사용자 가이드

MICROTOPS II

태양광도계 5.5 버전

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목차

1. 소개

1.1 작동 원리

1.2 주요 특징

2. 바로 시작하기

2.1 시동

2.2 메뉴 구조

2.3 처음 측정을 하기 전

2.3 처음 측정하기

3. 설정

3.1 실시간 계시기

3.1.1 시간 및 날짜 설정

3.1.2 시계 트리머

3.2 측정계수 및 보정상수

3.2.1 측정계수

3.2.2 데이터처리

3.3 위치 설정

3.3.1 저장된 위치

3.3.2 좌표

3.3.3 고도

3.3.4 압력

3.4 데이터 기록

3.4.1 저장된 데이터 보기

3.4.2 메모리 버퍼 지우기

3.4.3 과거 측정 기록 삭제

3.4 전송율

4. 컴퓨터 통신

4.1 물리적 연결

4.2 원격 제어

4.2.1 현재 위치 목록 나열 및 설정

4.2.2 데이터 버퍼 지우기

4.2.3 저장된 위치 목록 나열 및 설정

4.2.4 데이터 버퍼 다운로드

4.2.5 스캔 초기화

4.2.6 데이터 및 시간 설정

4.2.7 보정상수 인쇄

5. 마이크로탑스 오거나이저 소프트웨어

5.1 소개

5.1.1 소프트웨어 설치

5.1.2 통신 설정

5.2 마이크로탑스 작동

5.2.1 데이터 다운로드

5.2.2 데이터 버퍼 지우기

5.2.3 저장된 MICROTOPS II 위치 수정

5.3 데이터베이스 작동

5.3.1 컴퓨터 데이터베이스 내의 위치 명칭 변경

5.3.2 텍스트파일 가져오기

5.3.3 데이터 변경 포맷 내 파일 가져오기

5.3.4 데이터 변경 포맷으로 보내기

5.3.5 데이터 설명

6. GPS 통신

6.1 GPS 설정

7. 유지보수

7.1 청소 및 보관

7.2 배터리 유지보수

7.3 보정

8. 사양

9. 작동 이론

9.1 소개

9.2 기기 기본설명

9.3 기기 설계

9.3.1 광클락

9.3.2 시그널 조정 및 처리

9.3.3 태양 시준

9.4 오존 보정 및 측정

9.5 수증기 유도

9.6 결론

9.7 참고문헌:

10. 도식

11. 색인

1. 소개

MICROTOPS II는 각 밴드 내 에어로졸 광학 두께 (AOT, aerosol optical thickness) 및 직접 일사 조

사량을 측정할 수 있는 휴대용 멀티 밴드 태양광도계 입니다. MICROTOPS II 는 사양에 따라 수증

기 주 (또는 가강수량)를 도출할 수 있습니다.

1.1 작동 원리

본 기기에는 2.5° 각도의 전체 영역 뷰 및 5개의 정확하게 조정된 광학 시준기가 설계되어 있습

니다. 또한 내부 배플이 기기에 설치되어 있어 내부 반사를 제거합니다. 각 채널은 협대역 간섭

필터에 적합하도록 조정되어 있으며 특정 파장 영역에 적합한 광 다이오드가 포함되어 있습니다.

시준기는 캐스트 알루미늄 광 블록 내에 밀폐하여 안정성을 추구하였습니다.

태양 타깃 및 포인팅 어셈블리는 광 블록에 영구적으로 부착되어 있으며 레이저가 정렬되어 있어

광 채널에 대한 정확한 얼라인먼트가 이루어지도록 하였습니다. 태양 이미지가 태양 타깃의 복판

중앙에 맞춰질 때 전체 광 채널은 태양면으로 직접 향하게 됩니다. 소량의 태양 주변 방사선이

캡쳐될 수는 있으나 이에 의한 신호에 대한 영향은 매우 미미한 수준입니다.

시준기 및 대역필터에서 캡쳐된 방사선은 광다이오드에서 차단된 방사 에너지에 비례하는 전류를

발생시키며 광 다이오드에 빛을 방사합니다. 이 신호들은 우선 증폭되었다가 고해상도 A/D 변환

기로써 디지털 신호로 전환됩니다. 광 다이오드로부터 나오는 신호들은 연속적으로 처리됩니다.

그러나 광 다이오드가 동시에 읽히는 것처럼 결과는 초당 20회의 전환율로 처리가 가능합니다.

AOT 및 수증기 주는 Bouguer-Lambert-Beer 법칙에서의 타당성에 따라 결정됩니다. 레일리 분산

에 따른 광학적 깊이는 총 광학적 깊이를 기준으로 하여 AOT 값을 획득하도록 합니다.

MICROTOPS II는 O3 및 NO2 흡수량과 같은 기타 처리값을 기준으로 하는 광학적 깊이를 무시합

니다.

수증기 주는 936mm (물 흡수 최대점) 및 870mm 또는 1020mm (수증기에 의한 흡수 없음)에서

의 측정치를 기준으로 결정됩니다.

보정 절차에 따른 기기의 기능에 대한 더 자세한 설명은 41페이지에 포함된 내용을 참조하여 주

시기 바랍니다.

1.2 주요 특징

- 높은 정확도. 고사양의 필터가 주형 알루미늄 하우징 내에 설치되어 정확하고 안정적인 광학적

얼라인먼트가 가능하도록 합니다. 저소음의 전자장치 및 20비트 A/D 변환기로 높은 직선성, 해상

도 및 다이나믹 레인지가 가능합니다.

- 편리한 사용. 측정을 시행하는 데에는 어떠한 컴퓨터 지식도 요구되지 않습니다. 측정 위치의

지리적 좌표를 입력하고 태양에 계측기를 맞추고 복판과 태양의 이미지를 정렬시켜 버튼만 누르

면 측정됩니다. 결과는 LCD 상에 수초 내에 나타납니다.

- 휴대성. 측정을 하는 데에 필요한 것은 오직 작은 휴대용 기기 하나뿐입니다. 어떠한 추가적 컴

퓨터 기기도 필요치 않습니다.

- 컴퓨터 인터페이스. 시리얼 인터페이스를 통해 어떤 컴퓨터와도 데이터의 전송 및 원격 제어가

가능합니다. 간단한 텍스트 프로토콜로 프로세스는 쉽고 정확합니다. 특수 데이터 관리 소프트웨

어가 옵션으로 제공될 수 있습니다.

- GPS 인터페이스. MICROTOPS 는 NMEA 0183 통신 프로토콜을 읽을 수 있으며 시리얼 케이블을

통해 휴대용 GPS 수신기로 직접 연결이 가능합니다. GPS 수신기는 선택 사양입니다.

