题 目 基于STM32和WiFi的无线式紫外 线强度检测仪的设计外文翻译资料

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本科生毕业论文(设计)外文翻译

题 目 基于STM32和WiFi的无线式紫外

线强度检测仪的设计

Intercomparison and harmonization of UV Index measurements from multiband filter radiometers

UV指数测量的比较和协调多频段滤波辐射计

Bjoslash;rn Johnsen,¹ Berit Kjeldstad,² Tommy Nakken Aalerud,¹ Lill Tove Nilsen,¹ Josef Schreder,³ Mario Blumthaler,⁴ Germar Bernhard,⁵ Chrysanthi Topaloglou,⁶ Outi Meinander,⁷ Asadollah Bagheri,² James R. Slusser,⁸ and John Davis⁸

Received 19 December 2007; revised 17 March 2008; accepted 5 May 2008; published 12 August 2008.

[1]多频带过滤辐射计（MBFR）广泛应用于国家UV气候监测网络测量网络，并向公众通报暴露在太阳紫外线过程中潜在的健康风险。2005年在奥斯陆安排的第一届MBFRs的国际比较会议介绍了比较结果。43个GUV，NILU-UV和UVMFR-7型的辐射计监测站在几个大陆的监测站被安装。第一个目的是对仪器业主处理得到的全球紫外线指数（UVI）进行比较。比较了11个独立数据集，其中8个与参考值误差在plusmn;5％以内，10％误差在plusmn;10％以内。第二个目标是为所有仪器提供一个统一的校准量表。当应用这种校准量表时，UVI在高达90°的太阳天顶角（SZA），误差在plusmn;5％（2-sigma）内。结果表明，只要校准功能得到优化，MBFRs将为实际的天空条件和广泛的SZA提供准确的UVI测量。统一的UVI尺度可对照欧洲QASUME参考光谱仪。

1.介绍

[2]过度暴露于紫外线辐射可能导致一系列不利的健康影响，如晒伤，眼睛损伤，免疫系统的抑制和皮肤癌的诱导[环境署，2007]。过去40年中，皮肤癌发病率大幅度上升，这显然与太阳浴在人们中的流行有关。这启动了国家紫外线监测和教育计划[世卫组织，2002年]，向公众和科学界提供有关地球表面有害辐射水平的信息。[3]有害紫外线辐射的潜在危害通常以全球UV指数（UVI）为单位报道[WHO，2002]。该单位是基于CIE红斑（晒伤）频谱[ISO，1999; McKinlay和Diffey，1987]，并在国际上被用于报告测量和预测的红外有效紫外线辐照度。可以使用高分辨率光谱辐射计直接从光谱测量中检索UVI。 对于具有更宽带宽和有限数量的检测器通道（如多波段滤波器辐射计（MBFR））的辐射计，导出的UVI更准确，因为它需要转换功能并通过高分辨率分光光度计进行绝对校准。Dahlback [1996]和Bernhard et al [2005]研究表明，来自MBFR的测量可以被转换为UVI，作为UV中离散检测器通道的输出的加权和。该方法成为在UV监测网络中运行的MBFR报告UVI的基础。

[4]在不同网络中实施UVI需要全局协调的校准量表。辐射计的相互比较已被证明是建立共同参考尺度并验证和改进全球测量协议的实用方法。在这些安排中，一系列的辐射计与一组可追溯到国际标准的高质量参考光谱辐射计相关联。宽带电表（单探测器通道），已经进行了几项国际比较[Leszczynski等，1995; Bais等人，2001a]，并且大大提高了来自这些辐射计的测量的精度和可比性。然而直到2005年，MBFR网络之间的UVI没有国际上的比较，并且只有相对较少的出版物记录了这类辐射计的测量精度和可比性。本文介绍了来自MBFR的UVI的首次国际比较结果。参加的43个MBFRs，代表了从南极到北极，北美和南美洲，非洲，欧洲和尼泊尔（卡特曼杜）的测量站点和网络。26份由25 MBFR的所有者处理的紫外线指数数据将进行比较，共同参考。在活动期间进行的室外测量和实验室特征，构建了一组新的校准功能，以使用光谱辐射计的数据作为参考，协调43个MBFR的UVI测量结果。目的是提高UVFR与MBFRs的全球可比性，并推进使用UVI作为红外有效辐照度的国际单位。

2.材料和方法

[5]为了确保测量结果的客观性，活动是按照已有的既定做法进行有组织的比较[Kjeldstad et al。，1997]。在2005年5月23日至5月27日的核心期间内，对四种仪器进行了光谱辐射计的比较。这种光谱辐射计相互比较的目的是调查光谱校准量表的一致性，并为MBFR比对建立一组参考光谱。MBFR收集的原始数据由其所有者进行处理。UVI测量结果在数据提交截止日期后提供。

