Изобретение относится к неразрушающим методам контроля интегральных параметров лучистого теплообмена мобильных и стационарных техногенных объектов или природных образований с недостаточными размерами или одним из размеров в плоскости исследуемого фрагмента отражающей поверхности, необходимыми для получения репрезентативных результатов инструментальных замеров, и/или наличии сложного неорганизованного разнородно отражающего фона в окрестностях исследуемого фрагмента, и может быть использовано для определения альбедо - одной из важнейших характеристик внешнего лучистого теплообмена в поле солнечной радиации различных объектов, преимущественно в эксплуатационных условиях, и наличия в ограниченном фрагменте инородных по отражательным характеристикам включений в ситуациях, когда есть достаточно большая площадка с радиусом, большим требуемого по условиям репрезентативности измерений, образующая равномерный отражательный фон.
Исследование закономерностей радиационного теплообмена в первую очередь различных техногенных мобильных или стационарных объектов, например гелиотехнических и других конструктивных элементов космических летательных аппаратов либо зданий, сооружений и/или ландшафтных образований, и лучистых характеристик материалов необходимо для правильного понимания, анализа и оценки работы объектов в поле солнечной радиации, выработки критериев эффективности, совершенствования теплотехнических расчетов и конструирования гелиоограждений, а также определения отдельных параметров радиационного баланса и теплового режима упомянутых категорий объектов прежде всего в эксплуатационных или натурных условиях.
Известные интегральные методы исследования отражательной способности различных поверхностей, разработанные и применяемые в актинометрии для регулярных сетевых и выборочных наблюдений, а также спектральные методы исследования коротковолновых и длинноволновых характеристик различных материалов не обеспечивают решения ряда задач лучистого теплообмена, относящихся к космической, авиационной и строительной актинометрии и гелиотехнике. Например, некритическое распространение биполусферического метода измерения отражательной способности пиранометром - альбедометром на различные обитаемые объекты, в том числе на здания и их элементы, приводит к грубым ошибкам, если такие наблюдения выполнять, в частности, на локальных участках ограждений со сложной системой светоприемов и других неоднородных участков, т.к. трудно, а подчас и просто невозможно определить долевое участие сложного фона в измеряемых показаниях пиранометра - альбедометра.
На неприменимость альбедометра для оценки локальных величин альбедо неоднородных (неорганизованных) участков поверхности указано, в частности, в книге: Кедроливанский В. Н. , Стернзат М.С. Метеорологические приборы. М., Гидрометиоиздат, 1953, с.231.
Одна из первых попыток определять альбедо круглых локальных участков (проталин) при бесконечном монотонном фоне описана в книге: Березкин В.А. Руководство по актинометрии для полярных станций Главсевморпути. Л., 1937, вып.1.
Аналогичные методические указания содержатся в Наставлении гидрометеорологическим станциям и постам, вып.5, Актинометрические наблюдения на станциях. М., Гидрометеоиздат, 1947.
Все упомянутые работы рассматривали теоретические и методические аспекты определения альбедо, строго говоря, только плоских круговых объектов. И использовать их в развивающихся отраслях актинометрии без риска получения дополнительных неконтролируемых погрешностей нельзя, поскольку плоские круговые конструкции в современном машиностроении или в массовом жилищном и промышленном строительстве встречаются крайне редко, а фон, влияющий на показания альбедометра, например, у простенка между светопроемами, как правило, неоднороден по интенсивности отраженных потоков, спектральным и интегральным характеристикам, геометрии прилегающих участков. Эти обстоятельства объясняют объективную актуальность поиска и разработки специальных методов измерения альбедо локальных образцов отражающих материалов и фрагментов конструкций объектов с точностью, соответствующей точности (разрешающей способности) прибора либо характеру решаемой задачи.
Еще большие трудности возникают при попытках определить истинные значения коэффициента отражения или излучения различных покрытий материалов и композиционных гелиотехнических элементов в естественных условиях при конкретной сложившейся запыленности или окисленности поверхности отражающего (излучающего) слоя или при частичной неравномерности увлажненности (обледенелости) конструкций; общего коэффициента излучения квазимонотонных конструкций, например, волнистого гелиоприемника со стекающими по желобкам струями жидкости - теплоносителя, рельефных конструкций, частично покрытых снегом либо несплошным солнцезащитным слоем растительности и т.д.
С другой стороны, в космическом строительстве крайне важное значение приобретает решение задачи инсоляции инженерных сооружений и аппаратов, что необходимо для оценки их радиационного теплообмена, приобретающего исключительные функции в условиях отсутствия атмосферы.
Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является способ определения альбедо, включающий актинометрические наблюдения с измерением с разных высот интегральных потоков падающей на поверхность исследуемого объекта и отраженных от нее потоков радиации и радиации, отраженной от фоновой поверхности, с помощью по крайней мере одного прибора с по крайней мере одним датчиком, чувствительным к измеряемой радиации, и определение альбедо по отношениям отраженной радиации к падающей (см. , например, А.А.Дмитриев. К вопросу о методике изучения отражательных свойств земной поверхности. Метрология и гидрология, 1952 г., N 12).