- 빠른 결과 출력. MICROTOPS II에는 AOT, 방사량 및 총 수증기 계산 알고리즘 프로그램이 입력

되어 있으며 모든 저장된 스캔 결과는 편리하게 LCD에서 볼 수 있습니다. 원 데이터 또한 저장되

어 보정상수의 소급 조정이 가능합니다.

- 비휘발성 메모리. 원 데이터가 MICROTOPS II에 수집될 뿐만 아니라 계산 결과가 비휘발성 메모

리에 저장됩니다. 각 데이터 포인트는 일자, 시간, 위치 좌표, 일사각, 고도, 압력 및 온도가 표시

됩니다.

- 낮은 비용. 최신 기술을 도입하여, 정확도 또는 성능 상 영향을 주지 않고 타 태양광도계에 비

해 기기 비용을 현저히 낮추었습니다.

2. 바로 시작하기

2.1 시동

MICROTOPS II를 켜기 위해서는 ON/OFF 스위치를 약 1/2초간 누릅니다. 짧은 터치로는 감응되지

않습니다. 약 2초간 디스플레이 상에 “Hardware test (하드웨어 테스트)”메시지 및 기기에 로딩된

펌웨어의 버전 번호가 나타납니다. 다음 2초 간 “Initialization – keep covered (초기화 – 커버 유

지)” 메시지가 나타납니다. 디스플레이상에 RDY (준비 모드)가 표시될 때까지 상부 창 커버를 열

지 마십시오. 기기를 끄기 위해서는 ON/OFF 버튼을 다시 누릅니다. 준비 모드 상태에서만 기기

를 끌 수 있습니다. 그렇지 않은 경우 ON/OFF 버튼은 작동하지 않습니다. 기타 모드에서 준비모

드로 돌아가기 위해서는 LCD 상에 RDY 메시지가 나타날 때까지 Scan/Escape (스캔/나가기) 버

튼을 누릅니다. 모든 버튼은 측정 스캔 중에는 활성화되지 않습니다. 계측기는 10분 간 작동하지

않으면 자동으로 전원이 꺼집니다.

2.2 메뉴 구조

MICROTOPS II에 대한 모든 설정은 나무 구조식 메뉴를 통해 액세스가 가능합니다. 메뉴 구조의

최상단에는 준비 모드가 있어 기기가 측정을 위한 준비를 하고 아래의 정보를 보여줍니다:

(준비모드 표시자/ 위치/ ID 코드/ 국제표준시)

선택된 위치의 명칭이 6자 이하인 경우 명칭의 전체를 나타냅니다. 그렇지 않은 경우 처음의 5자

만 나타나며 명칭이 이어짐을 표시하기 위해 2개의 점으로 이어집니다. 명칭이 부여된 위치는 시

리얼 포트를 통해 PC에서 설정이 가능합니다. 이에 대한 더 자세한 내용은 26페이지의 “원격 제

어”를 참조하여 주시기 바랍니다. 수동으로 입력된 (명칭이 부여되지 않은) 위치가 사용되는 경우

위치의 명칭이 “Manual (수동)”으로 나타납니다.

ID 코드는 각 스캔에서 저장되는 것으로 사용자가 조정할 수 있는 숫자 입니다. 이 숫자는 준비

모드에 있을 때 ▲ 또는 ▼ 키로 증가/감소 시킬 수 있습니다. 이는 측정 중 천공 상태 또는 사용

자의 코드 등과 같이 부수적으로 사용자가 지정하는 정보를 저장하기 위한 것입니다.

도식 1 Microtops II 메뉴 단순도식

준비 모드

메인 메뉴

시계 조정

시계 트리머

메인 메뉴

보정

복사 조도

AOL 계산

물 계산

압력 보정

보정 복구

처리

길이 스캔

상위 선택

선 주파수

저장된 위치

좌표

고도

압력

메인 메뉴

메모리 지우기

과거 기록 삭제

메인 메뉴

19200

9600

4800

2400

메인 메뉴

메뉴는 준비 모드에 있을 때 Menu/Enter (메뉴/엔터) 키를 눌러 접근할 수 있습니다. 도식 1은

전체 메뉴의 단순화된 구조를 보여줍니다. 동일한 수준에서 ▲ 또는 ▼ 키로 이동합니다. ▶ 또는

Enter를 눌러 하위 단계로 이동하고 Escape 또는 ◀ (숫자 편집 중인 경우에 한하여 Escape)를

눌러 상위 단계로 돌아갑니다. 메뉴 시스템을 통해 접근이 가능한 모든 설정 내용은 10페이지의

3장 “설정”을 참조하여 주시기 바랍니다.

다양한 설정을 편집 시 기본 원칙은 ▶ 및 ◀ 키가 선택을 변경시키는 키이며 ▲ 또는 ▼ 키가

선택된 항목 (아래 선으로 표시)을 증가/감소시킨다는 것입니다.

2.3 처음 측정을 하기 전

AOT 계산을 위해 MICROTOPS II 설정이 반드시 적절하게 초기화되어야 합니다. 이에는 다음이 포

함됩니다:

1. 국제표준일시 (UT). MICROTOPS II의 시간에 대하여 UT를 선택함으로써 본 설정을 위치에 대해

독립되게 합니다. 요구되는 정확도는 ±20초 입니다. 10페이지의 “시간 및 일자 설정하기”를 참조

하여 주시기 바랍니다.

2. 측정 위치의 지리적 좌표. 5분 각도까지의 정확도가 위도 및 경도 모두에 대하여 적합합니다.

18페이지의 3.3장을 참조하여 주시기 바랍니다. 지리적 좌표는 GPS 수신기를 사용하여 결정하거

나 해당 지역 기상청에서 획득이 가능한 지도에서 찾을 수 있습니다 (1:5,000,000 이상 비례). 기

기의 위치는 초기에 Philadelphia, PA로 설정되어 있습니다.

3. 측정 위치의 고도. 고도 설정은 MICROTOPS II 태양광도계 버전에서는 어떤 계산에서도 사용되

지 않습니다. 이는 단지 정보적인 목적에 한해서만 존재합니다. 20페이지의 “고도”를 참조해 주시

기 바랍니다.

4. 측정 위치 상 기압. MICROTOPS II에 선택 사양인 대기압 센서가 장착되어 있지 않은 경우 평

균 스테이션 압력이 사용됩니다. 압력 센서가 장착되어 있는 경우 스테이션 압력은 0000으로 설

정되어야 합니다. 그렇지 않은 경우 사용자가 사전에 설정한 스테이션 압력이 측정된 압력에 대

해 우선하게 됩니다. 20페이지의 “압력”을 참조해 주시기 바랍니다.

