高精紫外辐射计的接地分析与验证

　　0　前言

　　UVMFR-7检测系统是美国YANKEE公司生产的紫外波段辐射计,可以测量地表环境紫外波段的总辐射、直射和散射,广泛应用于气象环境领域的紫外辐射危害预测、全球气候变化与臭氧变化、紫外线与气溶胶以及生物学影响等方面的研究,是一种低成本高精度的气象仪器。美国农业部早在1992年启动了基于该检测系统的UV-BMonitoring and Research Program (UVMRP),可以提供全美国紫外辐射的时空分布。2008年,中科院大气所及中国气象局有关部门与美方共同开展的“南方大气综合观测科学实验项目”采用了该检测系统用于我国南方气象环境中臭氧成分的监控。

　　本文详细分析该仪器野外架设时接地的方案和易犯错误,以该仪器在观测实验时接地不当导致的通讯故障解决方案为例,给出辐射计接地故障现场测试查找方案,验证了高精紫外辐射计的正确接地对于仪器的检测精度、仪器和实验人员安全的重要性[1-5]。同时指出电源插头插座欧标与国标的微小差异对接地有重要的影响,对于引进设备的使用应根据该设备的标准和我国的标准进行相应的改动,不能盲目套用。

　　1　UVMFR-7检测系统接地方式

　　1.1　系统构成

　　UVMFR-7检测系统由计算机和UVMFR-7两部分构成。UVMFR-7作为检测系统的核心部分,主要由YESDAS-2数据采集与控制箱和传感器两部分构成,如图1所示。传感器将散射、总辐射和直射等参数转换为模拟电信号,YESDAS-2数据采集与控制箱完成传感器的控制、设定和数据的采集。UVMFR-7安放在集装箱顶部,计算机安放在集装箱内,两者通过RS-232串行接口连接,通过运行计算机上的YESDAS Manager软件对YESDAS-2检测系统进行设定和数据的采集,并对采集到的数据进行解压缩、格式转换和分析[6,7]。

　　1.2　UVMFR-7接地方案

　　UVMFR-7仪器作为高精度观测仪器,观测的精度是皮安级(10-12A),最高达到飞安级(1015A),所以正确的接地非常重要。正确的接地保护作为屏蔽层即可以保证检测的精度更可以保证实验人员和设备的安全。正确的接地包括UVMFR-7良好接地以及计算机良好接地。如图2黑粗线所示。

　　一般情况下,一个220 V交流插座总是有3根电线:火线(棕色或黑色电线),相对地线有220~250 V电压;零线(蓝色或白色);地线(通常是绿线)。电路设计的思路是电流由火线流出后经零线流回,如图3所示,地线则是一个浮动的安全屏蔽。地线和零线一起被接回到交流配电的地方,在配电箱内部他们由跳线链接。所以理论上地线和零线之间的电压都应该是0 V。但是很多情况下,尤其是在接线距离比较长,电流比较大的情况下,地线和零线之间的电压会升高,并远远高于0 V。