Недостатком известного способа является то, что он предназначен только для измерений отраженных потоков от круговых фрагментов и теоретически бесконечного монотонного отражающего фона, что в технике встречается крайне редко, а для современных техногенных и сложных ландшафтных природных объектов актинометрических наблюдений характерно наличие неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона и отдельных не характерных инородных включений в пределах исследуемых участков и фрагментов отражающих поверхностей объектов, в отношении которых известный способ не обеспечивает решения ряда актуальных задач в развивающихся отраслях актинометрии (авиакосмической, строительной и т.д.).
Задачей изобретения является исключение искажающего влияния на результаты измерений отражения неорганического, неопределенно дифференцированно отражающего фона и неустранимого инородного включения, нехарактерного для исследуемого фрагмента по отражающим характеристикам при производстве актинометрических наблюдений на ограниченных фрагментах машиностроительных, строительных, градостроительных и других техногенных или ландшафтных объектах, а также различных природных образованиях со сложно дифференцированными характеристиками отражения падающей радиации.
Задача решается за счет того, что в способе определения альбедо, включающем актинометрические наблюдения с измерением с разных высот интегральных потоков падающей на поверхность исследуемого объекта и отраженных от нее потоков радиации и радиации, отраженной от фоновой поверхности, с помощью по крайней мере одного прибора с по крайней мере одним датчиком, чувствительным к измеряемой радиации, и определение альбедо по отношениям отраженной к падающей, при определении альбедо ограниченного фрагмента исследуемого техногенного или природного объекта, содержащего характерную для данного объекта отраженную поверхность и не менее одного инородного включения и/или неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона с иными, не характерными для данного объекта или фрагмента, отражательными свойствами, исследуемому фрагменту, и/или инородному включению или включениям, и/или неорганизованному неопределенно дифференцированно отражающему фону искусственно придают круговую форму или форму не менее чем одного кольца со стабилизированными отражательными характеристиками путем наложения кругового и/или не менее чем одного кольцевого экрана или их сочетаний, либо путем образования его или их временным нанесением отражательного вещества на соответствующие участки отражающей поверхности объекта или его фрагмента с образованием не менее двух концентрических отражающих полей, радиусы которых принимают из условия минимального перекрытия инородных включений или неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона, а внешний радиус периферийного отражающего поля исследуемого объекта или отражательного экрана принимают не менее Rтреб по условиям обеспечения репрезентативности измерений отраженных потоков радиации, выбирают высоты стоянок прибора, над центром круга или кольца размещают последовательно не менее чем на двух выбранных высотах прибор с чувствительным к измеряемой радиации датчиком и производят измерения, по крайней мере, отраженной радиации с каждой из высот, по результатам измерений, разделив полученные величины на измеренные значения падающей радиации, определяют значения альбедо Aизм для каждой из высот соответственно, после чего вычисляют истинное значение альбедо каждого из отражающих полей по результатам измерений с учетом долевого участия полей в отраженных потоках, в том числе по их угловым характеристикам, при этом исследуемый фрагмент разбивают на n экранированных концентрических полей и чередующихся с ними (n+1) неэкранированных концентрических полей, где n - целые числа, удовлетворяющие условию n ≥ 1, причем для ситуаций, когда экранированы первый или первый и не менее чем один последующий нечетный концентрический кольцевой участки, истинное альбедо фрагмента вычисляют по формуле
а альбедо экрана - соответственно по формуле
а для ситуаций, когда экранированы один или более четные концентрические кольцевые участки, истинное альбедо фрагмента вычисляют по формуле
а альбедо экрана - соответственно по формуле:
где A'изм и A''изм - альбедо, полученное делением измеренной отраженной радиации на падающую соответственно с высот h1 и h2 стоянок прибора;
β′ и γ′ - - параметры для высоты h1;
β″ и γ″ - - параметры для высоты h2
α′ - угол между нормалью, опущенной из центра датчика прибора на исследуемый фрагмент, и наклонной, соединяющей центр датчика и конец радиуса соответствующего кругового или кольцевого участка фрагмента или экрана для высоты h1;
α″ - то же для высоты h2;
Δ = β″γ′-β′γ″,
r - радиус кругового экрана или внешний радиус кольцевого экрана;
h1, h2. . . . hk - высоты превышения приемной поверхности датчика над центром фрагмента, которому без разрушения объекта временно придают круговую форму, по крайней мере, в центральной части.
При этом исследуемый фрагмент отражающей поверхности объекта могут принимать, преимущественно, в виде плоского или квазиплоского отражателя с перекрываемым круговым экраном инородным включением или группой инородных включений, расположенных в эпицентральной зоне, ограниченной радиусом r наибольшего удаления их от центра зоны, определяемого проекцией центра чувствительного датчика прибора на отражающую поверхность, а минимальный внешний радиальный размер исследуемого фрагмента принимают не менее Rтреб по условиям репрезентативности измерений, при этом отражатель в совокупности образует два концентричных отражающих поля с упорядоченной конфигурацией и стабилизированным альбедо экрана над инородным или инородными включениями.