기타 설정은 반드시 공장에서 설정된 상태에서 유지되어야 합니다. 이 설정값들에 대한 변경은

기기의 내부 작동에 대해 모두 이해하고 충분한 사용 경험을 가진 사용자에 의해서만 이행되어야

합니다. 불가피하게 변경이 되는 경우, 공장 설정은 메뉴 내 “Restoring factory calibration (공장

조정 복구)”를 이용하여 복구 가능합니다 (16 페이지 참조). 모든 설정값은 계측기의 비휘발성 메

모리에서 보관되고 다음 변경이 이루어질 때까지 유효하게 유지됩니다.

2.3 처음 측정하기

초기의 설정이 완료되면 MICROTOPS II는 측정이 준비됩니다. 그 절차는 아래의 단계로 요약됩니

다:

1. MICROTOPS II의 상단 창 커버가 닫힌 상태로 기기를 켭니다. 디스플레이에서 RDY (준비 모드)

가 나타나면 상단 창 커버를 열 수 있습니다.

2. 기기의 창이 태양을 향하게 하고 위치를 조정하여 태양의 이미지가 “Sun target (태양 타깃)”에

서 나타나도록 합니다. 태양의 이미지를 복판의 중앙에 맞춥니다. 연무, 옅은 구름 및 낮은 태양

의 고도는 태양의 이미지가 희미하거나 흐리게 나타나게 할 수 있습니다. 짙은 연무 및 구름은

측정 값에 매우 큰 영향을 미쳐 그 변수를 증가시킵니다.

3. 태양의 이미지를 중앙에 맞춘 상태에서 Scan/Escape (스캔/나가기) 버튼을 눌러 스캔을 초기화

합니다. 계측기가 신호음을 내고 LCD에서 다음의 메시지가 나타납니다:

첫 번째 줄의 숫자는 MICROTOPS II의 메모리에 저장된 모든 스캔을 포함한 현재 스캔의 수를 나

타냅니다.

4. 기기가 2번 신호음을 내고 디스플레이에서 RDY 메시지를 나타낼 때까지 태양을 향해 계측기

를 맞춥니다. 이 때 측정이 완료됩니다.

5. 측정 결과를 보려면 ▶버튼을 누릅니다. ▶ 및 ◀키는 각 기록 (스캔 또는 측정 1건)에 대한 변

수를 스크롤합니다. ▲ 및 ▲버튼은 선택된 기록을 변경시킵니다. 각 기록은 상단 LCD 선 내의 날

짜 및 시간으로 구분됩니다. 준비 모드로 돌아가려면 Scan/Escape 버튼을 누릅니다. 더 자세한

정보는 21페이지의 “저장된 데이터 보기”를 참조하시기 바랍니다.

3. 설정

3.1 실시간 계시기

MICROTOPS II는 태양천정각의 계산에 대해 시간을 제공하는 내장 실시간 시계 및 달력 (RTC,

real-time clock and calendar)를 갖추고 있습니다. 소프트웨어로 구동되는 시계 트리머는 시계의

정확도를 장기간 향상시킵니다. 현재 날짜 및 시간이 준비모드에 나타납니다. 시계, 달력 및 시계

트리머의 설정은 키보드에서 수정 (3.1.1장) 또는 컴퓨터를 통한 원격 수정 (4.2.6장)이 가능합니다.

3.1.1 시간 및 날짜 설정

RTC 설정을 위해서는 Menu/Enter 버튼을 눌러 메뉴에 들어간 뒤 ▶를 누르거나 Menu/Enter 키

를 두 번 눌러 2개 단계를 내립니다 (도식 2).

(준비 모드, Menu/Enter, 메인 메뉴-시계, 시계-시계 조정하기, 시계 조정하기-2002년 9월 13일

12:35:46)

도식 2 날짜 및 시간 편집 모드 들어가기

LCD는 (위에서 보이는 바와 같이) 현재의 날짜 및 시간이 나타나며 날짜에는 커서로 언더라인이

표시됩니다. 선택된 (언더라인으로 표시된) 항목은 ▲ 및 ▼ 키를 눌러 증가 또는 감소시킬 수 있

습니다. 선택 항목은 ▶ 또는 ◀을 눌러 변경할 수 있습니다. 항목을 증가 또는 감소시킬 때, 각

항목은 해당 특정 항목에 대해 유효한 영역에서 값을 가지도록 간주합니다. 시간을 설정한 후에

는 Scan/Escape 버튼을 3번 눌러 준비모드로 돌아갑니다.

MICROTOPS II는 모든 계산에서 국제표준시 (UT)를 사용하고 있음을 참고해 주십시오. 이 시간은

지구의 자전으로써 정해져 위성 관측에 의해 결정됩니다. UT는 런던 그린위치의 관측소를 통과하

는 기준 자오선에 관계되어 있습니다. 수증기 및 에어로졸은 0.9초 미만의 차이를 보이므로 이 두

가지 값의 측정을 위해, 이 시간은UTC (Coordinated Universal Time, 조정된 국제표준시)와 동등한

것으로 간주될 수 있습니다. 역사적으로 UT는 GMT (그린위치 평균 시간)으로 불렸었으며 BBC 등

의 일부 라디오 방송국에서 보고되고 있습니다. UTC의 기타 동의어는 “Zulu” 시간입니다. 이는 시

간을 시 단위와 분 단위를 붙여서 쓰고 시간대를 지정하는 문자를 후미에 붙이는 관습에서 유래

한 것입니다. 예를 들어, 2345Z=23:45UTC≈23:45UT.

수증기 및 에어로졸 측정에 대해 요구되는 시간의 정확도는 20초 입니다. UT는 BBC 방송국에서

방송되고 있습니다. 또한 UT는 사용자의 지역표준시 (LST, Local Standard Time) 및 UT 간 차이를

아는 경우 계산이 가능한데, 이는 각 시간대 및 전체 시간을 가지는 다수 지역에 대한 상수 입니

다. 예를 들어, 사용자의 LST가 14:45:30이고 사용자의 시간대가 GMT-5인 경우 UT는 9:45:30 입

니다. 많은 국가에서 하절기에는 LST에서 1시간을 빼는 써머타임제도를 사용하고 있음을 참고해

주시기 바랍니다.

