便携式全自动太阳光度计的研制及其应用

　　0 引 言

　　太阳光度计是用于气象观测、地基测量、大气研究的一种重要仪器，不仅广泛地应用于大气探测、环境检测、气候变化等研究，也是卫星遥感大气订正、定标与可靠性检验的重要工具。国外许多国家已经研制出全自动太阳光度计，像日本的全波段光栅太阳光度计 pgs100 和干涉滤光太阳光度计 POM02，法国 CMEL 公司的 CE318 等等。我国自 1989 年本单位自行研制的第一代太阳光度计以来[1]，后继研究人员对其进行了不断地改进，自 1999 年研制出基于单片机控制系统实现自动控制跟踪的太阳光度计DTF-3[2]，2008 年又研制出一种新型便携式自动太阳光度计 DTF-5[3]，多年来该型仪器一直用于大气探测实验[4]，实践表明，该仪器在大气光学测量方面发挥了重要作用，但一直以来该仪器只是用于本单位的使用，随着国家对大气科学研究的重视，越来越多的研究单位需要使用，由于我国市场上还没有商业化的产品，都是从国外进口，且费用很高，故设计出有更高的性能价格比、面向用户、更适合推广应用的全自动太阳光度计成了必要。在 DTF-3 和DTF-5 的基础上我们又研制了便携式全自动太阳光度计 DTF-6。

　　本文主要介绍最新研制的便携式全自动太阳光度计 DTF-6 的组成及其控制系统，光学及跟踪系统设计，仪器指标，利用 Langley 法对仪器进行标定，得到仪器的标定值，将仪器拿到丽江进行实验，初步得到了丽江地区整层大气气溶胶光学厚度和可降水量的日均值变化。并将该仪器的测量结果与 DTF-5的测量结果进行对比，对比结果表明新研制的便携式全自动太阳光度计 DTF-6 的测量结果是完全合理且可靠的。

　　1 仪器整体设计

　　该便携式全自动太阳光度计 DTF-6 在整体设计上的改进主要体现在以下几个方面: 外观上采用一体化设计，将各数据线、电路系统、跟踪台及主机融为一体，外出携带方便，且数据传输距离短，增加了数据的可靠性; 采用多功能集成度高的 ATMEL芯片 ATmega64-16AC AVR 单片机替代原先的 IN-TEL 芯片 8031CPU，所有采集控制模块和外围扩展电路都集成在一个电路板上，所有芯片采用贴片封装，使得仪器在电路设计上变得简洁，且便于仪器的功能扩展，同时也使得仪器轻盈便携; 采用 VisualBasic 6. 0 编程，设计了友好的用户操作界面，可对实验测量数据及计算结果进行实时显示和存储; 通过软硬件及粗跟踪与精准跟踪相结合实现全自动操作，解决了原仪器开始需要手动对准的不便之处; 增加了网络传输功能，可进行远程控制和数据的下载。

　　1. 1 仪器硬件组成及单片机采集控制系统