2.1 位置和条件

[6]比较和实验室工作在奥斯陆市西北10公里的Oslash;stera˚s进行。大多数辐射计运行（33 MBFRs）的核心时期从2005年4月底至6月中旬。前三个星期分配实验室工作以及其后的几周进行的太阳能测量。在核心期结束之后，大多数辐射计被运回国内机构。核心期后，十个新的MBFR抵达。UV辐射计在位于挪威辐射防护局（NRPA）中央办公大楼屋顶的太阳能平台上运行。所有辐射计安装在平台基座上方2.50米的均匀高度处，并将其参考标记定为朝向北方。在平台参考平面中心拍摄的扁平鱼眼照片，相对于平坦的地平线，天空观测系数为98.8％。在进行研究的一年中，最小太阳天顶角（SZA）为38.3°。核心期间的观察表明，沿着太阳的轨迹，附近的树木或建筑物没有明显的阴影。在测量活动期间，使用Brewer MKIV分光光度计在奥斯陆大学测量的每日平均臭氧量变化在320至400多布森单位（DU）之间。这是在测量站点的一年中是十分典型的，天气状况非常不稳定，经常发生降雨和雾气，散布着清澈的天空和破碎的云层。所有辐射计头在日出时和雨水停止后立即清洁，以避免杂质和液滴干扰测量。在核心期间，仅5月27日（第147日）在大部分时间内有清晰的天空和稳定的条件。

2.2 仪表

[7]来自三家制造商的MBRFs在比对中的表现：来自Biospheric Instruments Inc.的GUV地面UV辐射计（共16个）。来自NILU Products AS的NILU-UV辐射计（总共25个）和来自Yankee Environmental Systems Inc.的UVMFR-7多重旋转阴影带辐射计（MFRSR，共2个）。表1提供了模型，检测器通道数，标称中心波长和带宽（FWHM）的简要介绍。所有型号均具有温度稳定的检测器头，同时记录5至7个波长的全局水平辐照度。MFRSR还使用阴影带测量漫射辐照度。这使得可以从连续测量的全局和漫反射天空辐射度计算直接辐照度。当天空条件不稳定且平均周期在几秒钟内时，精确的同步测量是至关重要的。在本次活动中，我们设法使几乎所有测量在plusmn;2 s内保持同步。NILU-UVs和GUV分别持续记录1秒和10秒的辐照度。MFRSRs每20秒记录全球和漫反射天空辐射，平均为几秒钟。关于在紫外线监测网络中运行的GUV，NILU-UV和MFRSR的更多信息可以在Bernhard等人的出版物中找到。 [2005]，Johnsen et al。 [2002]，Aalerud和Johnsen [2006]，Hoslash;iskaret al。 [2003]，Lakkala et al。 [2005]，Gelsior [2004]和Bigelow等人[1998]。

[8]在参加5月和6月的39个MBFRs和9月下旬参加的4个MBFRs中，参与者提交了25个辐射计的UVI数据。其中一名参与者根据一组替代校准因子为他的辐射计提供了第二个数据集。这26个数据集中有11个具有独立的校准量表。剩下的15个数据集，代表来自不同网络的两个或多个MBFR，它们并不是完全独立的，而是与其国家校准量表相互关联。十二个辐射计是在挪威UV监控网络（序列号9222,9270至9276,29222,29229,29237,29243）中运行的GUV，或用于校准目的。这12个辐射计的UVI具有通用的校准量程。在瑞典，英国，美国和尼泊尔的站点还有4个GUV。来自科罗拉多州立大学（USDA-UVB监控网络）的组织代表了最广泛的网络，为其两个MFRSR提供了UVI。此外，在参与的25个NILU-UV中，提供了7个辐射计的UVI。这7个NILU-UV在芬兰，波兰，比利时，西班牙，希腊，阿根廷和南极的站点上运行。其余18个NILU-UV在南极，非洲和西藏/尼泊尔运行或计划运行，或作为其他NILU-UV的校准转移标准。

[9]3个bentham DM150光谱辐射计和一台bentham DTM300参加了比对。奥地利公司CMS Ing的Schreder GmbH博士在因斯布鲁克医科大学的协助下操作该大学的DM150（标记为CMS150）。

表1.参与者提供自己处理的UVI的类型和数量

每种类型的MBFRs总数在第5列的括号中给出。其中一个GUV-2511中的额外的305通道在第3列的括号中。

这种光谱仪已经在欧洲几个欧洲宽带测量仪和光谱辐射计的比较中表现出高精度[Leszczynski等，1995; Kjeldstad等人，1997，Bais等人，2001b]。个DM150由挪威科技大学（NTNU，NTN150）运营，NRPA运行DM150和DTM300光谱辐射计（分别标记为NRP150和NRP300）。所有运营商和三家DM150都参与了EC项目欧洲光谱紫外线测量的质量保证[Grouml;bner等，2006]。单色仪和电子设备在温度稳定的盒子内运行，应用光纤光导进行太阳辐射输入。两个光谱辐射计使用温度稳定的光学器件，用少量氮气吹扫以避免潮湿。所有光谱辐射计应用输入光学器件，在UV中具有非常好的角度响应。全球天空余弦误差在紫外线中占很少的部分。所有的光谱辐射计扫描从290 nm到410 nm。使用shicRIVM软件包（Slaper等人，1995年），参与者校正了波长尺度的错误。 CMS150，

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