3.1.2 시계 트리머

(준비 모드, Menu/Enter, 메인 메뉴-시계, 시계-시계 트리머, 시계 트리머-070 초/30일)

도식 3 시계 트리머 설정하기

저전력 시계의 절대 정확도는 장기간 시간의 정확도를 유지하는 데에 적합하지 않습니다. 이에

따라, “clock trimmer (시계 트리머)”라는 소프트웨어가 MICROTOPS II에 실행되었습니다. 30일 당

수 초의 오류가 시계에 발생되는 경우 알고리즘은 주기적으로 정확한 시간에서 5초 이내로 시계

를 효율적으로 맞춤으로써 5초를 생략 또는 추가시킵니다. 부수적인 오류가 주로 기기의 보관 온

도에 의해 발생될 수 있습니다. 트리머를 보정하기 위해서는 다음의 단계를 이행합니다:

1. 시계 트리머를 0 (아래 참고)으로 맞추고 시계를 정확한 시간으로 설정합니다 (라디오 방송 또

는 GPS 수신기 등을 참고).

2. 며칠 뒤 (약 5일) 시간을 점검하고 정확한 시간과의 차이를 확인합니다.

3. 30일 당 초 단위의 추이를 계산합니다. 예를 들어 9일 동안 (216시간) 12초가 앞서 있는 경우

30일 당 시간의 추이는 아래와 같이 계산합니다:

30 일차이 = 30일 ×12초

9일= +40초

시계 트리머를 시간 추이의 반대로 설정하여, 예를 들어 -40초/30일의 경우 시계의 오류를 효과

적으로 교정합니다.

시계 트리머의 설정을 위해서는 Menu/Enter 버튼을 눌러 메뉴로 들어가서 ▶ 또는 Menu/Enter

를 눌러 1단계 하위단계로 이동하여 Clock 메뉴 내의 Clock trimmer 메뉴를 선택하고 ▶ 또는

Menu/Enter 를 눌러 트리머 편집 메뉴를 선택합니다 (도식 3). 디스플레이에는 트리머의 현재 설

정이 나타납니다:

시간 교정에서 한 자리 숫자는 커서로 선택됩니다 (언더라인으로 표시). 이 숫자는 ▼ 및 ▲ 키로

감소 또는 증가시킬 수 있습니다. 선택 항목은 ▶ 및 ◀으로 변경할 수 있습니다. 커서가 신호 기

호에 위치해 있는 경우 ▼ 및 ▲키가 + 및 –사이를 선택합니다. RDY 모드로 돌아가려면 Escape

키를 3번 누릅니다.

3.2 측정계수 및 보정상수

(준비 모드, Menu/Enter, 메인 메뉴-시계, 메인 메뉴-측정, 측정-교정, 교정-조도, 조도- Ch1

cal:W/mˆ2/mV, 조도- Ch2 cal:W/mˆ2/mV, Ch2 cal:W/mˆ2/mV, +5.345E-04, 조도- Ch3 cal:W/mˆ2/

mV,조도- Ch4 cal:W/mˆ2/mV, 조도- Ch5 cal:W/mˆ2/mV)

도식 4 조도 보정상수 수정하기

AOT, 수증기 및 조도 측정 시, MICROTOPS II는 필요한 물리적 양에 대해 A/D 변환기에서 측정된

전자 신호에 관계된 일련의 보정상수를 저장합니다. 이 상수들은 아래의 “보정상수”에서 설명되어

있습니다. 3.2.2 장의 “데이터 처리”에서 설명되어 있는 기타 중요 설정들은 측정 및 데이터 처리

프로세스에 영향을 미칩니다.

3.2.1 측정계수

MICROTOPS II는 공장 보정 (FC, factory calibrations) 과 사용자 보정 (UC, user calibrations)의

두 가지 보정 상수를 저장합니다. FC는 보정 프로세스 중에 기기에 프로그램화되고 사용자가 수

정할 수 없습니다. UC는 FC와 초기에는 동일하게 설정되나 기기의 키패드를 통해 개별적으로 수

정이 가능하며 사용자가 기기를 재보정해야 합니다. 보정 복구 (Restore calibration) 기능은 FC를

UC로 복사하여 기기의 초기 설정을 복구하는 기능입니다. UC는 원격제어메뉴 내 기능 X를 이용

하여 시리얼 포트를 통해 읽을 수 있습니다. (30페이지 참고)

3.2.1.1 조도 보정 상수

조도에 대한 보정 상수는 직달 태양 복사의 W/m2 단위 절대 방사측정 전력을 가지는 mV 단위

측정 신호와 연결됩니다. MICROTOPS II의 시각 영역은 2.5°로서 태양판 대각보다 큽니다. 태양 주

변 방사능에 대한 일부 교정이 측정 보정 시에 고려됩니다. 전체 조도 보정 상수들은 명목 필터

광대역 및 자체 명목 중앙 파장에 대해 도출됩니다 (더 자세한 내용은 사양 참조).

기기 필터의 명목 파장에 관여하는 데에는 5가지의 조도 보정 상수 C1-C5가 있습니다. 각각의 보

정 상수는 키패드에서 개별적으로 수정이 가능합니다.

도식 5 AOT 보정 상수 수정하기

도식 4는 채널 2에서 조도 보정 상수의 편집 메뉴로 이동하는 경로를 나타낸 것입니다.

편집 모드에 들어가면 보정 상수가 지수의 형식으로 나타납니다 (과학적 기수법):

이 기수법에서 5.345E-04=5.345*10-4. [W/m2] 단위의 순간 조도가 다음과 같이 계산됩니다.

와 가 채널의 신호이고 [mV] 이에 대한 조도 보정 상수는 [W/m2/mV] 입니다.

선택된 (언더라인 표시) 숫자는 ▲ 및 ▼ 키로 증가/감소시킬 수 있고 선택 항목은 ▶및 ◀으로

변경이 가능합니다. 신호는 +와 – 사이에서 이동이 가능합니다. 지수 지표 E는 선택 항목 변경시

자동으로 생략됩니다. Escape 키를 누르면 상위 단계로 이동하여 준비 모드로 이동이 가능합니다.

전체 숫자가 0인 경우를 제외하고 숫자는 항상 첫 번째 자리의 숫자가 0보다 큰 단순형식으로 자

동 전환됩니다. 예를 들어 0.234E-04는 자동으로 2.340E가 됩니다. 숫자 편집에 대해 가장 동적인

방식이 구현되도록 하였습니다.

절대 조도는 각 측정 후 메모리에 저장되지 않음을 참고하여 주시기 바랍니다. mV 단위 원 데이

터 저장 대신 기록된 전압과 전류 보정 상수에 기초하여 디스플레이상에 나타난 조도가 계산됩니

다. 이에 따라 조도 보정 상수 상의 변경은 LCD에 나타난 조도값에 영향을 미칠 수 있으나 AOT

및 수증기 값에는 영향을 미치지 않습니다.

