一種連續(xù)測(cè)量太陽(yáng)總輻射、散射輻射和直接輻射的野外儀器。它以六種寬波段波長(zhǎng)來進(jìn)行測(cè)量的，415, 500,

615, 673,870, 和 940 nm。波長(zhǎng)的選擇是根據(jù)大氣中所研究目標(biāo)而定的，如水汽的光學(xué)厚度、氣溶膠和臭氧等

。
特點(diǎn)：
◆同一個(gè)光電探測(cè)器測(cè)量所有的輻射量
◆熱調(diào)節(jié)傳感器探頭消除了周圍溫度導(dǎo)致的誤差，并避免了露/雪/冰在探頭上的集結(jié)
◆數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可接其他24個(gè)模擬量和6個(gè)脈沖量氣象傳感器
◆耐用且美觀的構(gòu)造設(shè)計(jì)

工作原理：
MFR-7使用了一個(gè)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的遮光帶來測(cè)量太陽(yáng)輻射的總輻射和散射輻射，一旦這兩個(gè)量已知，CPU就能自動(dòng)的

計(jì)算出直接輻射。

旋轉(zhuǎn)遮擋帶的構(gòu)造如右圖表示，是一條金屬制成的弓形帶，它伴隨著太陽(yáng)高度的變化而旋轉(zhuǎn)，弓形正中央始終

對(duì)著儀器孔徑，弓形帶寬3.3°足以遮擋太陽(yáng)，它可通過微處理器控制的發(fā)動(dòng)機(jī)定位，精度達(dá)到0.4°，發(fā)動(dòng)機(jī)

支架可根據(jù)緯度的高度調(diào)整。當(dāng)儀器安裝在野外時(shí)，必須與地球的磁場(chǎng)方向一致(北向和南向依南北半球而定)

，一旦與地球磁場(chǎng)方向一致，儀器本身無需進(jìn)一步調(diào)節(jié)便可在無人職守的條件下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，不像其他的跟蹤

器需要人為干預(yù)。

儀器的操作由微處理器控制，在每個(gè)測(cè)量間隔，微處理器會(huì)通過近似的太陽(yáng)星歷表計(jì)算太陽(yáng)的位置，第一次測(cè)

量從遮擋帶的最低點(diǎn)位置開始(水平方向上的總輻射)，然后遮擋帶會(huì)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行三次的測(cè)量，一次是太陽(yáng)完全被

遮擋時(shí)的測(cè)量(散射輻射)，其他兩次是在遮擋帶旋轉(zhuǎn)到太陽(yáng)的任一邊9°時(shí)的測(cè)量，由于當(dāng)太陽(yáng)完全被遮擋時(shí)的

測(cè)量，會(huì)有一部分“剩余天空”的散射值被忽略，因此，散射輻射值需要修正，然后微處理器將總的輻射值減

去修正后的散射輻射值便得到了直接輻射值。最后直接輻射值與太陽(yáng)天頂角余弦值的乘積便是真正的直接輻射

。完成這些全部過程需要不到20秒的時(shí)間，而且程序可以設(shè)定一分鐘進(jìn)行三次測(cè)量。

MFR-7自動(dòng)計(jì)算太陽(yáng)星歷的功能具有很大的優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)量總輻射和散射輻射的過程中可以不斷的移動(dòng)遮光帶。由

于它只需遮光帶在四個(gè)位置時(shí)的測(cè)量，因而它的測(cè)量方法允許每次測(cè)量更長(zhǎng)的綜合時(shí)間，不象其他許多儀器在

測(cè)量過程中需要對(duì)整個(gè)天空掃描。較長(zhǎng)的綜合時(shí)間可以充分改善儀器的精度且提高波長(zhǎng)的可操作性，這些都是

其他對(duì)整個(gè)天空掃描儀器無法實(shí)現(xiàn)的。“多余的”天空遮光修正大大的提高了測(cè)量精度，特別是在有云的狀況

下。

濾光器的波長(zhǎng)可被大氣研究人員仔細(xì)選擇以達(dá)到數(shù)據(jù)的最大利用，例如，311.5nm的濾波被選擇用在小但“平”