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности объекта могут принимать, преимущественно, в виде плоского или квазиплоского отражателя с перекрываемой кольцевым экраном периферийной зоной инородных включений и/или неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона с образованием центрального кругового поля с характерной для данного объекта отражательной поверхностью и периферийного кольцевого поля, образованного отражающим экраном со стабилизированным альбедо, причем радиус кругового поля принимают не менее расстояния до ближайшей границы неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона, а минимальный внешней радиальный размер кольцевого поля экрана принимают не менее Rтреб по условиям репрезентативности измерений.
При этом измерение отраженных потоков могут производить с двух высот стоянок прибора h1 и h2, причем с каждой из стоянок измеряют, по крайней мере, потоки отраженной радиации и не менее чем с одной из стоянок измеряют суммарную падающую радиацию, по результатам измерений, разделив полученные величины отраженной радиации на измеренное значение падающей радиации, определяют значения альбедо A'изм для высоты h1 и A''изм для высоты h2, после чего определяют истинное альбедо отражающего поля кругового фрагмента и альбедо расположенного за его контуром периферийного кольцевого фрагмента.
Измерение отраженных потоков могут производить с двух высот стоянок прибора h1 и h2, при этом с каждой из стоянок измеряют, по крайней мере, потоки отраженной радиации и не менее чем с одной из стоянок измеряют суммарную падающую радиацию, по результатам измерений, разделив полученные величины отраженной радиации на измеренное значение падающей радиации, определяют значения альбедо A'изм для высоты h1 и A''изм для высоты h2, после чего определяют истинное значение альбедо отражающего поля кругового фрагмента и альбедо расположенного за его контуром периферийного кольцевого отражающего экрана.
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности могут принимать, преимущественно, в виде плоского или квазиплоского отражателя с перекрываемой круговым экраном радиусом r зоной эпицентральных инородных включений и расположенным на радиальном удалении (R-r) от него внешним неорганизованным неопределенно дифференциально отражающим фоном, который перекрывают внешним кольцевым экраном со стабилизированным альбедо и шириной экрана (Rвн-R), где Rвн ≥ Rтреб по условиям репрезентативности измерений, при этом отражатель в совокупности образует три концентричных отражающих поля с упорядоченной конфигурацией, два из которых, идентичные друг другу по отражательным характеристикам, создают соответственно круговой и кольцевой экраны, а третье, расположенное между ними, образовано собственно фрагментом отражающей поверхности исследуемого объекта.
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности могут принимать, преимущественно, в виде плоского или квазиплоского отражателя с концентричной кольцевой зоной инородных включений, перекрываемой кольцевым экраном со стабилизированным альбедо и радиальной шириной (R-r), определяемой радиальными границами зоны инородных включений, и внешней, по крайней мере, кольцевой зоной радиусом R ≥ Rтреб по условиям репрезентативности измерений, образованной собственно отражающей поверхностью исследуемого объекта с образованием в совокупности трех отражающих полей, два из которых - центральное круговое и внешнее, по крайней мере, кольцевое периферийное, образованы поверхностью исследуемого объекта, а третье, промежуточное, создает расположенный между ними кольцевой экран со стабилизированным альбедо.
При этом измерение отраженных потоков могут производить с двух высот стоянок прибора h1 и h2, при этом с каждой из стоянок измеряют, по крайней мере, потоки отраженной радиации и не менее чем с одной из стоянок измеряют суммарную падающую радиацию, по результатам измерений, разделив полученные величины отраженной радиации на измеренное значение падающей радиации, определяют значения альбедо A'изм для высоты h1 и A''изм для высоты h2, а затем определяют истинное альбедо A2 отражающего поля исследуемого фрагмента и стабилизированное альбедо экрана.
Измерение отраженных потоков могут производить с двух высот стоянок прибора h1 и h2, при этом с каждой из стоянок измеряют, по крайней мере, потоки отраженной радиации и не менее чем с одной из стоянок измеряют суммарную падающую радиацию, по результатам измерений, разделив полученные величины отраженной радиации на измеренное значение падающей радиации, определяют значения альбедо A'изм для высоты h1 и A''изм для высоты h2, после чего определяют истинное альбедо Aист=A1=A3 отражающего поля исследуемого фрагмента и стабилизированное альбедо Aэк=A2 экрана.
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности объекта могут принимать, преимущественно, в виде плоского или квазиплоского отражателя с перекрываемым круговым экраном инородным включением или группой инородных включений, расположенных в эпицентральной зоне, ограниченной радиусом r наибольшего удаления их от центра зоны, определяемого проекцией центра чувствительного датчика прибора на отражающую поверхность, а также с промежуточной концентричной зоной инородных включений, перекрываемой кольцевым экраном радиальной шириной (r2-R) и примыкающими к ней с внешней и внутренней сторон кольцевыми зонами отражающей поверхности исследуемого объекта, внутренняя из которых имеет радиальную ширину (R1-r1), а внешняя - соответственно (R2-r2), где R2 ≤ Rтреб и обрамлена с внешней стороны неорганизованным неопределенно дифференцированно отражающим фоном, который перекрывают внешним кольцевым экраном со стабилизированным альбедо, имеющим радиальную ширину, по крайней мере, не менее чем (Rтреб - R2), где Rтреб определяют по условиям репрезентативности измерений, при этом отражатель в совокупности образует пять концентричных отражающих полей с упорядоченной конфигурацией, три из которых идентичные друг другу по отражательным характеристикам, создают, соответственно, эпицентральный круговой, промежуточный и периферийный кольцевые экраны, а два отражающих поля, расположенные между ними, образованы собственно фрагментами отражающей поверхности исследуемого объекта, причем измерения отраженных потоков радиации производят на отражателе, содержащем пять полей, после чего выполняют измерения падающей и отраженной радиации, а также обрабатывают результаты и определяют альбедо исследуемой поверхности и/или, при необходимости, альбедо экрана Aэкр.