도식 6 수증기 보정상수 수정하기

3.2.1.2 AOT 보정 상수

MICROTOPS II의 각 5개 채널에는 AOT 보정 상수가 있습니다. 이 상수들은 지구-태양 간 거리 평

균에 대해 조정된 [mV] 단위의 이론적 신호의 자연로그로서 각 채널에서는 대기의 최상단에서 읽

습니다 (기단 0). 영공 상에서의 MICROTOPS II 보정은 어려움에 따라 상수는 미미하게 낮은 수준

으로 열악한 환경으로 결정됩니다. 지구외적 신호는 하와이 Mauna Loa 관측소의 랭글리 구획 방

법 또는 Mauna Loa에서 보정된 참조 태양광도계와 동시 비교로써 도출됩니다. AOT 계산에 수반

되는 5개의 보정 상수는

In(V01) –채널 1에 대한 지구외적 상수의 자연로그 (태양-지구 간 평균 거리)

In(V02) –채널 2에 대한 지구외적 상수의 자연로그 (태양-지구 간 평균 거리)

In(V03) –채널 3에 대한 지구외적 상수의 자연로그 (태양-지구 간 평균 거리)

In(V04) –채널 4에 대한 지구외적 상수의 자연로그 (태양-지구 간 평균 거리)

In(V05) –채널 5에 대한 지구외적 상수의 자연로그 (태양-지구 간 평균 거리).

MICROTOPS II는 채널 신호, 자체 지구외적 상수, 대기압 (레일리 분산), 시간 및 위치에 기반하여

각 파장에서 AOT 값을 계산합니다. 태양 거리 교정은 자동으로 적용됩니다. 전체 광학적 두께 계

산은 Bouguer-Lambert-Beer 법칙을 기반으로 합니다. AOT 계산 공식은 아래와 같습니다:

는 채널의 파장, 는 AOT 보정 상수, Ve는 [mV] 단위 신호 강도를 나타낼 때, SDCORR

은 지구-태양 간 평균 거리 교정이고 M은 광학적 기단, 는 레일리 광학적 두께, P 와 P0는 각

각 스테이션 압력과 표준 해발 압력 (1013.25mB)를 나타냅니다.

계산 및 보정에 대한 자세한 내용은 40페이지의 “사양” 을 참고해 주시기 바랍니다.

도식 5는 AOT 보정 상수로의 메뉴 경로를 나타내고 있습니다. 숫자 편집 방법은 12페이지의 “조

도 보정 상수” 를 참고하여 주시기 바랍니다.

3.2.1.3 수증기 보정 상수

수증기에 대한 보정 상수에는 다음이 포함됩니다:

K- 채널 936mm 필터의 여광도에 따른 상수

B- 채널 936mm 필터의 여광도에 따른 상수

C- 에어로졸 광학적 깊이 1020 또는 870 과 936nm 간 보정 요소

936nm 채널이 870 또는 1020nm 에서 나타나는 경우 수증기 계산은 936nm 채널의 지구외적 상

수, 해당 신호, 시간, 위치, 수증기 보정 상수 (K, B, C) 및 인접 채널에서 계측된 936nm에서의 먰

를 기반으로 이루어집니다. 현재 버전에서 936nm에서의 AOT는 936nm에서의 AOT 버전이

1020nm가 존재하는 경우 AOT1020*C 혹은 870nm가 존재하는 경우 AOT870*C로써 870과

1020nm 채널에서의 평균으로 정의됩니다. 표준 상 미국 대기 C는 1020nm과 870nm에 대하여

각각 1.16 또는 0.91입니다.

수증기 계산은 936nm 채널에 대하여 Bouguer-Lambert-Beer 법칙의 형식에 기반하는데 이는 수

증기 흡수 영역 내에 위치합니다. [cm] 단위 수증기주는 아래와 같이 계산됩니다:

“w”가 936nm 수증기 채널을 의미할 때 In(V0w)는 AOT 보정 상수, Vw 는 [mV] 단위 신호 강도,

SDCORR 은 평균 지구-태양 간 거리 교정입니다. M은 광학적 기단, 은 에어로졸 광학적 깊

이, K 및 B는 수증기 보정 상수입니다.

알고리즘 및 보정 절차에 대한 자세한 내용은 41페이지의 “작동 이론”을 참조하시기 바랍니다.

도식 6은 수증기 보정 상수의 편집을 위한 메뉴 경로를 나타내고 있습니다. 숫자 편집 방법은 12

페이지의 “조도 보정 상수”를 참조해 주시기 바랍니다.

3.2.1.4 압력 보정 상수

MICROTOPS II에는 고체 상태 압력 센서가 장착되어 있습니다. 이 형식의 압력 센서는 매우 높은

선형성과 안정성으로 특징지어지나 센서 제조 과정에서의 반복성이 열악하여 각 센서는 개별적으

로 보정이 필요합니다. MICROTOPS II 센서는 2-점 보정 절차로 압력 챔버에서 공장 보정되어있습

니다. 온도 보정 알고리즘을 무시하고 센서 전압에 따른 압력을 [mB]로 계산할 때 사용되는 공식

은 아래와 같습니다:

압력=PSCALE*(V-POFFS)

V는 [mV] 단위로 센서에서 나오는 신호일 때, PSCALE 및 POFFS 는 각각 [mB/mV]와 [mV] 단위

의 압력 보정 상수입니다.

두 개의 보정 상수 PSCALE 과 POFFS는 메뉴 시스템을 통해 접근이 가능합니다. 이에 대한 변경

은 적합한 보정을 위해서는 특수 장비가 필요하므로 권장하지 않습니다.

도식 7 스캔 길이 설정하기

도식 8 공장 보정상수 조정하기

3.2.1.5 공장 보정 복구하기

공장 보정은 변경으로 인해 기기의 적합한 작동에 문제가 발생된 경우 소환이 가능합니다. 이 기

능은 모든 초기의 보정 상수 및 측정 설정을 복구 시킵니다.

복구 화면으로 가는 경로는 도식 8에 나타난 바와 같습니다. 사용자는 화면에서 아래와 같은 메

세지를 확인할 수 있습니다:

위와 같은 메시지가 확인되면, ▶버튼으로 복구 작동을 시작합니다. Escape 또는 Enter 버튼으로

보정 복구 없이 상위의 메뉴로 이동이 가능합니다.

현재의 보정 설정은 원격 메뉴 내 기능 X를 이용하여 시리얼 포트를 통해 출력이 가능합니다. (30

페이지 참조)

도식 9 상위 샘플 수 설정하기

3.2.2 데이터처리

사용자가 수정할 수 있는 설정 항목은 스캔 길이, 평균 계산을 위해 선택할 샘플의 수 및 지역

전력 공급 시스템 상 선 주파수가 포함됩니다. 앞서는 2가지 변수를 선택하여 대부분의 조건을

충족시키고 특수한 상황을 제외하고는 변경시켜서는 안 됩니다. 지역 내 선 주파수 설정은 내부

디지털 필터의 전송 기능에 영향을 미치고 라인 간섭 현상을 제거할 수 있습니다.