的光譜區(qū)域，332.4nm用于Dobson參比，每個(gè)濾波探測(cè)器通道都具有單獨(dú)的特性，輸出的分光照度的單位為

W/m2-nm。

MFR-7具有獨(dú)特的功能，可連續(xù)對(duì)三種太陽(yáng)輻射進(jìn)行光譜測(cè)量，是一款多功能儀器。例如，為獲取采集的數(shù)據(jù)，

至少需使用兩種儀器：一種全濾波輻射計(jì)和一個(gè)自動(dòng)跟蹤的太陽(yáng)光度計(jì)或一個(gè)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的遮擋式輻射計(jì)。當(dāng)進(jìn)

行光譜測(cè)量時(shí)，MFR-7的優(yōu)點(diǎn)在于，可以用同一個(gè)探測(cè)器測(cè)量總輻射和散射輻射，消除了由于使用不同探測(cè)器測(cè)

量不同量帶來的誤差，減少了多個(gè)傳感器間的相互標(biāo)定。MFR-7使用簡(jiǎn)單方便，價(jià)格適宜，而且比較實(shí)用，它可

確保太陽(yáng)各種輻射測(cè)量與時(shí)間同步。

周圍環(huán)境溫度的變化會(huì)對(duì)半導(dǎo)體探測(cè)器產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差。為了避免這些誤差，該儀器使用了計(jì)算

機(jī)控制的熱調(diào)節(jié)電路，以保證探測(cè)器和濾波器的溫度高于周圍溫度，這樣可以避免熱量傳遞影響固態(tài)探測(cè)器。

另外好處是額外的熱量可以使傳感器不受露、冰和雪的影響。分離的電熱調(diào)節(jié)器允許用戶調(diào)節(jié)溫度。固態(tài)光電

二極管和靈敏的電子元件全部放在一個(gè)干燥的箱子里，以進(jìn)一步消除環(huán)境導(dǎo)致的測(cè)量誤差。

控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
MFR-7儀器操作和數(shù)據(jù)采集是通過一個(gè)微處理器控制的，這個(gè)自帶的CPU，1)進(jìn)行所需的星歷表計(jì)算；2)控制轉(zhuǎn)

動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)定位遮光帶；3)控制傳感器數(shù)據(jù)的收集、處理和存儲(chǔ)，這些數(shù)據(jù)來源于MRF-7和其他達(dá)24個(gè)附加模擬量

氣象傳感器；4)可以實(shí)時(shí)遙感勘測(cè)數(shù)據(jù)。超穩(wěn)定的時(shí)間同步(精度1秒/月)系統(tǒng)保證了遮光帶的定位在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)

是精確的，不需要人為干涉和調(diào)節(jié)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含一個(gè)完善的13字節(jié)自校準(zhǔn)A/D轉(zhuǎn)換器和自帶可達(dá)2M(可選

擇)的PCMCIA-2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(大多數(shù)用戶要求更大的存儲(chǔ)容量以獲得更高的采樣頻率)，還可以通過3米通訊電纜

或電話線和modem進(jìn)行通訊，使用YESDAS的數(shù)據(jù)處理軟件自動(dòng)下載、修正、校準(zhǔn)和web瀏覽，Modem通訊還可以在

實(shí)驗(yàn)室或辦公室遠(yuǎn)程控制，這并不影響數(shù)據(jù)的獲取，使得它在大的區(qū)域傳播網(wǎng)絡(luò)中更加適用。

標(biāo)定：
每套MFR-7儀器在出廠前都要單獨(dú)測(cè)試。首先，在廠家的余弦校準(zhǔn)設(shè)備中，從不同角度上測(cè)量直接波束的響應(yīng)情

況，同時(shí)生成一個(gè)詳細(xì)的儀器的余弦修正文件，然后，用一個(gè)窄波段光度計(jì)精密的掃描每個(gè)頭以確定在半最大

值波長(zhǎng)和中心波長(zhǎng)時(shí)的精確的全波長(zhǎng)值，最后，每個(gè)頭通過符合NIST標(biāo)準(zhǔn)的FEL燈來標(biāo)定，以確定它的絕對(duì)響應(yīng)

。
標(biāo)定工具
任何儀器的有效性都依賴于儀器校準(zhǔn)的質(zhì)量和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，YANKEE有著配備齊全的用來優(yōu)化性能和標(biāo)定校準(zhǔn)每