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности объекта могут принимать, преимущественно, в виде плоского или квазиплоского отражателя с перекрываемым круговым экраном инородным включением или группой инородных включений, расположенных в эпицентральной зоне, ограниченной радиусом r наибольшего удаления их от центра зоны, определяемого проекцией центра чувствительного датчика прибора на отражающую поверхность, а также с промежуточной концентричной зоной инородных включений, перекрываемой кольцевым экраном радиальной шириной (r2-R) и примыкающими к ней с внешней и внутренней сторон кольцевыми зонами отражающей поверхности исследуемого объекта, внутренняя из которых имеет радиальную ширину (R1-r1), а внешняя - соответственно (R2-r2), где R2 < Rтреб и обрамлена с внешней стороны неорганизованным неопределенно дифференцированно отражающим фоном, который перекрывают внешним кольцевым экраном со стабилизированным альбедо, имеющим радиальную ширину, по крайней мере, не менее чем (Rтреб - R2), где Rтреб назначают по условиям репрезентативности измерений, при этом отражатель в совокупности образует пять концентричных отражающих полей с упорядоченной конфигурацией, три из которых идентичные друг другу по отражательным характеристикам, создают, соответственно, эпицентральный круговой, промежуточный и периферийный кольцевые экраны, а два отражающих поля, расположенные между ними, образованы собственно фрагментами отражающей поверхности исследуемого объекта, причем дополнительно поочередно экранируют или внутреннюю или внешнюю относительно промежуточного кольцевого экрана зону отражающей поверхности исследуемого объекта, уменьшая при этом и в том и в другом случае число чередующихся полей до трех, после чего выполняют измерения падающей и отраженной радиации, а также обрабатывают результаты и определяют альбедо исследуемой поверхности Aист и/или, при необходимости, альбедо экрана Aэк.
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности могут принимать, преимущественно, в виде плоского или квазиплоского отражателя с концентричной кольцевой зоной инородных включений, перекрываемой кольцевым экраном со стабилизированным альбедо и радиальной шириной (R-r), определяемой радиальными границами зоны инородных включений, примыкающей к ней с внешней стороны кольцевой зоной исследуемой отражающей поверхности радиальной шириной (r2-R1), к которой примыкает внешний кольцевой экран со стабилизированным альбедо радиальной шириной (R2-r2), где R2 принимают большим или равным Rтреб по условиям репрезентативности измерений, причем отражатель образует в совокупности четыре концентричных отражающих поля, два из которых - центральное круговое и промежуточное кольцевое образованы поверхностью исследуемого объекта, а два других кольцевых - промежуточное и внешнее создают расположенный между ними и внешней периферийный кольцевые экраны со стабилизированным альбедо, причем измерения отраженных потоков радиации производят либо на отражателе, содержащем четыре указанных чередующихся поля, либо оставляют эпицентральную зону открытой, а дополнительно экранируют промежуточную кольцевую зону отражающей поверхности исследуемого объекта, при этом уменьшают число полей с различным альбедо до двух, выполняют измерения падающей и отраженной радиации, а также обрабатывают результаты и определяют истинное альбедо исследуемой поверхности и/или, при необходимости, альбедо экрана.
Исследуемому техногенному или природному объекту, или его отражающему фрагменту, или образцу материала могут придавать форму круга или кольца, выполняя его в виде единого элемента - плиты или пластины, или пленки, или сочетания перечисленных элементов с контурной границей в виде окружности, либо выполняют его составным или комбинированным в виде набора секторных или сегментных элементов, или их сочетания друг с другом, и/или с образующими в совокупности круг или кольцо элементами произвольного очертания с плоской или квазиплоской поверхностью, либо наносят на зоны инородных включений и/или неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона временный слой отражающего вещества, придавая ему, соответственно, круговую, и/или кольцевую, и/или кольцевые формы.
