モータケース、１６・・・モータ、２２・・・モータ駆動回路、２５・・・演算装置、２６・・・Ａ/Ｄ変換器、２７・・・演算部、２８・・・日時メモリ、２９・・・太陽の位置情報に関するメモリ、３０・・・中央制御装置、４０・・・制御回路、４２・・・取得手段、４４・・・演算手段、５０・・・制御システム、６０・・・メモリ、

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Illuminance meter, 12 ... Illuminance sensor, 14 ... Shadow band, 15 ... Motor case, 16 ... Motor, 22 ... Motor drive circuit, 25 ... Arithmetic unit, 26 ... A / D converter, 27 ... calculation unit, 28 ... date and time memory, 29 ... memory regarding solar position information, 30 ... central control unit, 40 ... control circuit, 42 ... Acquisition means, 44 ... calculation means, 50 ... control system, 60 ... memory,

Claims (13)

センサと、前記センサが受ける光を遮蔽することができ、南北を中心軸として回転するシャドウバンドと、を備える気象観測装置による日射強度・照度に関する気象量の測定方法であって、
（１）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽しない状態で、かつ、前記センサが全天日射・照度状態に晒される位置に、前記シャドウバンドを配置させて第一の気象量を測定する工程と、
（２）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態の位置において、前記シャドウバンドを配置させて第二の気象量を測定する工程と、
（３）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態を基準として、前記南北を中心軸として、所定の回転角度にて前後した位置に、前記シャドウバンドを配置させて、それぞれ、第三および第四の気象量を測定する工程と、
を含む方法。 A meteorological amount measurement method related to solar radiation intensity and illuminance by a meteorological observation device comprising a sensor and a shadow band that can shield light received by the sensor and rotates about the north and south.
(1) a step of measuring the first meteorological amount by disposing the shadow band at a position where the sensor does not block light received from the sun and where the sensor is exposed to a global solar radiation / illuminance state; ,
(2) a step of measuring the second meteorological amount by arranging the shadow band at a position where the sensor shields light received from the sun;
(3) The shadow band is arranged at a position that is back and forth at a predetermined rotation angle with the north-south as a central axis with respect to a state in which the sensor shields light received from the sun. Measuring the meteorological amount of the four,
Including methods. 前記所定の回転角度は、前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態を基準から、５〜８５度の範囲の角度であり、前記第三および第四の気象量を得る際の回転角度は、前記中心軸に対して対象である、請求項１に記載の方法。   The predetermined rotation angle is an angle in a range of 5 to 85 degrees based on a state in which the sensor shields light received from the sun, and the rotation angle when obtaining the third and fourth weather quantities is The method of claim 1, wherein the method is of interest with respect to the central axis. 下記の式：
（前記第一の気象量） − ｛（前記第三の気象量 ＋ 前記第四の気象量）}/２
から、遮蔽誤差を算出する工程を、
さらに含む、請求項１または２に記載の方法。 The following formula:
(The first meteorological amount)-{(the third meteorological amount + the fourth meteorological amount)} / 2
To calculate the shielding error from
The method according to claim 1 or 2, further comprising: 下記の式：
(前記第二の気象量) ＋ （前記遮蔽誤差）
から、散乱気象量を算出する工程を、
さらに含む、請求項３に記載の方法。 The following formula:
(Second weather) + (shielding error)
From the process of calculating the scattered weather amount,
The method of claim 3, further comprising: 前記センサからの天頂方向と、太陽の方向との間の角度をθとし、
下記式：
｛(第一の気象量) − （散乱気象量）｝/cosθ
から、直達気象量を算出する工程を含む、請求項４に記載の方法。 The angle between the zenith direction from the sensor and the sun direction is θ,
Following formula:
{(First meteorological amount)-(scattered meteorological amount)} / cosθ
The method according to claim 4, further comprising the step of calculating a direct meteorological quantity. 前記シャドウバンドは、円弧状の形状を有する、請求項１ないし５のうち何れか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the shadow band has an arc shape. 前記センサから、円弧状のシャドウバンドまでの距離が、前記円弧状のいずれの位置でも等距離である、請求項６に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein a distance from the sensor to the arc-shaped shadow band is equal at any position in the arc-shape. 前記シャドウバンドの幅は、前記センサの幅よりも広い、請求項１ないし７のうち何れか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein a width of the shadow band is wider than a width of the sensor. 前記シャドウバンドを一定の速度で回転させながら、前記（１）〜（３）の工程を行う、請求項１ないし８のうち何れか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the steps (1) to (3) are performed while rotating the shadow band at a constant speed. 前記シャドウバンドが回転して形成される円弧の半球の略中心に、前記センサが配設される、請求項１ないし９のうち何れか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the sensor is disposed substantially at the center of an arc-shaped hemisphere formed by rotating the shadow band. 前記気象観測装置が、前記センサを先端部に備える延長部材を有し、前記延長部材の延長部は、南北の中心軸と平行である、請求項１ないし１０のうち何れか一項に記載の方法。   The said weather observation apparatus has an extending member which equips the front-end | tip part with the said sensor, and the extending part of the said extending member is parallel to the north-south central axis, It is any one of Claim 1 thru | or 10 characterized by the above-mentioned. Method. 前記センサは、熱型センサまたは半導体センサである、請求項１ないし１０のうち何れか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the sensor is a thermal sensor or a semiconductor sensor. 前記気象観測装置は、全天日射計、紫外放射計、分光放射計、照度計及び光合成有効放射量計からなる群から選択される、請求項１ないし１０のうち何れか一項に記載の方法。
The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the meteorological observation device is selected from the group consisting of a global solarimeter, an ultraviolet radiometer, a spectroradiometer, a luminometer, and a photosynthetic effective radiometer. .
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