個(gè)儀器光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，余弦，光譜和每個(gè)波長(zhǎng)的絕對(duì)響應(yīng)通道都符合了NIST光學(xué)和電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，且每個(gè)系統(tǒng)

都附有校準(zhǔn)證書，全面的文獻(xiàn)可查閱YANKEE公司的網(wǎng)址(校準(zhǔn)服務(wù))。
數(shù)據(jù)應(yīng)用

MFR-7直接得到的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)可用來測(cè)量臭氧和氣溶膠。此外，以宇宙中穩(wěn)定的太陽(yáng)常量和已知的光學(xué)厚度為基礎(chǔ)

，MFR-7的數(shù)據(jù)可運(yùn)用自動(dòng)的蘭利分析軟件(系統(tǒng)自帶)進(jìn)行處理。
數(shù)據(jù)分析軟件

MFR-7是由內(nèi)置的YESDAS-2數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)來控制的，該系統(tǒng)控制遮光帶和熱子系統(tǒng)，存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù)，在

用戶提供帶Windows 9X/NT操作系統(tǒng)的PC機(jī)上，通過運(yùn)行YESDAS管理軟件來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行角度修正，標(biāo)定和分析。

該系統(tǒng)是一個(gè)可靠的和測(cè)試過的數(shù)據(jù)采集和顯示平臺(tái)，它甚至可以提供數(shù)據(jù)的Web顯示功能。

安裝
MFR-7安裝簡(jiǎn)便，需要用戶提供一個(gè)直徑約43cm的水平安裝平臺(tái)，在遮光帶電機(jī)設(shè)備上進(jìn)行緯度調(diào)整(通常在工

廠進(jìn)行)。將探測(cè)設(shè)備放置在一個(gè)平坦而穩(wěn)定的平臺(tái)上，在北半球，儀器的遮光帶應(yīng)與地理的北向一致(南半球

向南)，這些操作過程可參考儀器的說明書。
MFR-7探測(cè)器是由陽(yáng)極化處理的鋁和不銹鋼制成的，所有的硬件是不銹鋼材料而且所有的連接頭是密封和防水的

，該系統(tǒng)電子盒(包括DC電源，數(shù)據(jù)采集板和二級(jí)電子盒)置于一個(gè)NEMA-4X標(biāo)準(zhǔn)的箱中。DC電源是一款帶有雙軸

變壓器的工業(yè)級(jí)的高質(zhì)量電源，帶3m長(zhǎng)線纜的Null Modem可用來直接連接現(xiàn)場(chǎng)PC或筆記本電腦，帶浪涌保護(hù)的

電話線接口可通過用戶提供的Hayes兼容的Modem進(jìn)行通訊，還帶有可連接16個(gè)傳感器的旋轉(zhuǎn)式端口。
利用三個(gè)水平調(diào)整螺絲和精密水平泡來調(diào)整基座水平，然后通過基座中心的孔和一個(gè)#10螺絲將儀器固定在平臺(tái)

上，連接兩根從系統(tǒng)電子盒到探測(cè)器的線纜，然后連接DC電池和AC電源，根據(jù)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程傳輸而定，連

接串口到PC機(jī)的線纜，最后運(yùn)行PC機(jī)上軟件，這樣系統(tǒng)就安裝就緒并可采集數(shù)據(jù)了。
用戶需要提供一個(gè)深充12V電池，也可用220VAC供電，隨機(jī)配備一根2m供電電纜(訂貨時(shí)需注明115VAC或230VAC)

，整套系統(tǒng)可選擇12V太陽(yáng)能/電池供電單元，供電系統(tǒng)需配備接地裝置以有效的防止雷擊。

主要技術(shù)參數(shù)：
　　光譜范圍：415，500，615，673，870和940nm
　　余弦修正：優(yōu)于5%（0~80°天頂角），修正優(yōu)于1%
　　采樣頻率：最大4次/分鐘
　　工作溫度：-30~50℃
　　供電：115V~230V AC，50/60Hz，50W（最大）；12V DC（1A），3A（最大）
　　數(shù)據(jù)通訊：RS-232，Modem
　　系統(tǒng)內(nèi)存：32Kbytes，可擴(kuò)展至2Mbytes