Экран или экраны могут выполнять частично или полностью объемными в виде накладной пластины, или тонкой плиты, или гибкого, или полужесткого, или комбинированных замкнутых кольцевых фрагментов с центральным проемом соответствующего радиуса, либо в виде описывающего или охватывающего круг съемного кольца или многогранника, преимущественно квадрата или прямоугольника, содержащего проем в виде указанного круга.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в исключении искажающего влияния на результаты измерений отражения неорганизованного, неопределенно дифференцированно отражающего фона и неустранимого инородного включения, не характерного для исследуемого фрагмента по отражающим характеристикам при производстве актинометрических наблюдений на ограниченных фрагментах машиностроительных, строительных, градостроительных и других техногенных, ландшафтных объектов, а также других природных образований со сложно дифференцированными характеристиками отражения падающей радиации.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен исследуемый ограниченный фрагмент и две высотные стоянки прибора с чувствительным к измеряемой радиации датчиком, вид сбоку;
на фиг. 2 - исследуемый ограниченный фрагмент в плане с внешним радиальным размером больше или равным Rтр и перекрытым круговым экраном инородным включением в эпицентральной зоне радиусом r, образующими в совокупности два концентричных отражающих поля;
на фиг. 3 - то же, вид сбоку;
на фиг. 4 - исследуемый ограниченный фрагмент в плане с перекрываемой кольцевым экраном периферийной зоной инородных включений и/или неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона и образованием центрального кругового поля с характерной для данного объекта отражательной поверхностью;
на фиг. 5 - то же, вид сбоку;
на фиг. 6 - исследуемый ограниченный фрагмент в плане с перекрываемой круговым экраном радиусом r зоной эпицентральных инородных включений и расположенным на радиальном удалении (R1-r1) от него внешним неорганизованным неопределенно дифференцированно отражающим фоном, перекрытым внешним кольцевым экраном с образованием трех концентричных отражающих полей;
на фиг. 7 - то же, вид сбоку;
на фиг. 8 - исследуемый фрагмент с перекрытой кольцевым экраном со стабилизированным альбедо концентричной кольцевой зоной инородных включений, с образованием трех отражающих полей, два из которых - центральное круговое и внешнее кольцевое образованы поверхностью исследуемого объекта, а третье - промежуточное образует кольцевой экран со стабилизированным альбедо;
на фиг. 9 - то же, вид сбоку;
на фиг. 10 - исследуемый фрагмент с перекрываемым круговым экраном инородным включением в эпицентральной зоне радиусом промежуточной концентричной зоной инородных включений, перекрытой кольцевым экраном радиальной шириной (r2-R1), примыкающими к ней с внешней и внутренней сторон кольцевыми зонами отражающей поверхности исследуемого объекта и примыкающим к внешней кольцевой зоне с внешней ее стороны неорганизованным неопределенно дифференцированно отражающим фоном, перекрытым внешним кольцевым экраном со стабилизированным альбедо с образованием в совокупности пяти концентричных отражающих полей;
на фиг. 11 - то же, вид сбоку;
на фиг. 12 - выполнение кольцевой накладки составной из концентрических частей, в плане;
на фиг. 13 - то же, из секторных частей;
на фиг. 14 - то же, из секторно-концентрических частей;
на фиг. 15 - то же, из сегментных частей;
на фиг. 16 - то же, из сочетания различных частей.
Способ определения альбедо осуществляют следующим образом.
Производят актинометрические наблюдения с измерением с разных высот интегральных потоков падающей на поверхность исследуемого объекта и отраженных от нее потоков радиации и радиации, отраженной от фоновой поверхности, с помощью по крайней мере одного прибора 1 с по крайней мере одним датчиком, чувствительным к измеряемой радиации, и определяют альбедо по отношению отраженной радиации к падающей. При определении альбедо ограниченного фрагмента исследуемого техногенного или природного объекта, содержащего характерную для данного объекта отражающую поверхность и не менее одного инородного включения и/или неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона с иными, не характерными для данного объекта или фрагмента отражательными свойствами, исследуемому фрагменту, и/или инородному включению или включениям, и/или неорганизованному неопределенно дифференцированно отражающему фону искусственно придают круговую форму или форму не менее чем одного кольца или их сочетаний со стабилизированными отражательными характеристиками путем наложения кругового 2 и/или не менее одного кольцевого 3 экрана или путем образования его или их временным нанесением отражательного вещества на соответствующие участки отражающей поверхности объекта или его фрагмента с образованием не менее двух концентрических отражающих полей, радиусы которых принимают из условия минимального перекрытия инородных включений или неорганизованного неопределенного дифференцированно отражающего фона, а внешний радиус периферийного отражающего поля исследуемого объекта или отражательного экрана принимают не менее Rтреб по условиям обеспечения репрезентативности измерения отраженных потоков радиации.
При наличии более сложной структуры инородных включений в отражающей поверхности исследуемый фрагмент разбивают на n экранированных концентрических полей и чередующихся с ними (n+1) неэкранированных концентрических полей, где n - целые числа, удовлетворяющие условию n ≥ 1, причем для ситуаций, когда экранированы первый или первый и не менее чем один последующий нечетный концентрический кольцевой участки, истинное альбедо фрагмента вычисляют по формуле:
а альбедо экрана - соответственно по формуле:
а для ситуаций, когда экранированы один или более четные концентрические кольцевые участки, истинное альбедо фрагмента вычисляют по формуле:
а альбедо экрана - соответственно по формуле:
где A'изм и A''изм альбедо, полученное делением измеренной отраженной радиации на падающую соответственно с высот h1 и h2 стоянок прибора;
β′ и γ′ - параметры для высоты h1
β″ и γ″ - параметры для высоты h2
α′ - угол между нормалью, опущенной из центра датчика прибора на исследуемый фрагмент и наклонной, соединяющей центр датчика и конец радиуса соответствующего кругового или кольцевого участка фрагмента или экрана для высоты h1;
α″ - то же для высоты h2;
Δ = β″γ′-β′γ″;
r - радиус кругового экрана или внешний радиус кольцевого экрана;
h1, h2...hk - высоты превышения приемной поверхности датчика над центром фрагмента, которому без разрушения объекта временно придают круговую форму, по крайней мере, в центральной части.