3.2.2.1 스캔 길이

MICROTOPS II의 성능을 최대한 효율적으로 달하게 하기 위해서 하나의 측정 스캔 내에서 모든

채널에 대해 빠르게 일련의 샘플링을 수행하도록 되어 있습니다. 일련의 샘플들을 처리하는 것으

로써 태양 시준에 관련된 오류 및 측정 노이즈를 감소시킬 수 있습니다. MICROTOPS II에서 수행

되는 방법의 효율성은 41페이지의 “작동 이론”을 참고하여 주시기 바랍니다.

도식 10 선 주파수 거절 모드 설정하기

각 스캔은 5개 채널 각각에서 획득되는 최대 64개 샘플로 구성될 수 있습니다. 샘플들은 초당 3

개 샘플 이상의 속도로 빠르게 획득됩니다 (1개 샘플은 5개 채널 전체 내용을 포함). 결과적으로

1건의 스캔 당 최대 소요 시간은 약 20초에 해당합니다. 스캔 한 건 내 샘플의 수 (스캔 길이)는

사용자가 1부터 64까지의 숫자로 설정할 수 있습니다. 디폴트 값은 32이며 이는 모든 가상 조건

에서 적합합니다. 측정에 가능한 시간이 매우 짧은 경우 스캔 당 샘플의 수를 감소시키는 것이

필요할 수 있습니다.

도식 7은 스캔 길이 설정을 위한 메뉴 경로가 그려져 있습니다. 숫자 편집 방법은 12 페이지의

‘조도 보정 상수’ 장을 참고하여 주시기 바랍니다. 기기는 1보다 낮은 숫자 혹은 64보다 높은 숫

자로의 스캔 길이로 설정이 불가합니다.

도식 11 저장된 위치 선택하기

3.2.2.2 평균 계산된 샘플의 수

신호 강도 요소는 전체 5개 채널에서 오는 신호에 기인하는 각각의 샘플에 대해 계산됩니다. 가

장 높은 순위의 신호 강도 요소를 갖는 샘플만을 평균 내어 추가 처리를 위해 진행됩니다. 평균

산출을 위해 선택된 최상위 샘플의 수는 사용자가 1과 스캔 길이 사이의 값 중에 설정할 수 있습

니다. 이 숫자가 스캔 길이와 동일한 경우 전체 샘플이 단순 평균됩니다. 스캔 길이가 수정되어

최상위로 선택된 기록의 수보다 적은 경우 최상위로 선택된 기록의 수는 자동으로 하향되어 스캔

길이에 맞도록 조정됩니다.

평균 산출을 위해 선택된 4개 샘플에 대한 초기 설정은 대부분의 조건에 대해 부합되도록 되어

있습니다. 아래와 같은 특수한 경우 이에 대한 설정 변경이 요구될 수 있습니다:

- 광학적 기단이 매우 높고 신호가 약한 경우 (1mV 미만). 평균 계산을 위한 샘플의 수를

최대로 늘려 측정 시의 노이즈 수준을 감소.

- 측정 과정을 신속하게 해야 하는 경우. 스캔 길이 및 선택할 샘플의 수 모두를 감소시켜

측정 과정의 속도를 증대.

평균 계산을 위해 선택되는 샘플의 수를 변경시키기 위한 메뉴 경로는 도식 9에 나타나 있습니다.

이에 대한 숫자 편집 방법은 12페이지의 ‘조도 보정 상수’에서 설명되어 있습니다. 기기는 이 설

정에서 1보다 낮거나 스캔 길이 보다 많도록 설정될 수 없습니다.

도식 11 저장된 위치 선택하기

도식 12 현재 위치 고도 설정하기

3.2.2.3선 주파수

민감한 전자장비에서 발생되는 간섭의 가장 일반적인 원인은 전력분배선에서 방출되는 전자기 방

사선입니다. 방사선은 고조파 주파수에서 뿐만 아니라 (다수의 기본 주파수) 기본 선 주파수 (미

국의 경우 60Hz, 유럽의 경우 50Hz)에서 방출됩니다. 수동으로 더 높은 주파수를 효과적으로 필

터링하는 것은 가능하나 기본 및 이보다 더 낮은 고조파는 A/D 변환기에 충분한 증폭을 넣어 분

석 내용을 왜곡시키는 것이 필요합니다. MICROTOPS II에서 사용되는 A/D 변환기는 디지털 필터

계수를 적절하게 설정함으로써 선 주파수 및 고조파에 대한 차별을 획득한다는 원칙을 기반으로

운영됩니다. 선 주파수 설정을 위한 메뉴 경로는 도식 10에 나타나 있습니다. 주파수 선택 창을

선택한 후 사용자는 다음의 메시지를 스크린에서 확인하게 됩니다:

▶ 또는 ◀를 눌러 50에서 60Hz까지의 숫자 중 이동시켜 선택할 수 있습니다. 정확하지 않은 주

파수를 선택하는 경우 선에서 방출되는 노이즈로 인해 환경이 오염되어 측정 상 변수를 증대시키

게 됩니다.

Escape 를 누르면 역 방향의 메뉴 체계로 돌아가며 준비 모드로 돌아갈 수 있습니다.

도식 13 지리적 좌표 상 현재 위치 설정하기

3.3 위치 설정

AOT 및 수증기 측정 시 측정 위치의 지리적 좌표를 설정하는 것은 필수 요소에 해당합니다. 위치

는 측정시의 태양천정각 및 기단을 계산하는 일반적 과정에서의 시간과 함께 사용되는 경우가 많

습니다. 현재 구동 중인 설정은 현재 위치 버퍼 내에 저장됩니다. 현재 위치 버퍼는 시리얼 포트

를 통해 원격 컴퓨터에서 확인 및 수정이 가능합니다. (4.2.1장 참조)

위치 변수에 대한 유효 범위는 아래와 같습니다:

위도: <-90, +90>

경도: (-180, +180)

고도 (-1000, +20000)

기압: <0, 1100)

3.3.1 저장된 위치

현재 위치 버퍼뿐만 아니라, MICROTOPS II는 시리얼 포트를 통해 PC에서 프로그밍이 가

능한 위치에 대해 각각 명칭을 설정하여 내부 데이터베이스에 총 6개 포함하고 있습니

다. (4.3.2 장 참조) 데이터메이스 내 위치 기록은 “저장된 위치 (Saved location)” 기능을

이용하여 현 위치 버퍼로 빠르게 복사가 가능합니다. 이 기능은 다수의 위치에서 측정을

해야 하는 경우 위치 설정이 용이할 수 있도록 합니다. 각각의 상황에 따라 위치에 대하

여 명칭을 설정하는 데에 대한 부가적인 이점이 있을 수 있습니다.