Выбирают высоты стоянок прибора над центром O круга или кольца, размещают последовательно не менее чем на двух выбранных высотах h1 и h2 прибор с чувствительным к измеряемой радиации датчиком и производят измерения, по крайней мере, отраженной радиации с каждой из высот, по результатам измерений, разделив полученные величины на измеренные значения падающей радиации, определяют значения альбедо Aизм для каждой из высот соответственно, после чего вычисляют истинное значение альбедо каждого из отражающих полей по результатам измерений с учетом долевого участия полей в отраженных потоках, в том числе по их угловым характеристикам.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами конкретного осуществления.
Пример N 1.
Объектом исследования является ограниченный фрагмент в плане с внешним радиальным размером большим или равным Rтр и перекрытым круговым экраном инородным включением в эпицентральной зоне радиусом r, образующим в совокупности два концентричных отражающих поля (фиг. 2, фиг. 3).
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности объекта принимают преимущественно в виде плоского или квазиплоского отражателя с перекрываемым круговым экраном 2 инородным включением или группой инородных включений, расположенных в эпицентральной зоне, ограниченной радиусом r наибольшего удаления их от центра зоны, определяемого проекцией центра чувствительного датчика прибора на отражающую поверхность, а минимальный внешний радиальный размер исследуемого фрагмента принимают не менее Rтреб по условиям репрезентативности измерений, при этом отражатель в совокупности образует два концентричных отражающих поля с упорядоченной конфигурацией и стабилизированным альбедо экрана над инородным или инородными включениями, располагают чувствительный датчик последовательно на высотах h1 и h2 или наоборот и с каждой из высот производят измерения радиации, отраженной от исследуемого фрагмента и эпицентрального экрана и по крайней мере на одной из высот измеряют падающую радиацию суммарную или ее составляющие прямую и рассеянную, обрабатывают результаты измерений, например, по указаниям Наставления гидрометеорологическим станциям и постам, упомянутым ранее, и определяют искомые величины альбедо истинного и альбедо экрана по приведенным выше зависимостям.
Пример N 2.
Объектом исследования является ограниченный фрагмент в плане с перекрываемой кольцевым экраном периферийной зоной инородных включений и/или неорганизованным неопределенно дифференцированно отражающим фоном и образованием центрального кругового поля с характерной для данного объекта отражательной поверхностью (фиг. 4, фиг. 5).
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности объекта принимают, преимущественно, в виде плоского или квазиплоского отражателя с перекрываемой кольцевым экраном 3 периферийной зоной инородных включений и/или неорганизованным неопределенно дифференцированно отражающим фоном с образованием центрального кругового поля 4 с характерной для данного объекта отражательной поверхностью и периферийного кольцевого поля, образованного отражающим экраном 3 со стабилизированным альбедо, причем радиус кругового поля принимают не менее расстояния до ближайшей границы неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона, а минимальный внешний радиальный размер кольцевого поля экрана принимают не менее Rтреб по условиям репрезентативности измерений.
Измерение отраженных потоков при этом производят с двух высот стоянок прибора h1 и h2, причем с каждой из стоянок измеряют, по крайней мере, потоки отраженной радиации и не менее чем с одной из стоянок измеряют суммарную падающую радиацию. По результатам измерений, разделив полученные величины отраженной радиации на измеренное значение падающей радиации, определяют значения альбедо A'изм для высоты h1 и A''изм для высоты h2. После чего определяют истинное альбедо отражающего поля кругового экрана и альбедо расположенного за его контуром периферийного кольцевого фрагмента, обрабатывают результаты измерений, например, по указаниям Наставления гидрометеорологическим станциям и постам, упомянутым ранее, и определяют искомые величины альбедо истинного и альбедо экрана по приведенным выше зависимостям.
Пример N 3
Объектом исследования является ограниченный фрагмент в плане с перекрываемой круговым экраном радиусом r1 зоной эпицентральных инородных включений и расположенным на радиальном удалении (R1-r1) от него внешним неорганизованным неопределенно дифференцированно отражающим фоном, перекрытым внешним кольцевым экраном с образованием трех концентричных отражающих полей (фиг. 6 и фиг. 7).
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности принимают преимущественно в виде плоского или квазиплоского отражателя с перекрываемой круговым экраном 2 радиусом r1 зоной эпицентральных инородных включений и расположенным на радиальном удалении 5, равным (R1-r1), от него внешним неорганизованным неопределенно дифференцированно отражающим фоном, который перекрывает внешним кольцевым экраном 6 со стабилизированным альбедо и шириной экрана (Rвн-R), где Rвн ≥ Rтреб по условиям репрезентативности измерений. При этом отражатель в совокупности образует три концентричных отражающих поля с упорядоченной конфигурацией, два из которых, идентичные друг другу по отражательным характеристикам, создают соответственно круговой и кольцевой экраны, а третье, расположенное между ними, образовано собственно фрагментом отражающей поверхности исследуемого объекта, располагают чувствительный датчик последовательно на высотах h1 и h2 или наоборот и с каждой из высот производят измерения радиации, отраженной от исследуемого фрагмента и эпицентрального и концентричного кольцевого экранов, и по крайней мере на одной из высот измеряют падающую радиацию, суммарную или ее составляющие прямую и рассеянную, обрабатывают результаты измерений, например, по указаниям Наставления гидрометеорологическим станциям и постам, упомянутым ранее, и определяют искомые величины альбедо истинного и альбедо экрана по приведенным выше зависимостям.
Пример N 4
Объектом исследования является фрагмент с перекрытой кольцевым экраном со стабилизированным альбедо концентричной кольцевой зоной инородных включений с образованием трех отражающих полей, два из которых - центральное круговое и внешнее кольцевое образованы поверхностью исследуемого объекта, а третье - промежуточное образует кольцевой экран со стабилизированным альбедо (фиг. 8 и фиг. 9).
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности принимают, преимущественно, в виде плоского или квазиплоского отражателя с концентричной кольцевой зоной инородных включений, перекрываемой кольцевым экраном 3 со стабилизированным альбедо и радиальной шириной (R1-r1), определяемой радиальными границами зоны инородных включений, и внешней, по крайней мере, кольцевой, зоной 7 радиусом R2≥Rтреб по условиям репрезентативности измерений, образованной собственно отражающей поверхностью исследуемого объекта с образованием в совокупности трех отражающих полей, два из которых - центральное круговое и внешнее, по крайней мере, кольцевое, периферийное, образованы поверхностью исследуемого объекта, а третье, промежуточное, создают расположенный между ними кольцевой экран со стабилизированным альбедо.
Измерение отраженных потоков при этом производят с двух высот стоянок прибора h1 и h2, причем с каждой из стоянок измеряют, по крайней мере, потоки отраженной радиации и не менее чем с одной из стоянок измеряют суммарную падающую радиацию или измерения последней производят по составляющим, а именно измеряют рассеянную и прямую радиацию, по результатам измерений, разделив полученные величины отраженной радиации на значение падающей радиации, определяют значения альбедо A'изм для высоты h1 и A''изм для высоты h2, а затем определяют истинное альбедо A2 отражающего поля исследуемого фрагмента и стабилизированное альбедо экрана по приведенным выше зависимости.
Пример N 5
Объектом исследования является фрагмент с перекрываемым круговым экраном инородным включением в эпицентральной зоне радиусом r1, промежуточной концентричной зоной инородных включений, перекрытой кольцевым экраном, и примыкающими к ней с внешней и внутренней сторон кольцевыми зонами отражающей поверхности исследуемого объекта и примыкающим к внешней кольцевой зоне с внешней ее стороны неорганизованным неопределенно дифференцированно отражающим фоном, перекрытым внешним кольцевым экраном с образованием в совокупности пяти концентричных отражающих полей (фиг. 10 и фиг. 11).
Исследуемый фрагмент отражающей поверхности объекта принимают, преимущественно, в виде плоского или квазиплоского отражателя с перекрываемым круговым экраном 2 инородным включением или группой инородных включений, расположенных в эпицентральной зоне, ограниченной радиусом r наибольшего удаления их от центра зоны, определяемого проекцией центра чувствительного датчика прибора на отражающую поверхность, а также с промежуточной концентричной зоной инородных включений, перекрываемой кольцевым экраном 3 радиальной шириной (r2-R1) и примыкающими к ней с внешней и внутренней сторон кольцевыми зонами 8 и 9 отражающей поверхности исследуемого объекта, внутренняя из которых имеет радиальную ширину (R1-r1), а внешняя - соответственно (R2-r2), где R2 < Rтреб, и обрамлена с внешней стороны неорганизованным неопределенно дифференцированно отражающим фоном, который перекрывают внешним кольцевым экраном 10 со стабилизированным альбедо, имеющим радиальную ширину, по крайней мере, не менее чем (Rтреб - R2), где Rтреб назначают по условиям репрезентативности измерений, при этом отражатель в совокупности образует пять концентричных отражающих полей с упорядоченной конфигурацией, три из которых, идентичные друг другу по отражательным характеристикам, создают, соответственно, эпицентральный круговой, промежуточный и периферийный кольцевые экраны, а два отражающих поля, расположенные между ними, образованы собственно фрагментами отражающей поверхности исследуемого объекта, причем измерения отраженных потоков радиации производят на отражателе, содержащем пять полей, после чего выполняют измерения падающей и отраженной радиации, а также обрабатывают результаты и определяют альбедо исследуемой поверхности Aист и/или, при необходимости, альбедо экрана Aэкр по приведенным выше зависимостям.