저장된 위치 데이터베이스 및 데이터베이스에서 직접적으로 가져올 수 있는 계산 정보는

기기의 키패드를 통해 수정할 수 없다는 점을 참조해 주시기 바랍니다. 계산치에 대한

지역 설정은 항상 현재 위치 버퍼에서 가져오게 됩니다. “저장된 위치” 기능은 데이터베

이스에서 현재 위치 버퍼의 방향으로 선택된 기록을 복사하는 것에 한하여 가능합니다

(좌표, 고도 및 기압 포함). 현재 위치 버퍼에 대한 내용은 키패드를 통해 수정할 수 있

습니다. 모든 위치 변수들은 (명칭 제외) 각각의 측정 스캔으로 저장됩니다.

저장된 위치를 선택하기 위한 메뉴 경로는 도식 11과 같으며 사장 낮은 단계에서 사용

자는 다음의 메시지를 확인하게 됩니다:

첫 번째 줄은 ▶키로 선택된 위치 변수를 현재의 위치 버퍼로 복사할 수 있음을 의미합

니다. 두 번째 줄은 현재 선택된 데이터베이스 위치의 기록 수 및 이에 저장된 위치의

명칭을 나타냅니다. 데이터베이스 내에는 총 6개의 기록이 있습니다. 초기에는 이 중 일

부가 “비어 있음”으로 표시되고 모든 위치 변수는 0으로 설정됩니다.

▲ 또는 ▼으로 선택 항목을 변경시킬 수 있습니다. 디스플레이는 모든 기록 내에서 스

크롤되는 형식 입니다. 위치 변수를 복사하려면 원하는 위치를 가리킬 때 ▶키를 누릅니

다. 데이터베이스에서 스크롤하는 것으로 현재 위치 버퍼의 내용을 수정할 수 없습니다.

도식 14. 스테이션 압력 설정하기

3.3.2 좌표

현재 위치 버퍼 내 지리적 좌표는 키패드로 수정이 가능합니다 (도식 13). 이 때 LCD 상

의 메시지는 아래와 같습니다:

선택되는 (언더라인 표시) 항목은 ▲ 및 ▼키로 증가/감소시킬 수 있고 ▶ 및 ◀키를 이

용하여 선택 항목을 변경시킬 수 있습니다. 위도 및 경도 방향은 N이나 S 및 W이나 E로

변경시킵니다. Escape 키를 눌러 더 높은 단계로 돌아가거나 준비 모드로 돌아갈 수 있

습니다. 도 (°) 및 분 (1’=1/60°)은 각각 수정됩니다. 좌표는 때때로 도 및 소수의 형태로

나타난다는 점을 참조해 주시기 바랍니다. 적절한 변경이 필요할 수 있습니다. 위도 및

경도 모두에 대해 5분 각도의 정확도가 적합합니다.

좌표에 대한 변경은 즉각적으로 유효하게 적용됩니다. 이는 변경 후 이루어지는 측정에

한하여 영향을 미칩니다. 메모리 버퍼 내에 이미 저장된 측정은 변경되지 않고 유지됩니

다.

도식 15 전체 메모리 버퍼 지우기

3.3.3 고도

MICROTOPS II 태양광도계 버전은 AOT 또는 수증기 주에 대한 어떤 계산의 경우에서도 고도 설

정을 사용하지 않으며 이에 따라 정보의 용도에 한하여 존재하게 됩니다. 단, 광도계 버전과 유사

하나 총 오존 주의 도출을 위해 5개의 채널 및 알고리즘 중 3개에서 짧은 자외선 필터로 설정되

는 MICROPTOPS II의 오존측정기 버전은 오존층에 걸쳐 유효한 경로 (μ)를 가지는 방사선의 계산

상 고도를 사용합니다. 단, MICROTOPS 버전 두 가지 모두 키패드에서 수정이 가능합니다 (도식

12 참조). 고도 수정 시 숫자 조정 방법을 동일하게 적용합니다. 숫자 조정 방법은 12페이지의

‘조도 보정 상수’를 참조하여 주시기 바랍니다.

3.3.4 압력

대기압은 태양 방사선이 기기에 도달하기 전에 통과하게 되는 절대 광학 경로에 영향을 미칩니다.

이에 따라 이는 레일리 분산과정에 영향을 미치며 ATO 계산시 고려해야 합니다. 대부분의 애플리

케이션에서 평균 스테이션 압력을 선택하는 것으로 충분합니다. MICROTOPS II 에서는 압력을 밀

리바 (mB)의 단위로 허용하고 있습니다. 메뉴 경로는 도식 14와 같습니다. 숫자 조정 방식은 12

페이지의 ‘조도 보정 상수’를 참조하여 주시기 바랍니다. 숫자 선택 후 Escape 를 눌러 상위 단계

의 메뉴로 이동합니다. 10mB의 정확도로 충분합니다. 도식 16은고도에 따라 스테이션 압력이 변

화하는 양상을 나타낸 것입니다. 고도가 확인되지 않는 경우, 이는 압력 측정치를 기준으로 하여

평가합니다.

측정을 위해, MICROTOPS II에는 압력 센서가 장착되어 있습니다. 센서를 이용하려면 사전에 설정

된 스테이션 압력이 반드시 0으로 설정되어 있어야 합니다. 사전에 설정된 스테이션 압력이 0이

아닌 경우 센서에 대해 우선순위를 가짐으로써 사전에 설정된 스테이션 압력이 저장되고 계산 시

활용됩니다.

단위 변환식: 1mB=0.0145PSI=0.02953in.Hg=0.1kPa=0.75006mmHg

3.4 데이터 기록

데이터보기 모드 (browse mode)에서는 기기의 비휘발성 메모리 내에 저장된 모든 데이터를 점

검할 수 있습니다. 보기 모드는 준비 상태에서 ▶키를 눌러 시작할 수 있습니다. 디스플레이 상에

다음과 같은 메시지가 확인됩니다:

도식 16. 평균 대기압과 고도

LCD는 대형 가상 스프레드 시트의 단일 창으로 구동됩니다. (도식 17) LCD의 첫 번째 줄은 선택

된 기록의 일자 및 시간을 나타냅니다. 두 번째 줄은 매개변수의 명칭 및 그 값을 보여줍니다. 보

기 모드에 들어가면 가장 최근에 저장된 스캔에서 채널 #1의 AOT를 보여주며 스프레드시트의 상

단 좌측 코너에 창이 위치하게 됩니다.