Исследуемому техногенному или природному объекту, или его отражающему фрагменту, или образцу материала могут придавать форму круга или кольца, выполняя его в виде единого элемента - плиты или пластины, или пленки, или сочетания перечисленных элементов с контурной границей в виде окружности, либо выполняют его составным или комбинированным в виде набора секторных или сегментных элементов, или их сочетания друг с другом, и/или с образующими в совокупности круг или кольцо элементами произвольного очертания с плоской или квазиплоской поверхностью, либо наносят на зоны инородных включений и/или неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона временный слой отражающего вещества, придавая ему, соответственно, круговую, и/или кольцевую, и/или кольцевые формы.
Экран или экраны могут выполнять частично или полностью съемными в виде накладной пластины, или тонкой плиты, или гибкого, или полужесткого, или комбинированных замкнутых кольцевых фрагментов с центральным проемом соответствующего радиуса, либо в виде описывающего или охватывающего круг съемного кольца или многогранника, преимущественно квадрата или прямоугольника, содержащего проем в виде указанного круга.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЬБЕДО (ВАРИАНТЫ) | 1998 |
|
RU2145076C1 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЬБЕДО (ВАРИАНТЫ) | 1998 |
|
RU2145074C1 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЬБЕДО (ВАРИАНТЫ) | 1998 |
|
RU2145075C1 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЬБЕДО ЗЕМЛИ | 2007 |
|
RU2353920C1 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЬБЕДО ЗЕМЛИ | 2007 |
|
RU2351919C1 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЬБЕДО ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ПОДСПУТНИКОВЫХ ТОЧКАХ ОРБИТЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА (ВАРИАНТЫ) | 2006 |
|
RU2376615C2 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЬБЕДО ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ | 2013 |
|
RU2547169C2 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЬБЕДО ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ | 2013 |
|
RU2547895C2 |
| Способ определения альбедо поверхности | 2016 |
|
RU2628991C1 |
| СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ОБРАТНОГО РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОТРАЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2010 |
|
RU2453954C2 |
Изобретение относится к неразрушающим методам контроля интегральных параметров лучистого теплообмена мобильных и стационарных объектов окружающей среды. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в исключении или максимальной нейтрализации искажающего влияния, привносимого от неорганизованного фона. Новым в способе является то, что при определении альбедо ограниченного фрагмента объекта, содержащего характерную для данного объекта отражающую поверхность и не менее одного инородного включения и/или неорганизованного неопределенно дифференцированно отражающего фона с иными, не характерными для данного объекта или фрагмента отражательными свойствами, исследуемому фрагменту, и/или инородному включению или включениям, и/или неорганизованному неопределенно дифференцированно отражающему фону искусственно придают круговую форму, или форму не менее чем одного кольца, или их сочетаний со стабилизированными отражательными характеристиками путем наложения кругового и/или не менее одного кольцевого экрана или путем образования его или их временным нанесением отражательного вещества на соответствующие участки отражающей поверхности объекта или его фрагмента с образованием не менее двух концентрических отражающих полей, над центром круга или кольца размещают последовательно не менее чем на двух выбранных высотах прибор с чувствительным к измеряемой радиации датчиком и производят измерения по крайней мере отраженной радиации с каждой из высот, а значения истинного альбедо определяют по приведенным формулам для различных вариантов образования исследуемого фрагмента. 13 з.п.ф-лы, 16 ил.
альбедо экрана - соответственно по формуле
а для ситуаций, когда экранированы один или более четных концентрических кольцевых участков, истинное альбедо фрагмента вычисляют по формуле
а альбедо экрана - соответственно по формуле
где А'изм и А''изм - альбедо, полученное делением измеренной отраженной радиации на падающую соответственно с высот h1 и h2 стоянок прибора;
β′ и γ′ - параметры для высоты h1;
β″ и γ″ - параметры для высоты h2;
α′ - угол между нормалью, опущенной из центра датчика прибора на исследуемый фрагмент, и наклонной, соединяющей центр датчика и конец радиуса соответствующего кругового или кольцевого участка фрагмента или экрана для высоты h1;
α″ - то же для высоты h2;
Δ = β″γ′-β′γ″
r - радиус кругового экрана или внешний радиус кольцевого экрана;
h1, h2 . . . hk - высоты превышения приемной поверхности датчика над центром фрагмента, которому без разрушения объекта временно придают круговую форму по крайней мере в центральной части.
| Дмитриев А.А | |||
| К вопросу о методике изучения отражательных свойств земной поверхности | |||
| Метеорология и гидрология | |||
| Приспособление для отвешивания жидкости без предварительного определения веса тары | 1925 |
|
SU1952A1 |
| Способ измерения коэффициента яркости диффузно отражающих поверхностей,имеющих неоднородно отражающие элементы | 1986 |
|
SU1396008A1 |
| Способ определения вида естественной подстилающей поверхности | 1990 |
|
SU1733979A1 |
| US 5445453 A, 29.08.95. | |||