이 창은 ▲,▼,▶ 및 ◀키로 스프레드시트 내에서 이동이 가능합니다. ▲와 ▼키는 기타 기록 (기

타 스캔) 내 선택된 매개변수의 값을 보여주는 기록 사이에서 창을 스크롤하고 ▶ 및 ◀키는 하

나의 기록 내에서 나타나는 매개변수를 변경합니다. LCD 상단의 줄은 항상 일자 및 시간을 나타

냄으로써 기록을 쉽게 확인할 수 있도록 합니다.

디스플레이된 보통 직접 조사량은 메모리에 저장되지 않고 원 데이터 (mV) 및 12페이지의 “보정

상수”에서 설명한 C1…C5 보정 상수 (W/m2/mV)에 기반하여 LCD에 나타날 때에 계산됩니다.

Escape 를 눌러 보기 모드를 종료하고 준비 모드로 돌아가도록 제어할 수 있습니다.

3.4.2 메모리 버퍼 지우기

기기 데이터 버퍼는 PC 뿐만 아니라 키패드에서도 정리가 가능합니다 (26페이지 “원격 제어” 참

조). 메모리 정리 기능으로의 메뉴 경로는 도식 15에 나타나 있습니다. 사용자는 스크린에서 다음

을 확인하게 됩니다:

도식 17. LCD 에서 저장된 데이터 보기

첫 번째 줄은 메모리 내에 현재 저장된 데이터 기록 (스캔)의 수를 보여주며 두 번째 줄은 ▶ 로

써 버퍼를 정리하고 저장된 스캔의 수가 0으로 됨을 보여줍니다. 데이터를 삭제하지 않고 메뉴에

서 나가려면 ▶대신 Escape 또는 Enter를누릅니다.

3.4.3 과거 측정 기록 삭제하기

가장 최근의 측정이 유효하지 않다고 생각되는 경우 본 기능을 이용하여 메모리에서 삭제가 가능

합니다. 도식 18은 이에 대한 메뉴 경로를 나타낸 것입니다.

LCD 상에서는 다음의 메시지를 확인할 수 있습니다:

첫 번째 줄은 메모리 내 현재 기준 스캔의 수를 나타냅니다. ▶ 키를 활성화시켜 메모리에서 1개

기록을 삭제하며 나타나는 숫자가 1씩 감소합니다.

데이터를 삭제하지 않으려면 Escape 또는 Enter를 누릅니다.

도식 18. 최근 데이터 기록 지우기

표1. LCD에서 확인 가능한 메모리 내용

매개변수 설명

AOT1, 2, 3, 4, 5 기기의 파장 각각에서의 에어로졸 광학적 두께

WATER [cm] 단위의 수증기 주

Irradiance1, 2, 3, 4, 5 기기의 파장 각각에서의 일반 표면 상 직접 조도 [W/m2]

SZA 태양천정각 (°)

AM 광학적 기단

SDCOR 지구-태양 거리 교정

Coordinates 도 및 분 단위 측정 위치의 지리적 좌표

Alt 미터 단위 측정 위치의 해발고도

Pressure 측정 위치에서의 밀리바 단위 기압. 압력 센서에서 측정된 값 또는 사전

설정된 스테이션 압력 (20페이지의 “압력” 참조)

Temp 내부 광학적 블록의 섭씨 도 단위 온도

RAW1, 2, 3, 4, 5 원 데이터. 파장 채널 각각에서의 [mV] 단위 신호

첫 번째 줄은 메모리 내의 현재 기준 스캔 수를 나타냅니다. ▶ 키를 각각 활성화 시켜 메모리에

서 기록을 하나씩 지울 수 있으며 나타나는 숫자도 1씩 감소합니다.

데이터를 삭제하지 않고 종료하려면 Escape 또는 Enter 를 누릅니다.

3.4 전송률

MICROTOPS II는 시리얼포트를 통해 컴퓨터 또는 GPS 수신기와 통신이 가능합니다. 통신 연결 속

도는 2400~19200 baud에서 조정이 가능합니다.

GPS 수신기가 MICROTOPS II에 연결된 경우 전송률은 반드시 9600으로 설정되어야 함을 참고해

주시기 바랍니다 (36페이지 “GPS 통신” 참조).

전송률을 높은 속도로 설정하는 경우 데이터 전송 프로세스를 빠르게 하며 기기가 원격 설정 중

더욱 즉각적으로 반응하게 됩니다. 그러나 일부 속도가 느린 컴퓨터에서의 경우 최고 속도에서

통신이 불안정할 수 있습니다.

도식 19는 전송률 조정을 위한 메뉴 경로가 나타나 있습니다. 스크린에서 다음과 같이 확인됩니

다:

2번째 줄은 전송률의 현재 설정 상태를 나타냅니다. ▲ 또는 ▼ 키를 눌러 시리얼 포트의 속도를

증가 또는 감소시킬 수 있습니다. 초당 2400, 4800, 9600 및 19200 비트 중 선택 가능합니다.

Escape 키를 눌러 상위의 메뉴 단계 및 준비 모드로 돌아가도록 제어할 수 있습니다.

도식 19 시리얼 포트 속도 (전송률) 조정하기

4. 컴퓨터 통신

MICROTOPS II는 기기에서 제공되는 케이블을 이용하여 RS232 시리얼 포트를 통해 컴퓨터와 통

신이 가능합니다. 데이터 저장 및 처리를 위해 데이터를 기기에서 컴퓨터로 전달할 수 있습니다.

또한 원격으로 확인 및 수정이 가능한 설정들이 있습니다. 규격 소프트웨어 (Windows Terminal

또는 HyperTerminal, Procomm 등)를 사용하여 MICROTOPS II와 통신이 가능합니다. 그러나 자동

으로 데이터 관리를 수행하는 Windows 기반 소프트웨어인 Microtops Organizer (31 페이지 참조)

를 사용하는 것이 권장됩니다.

4.1 물리적 연결

도식 20은 MICROTOPS II 와 시리얼 포트 간 케이블 연결을 도식화 한 것입니다. 반드시 컴퓨터

후면에 있는 가능한 시리얼 포트에 DB9 플러그를 연결해야 합니다. “스테레오 플러그”를

MICROTOPS II의 측면에 위치해 있는 소켓이 삽입해야 합니다.

도식 20 MICROTOPS II 용 시리얼 통신 케이블

제삼자 통신 소프트웨어를 사용하는 경우 통신 설정을 위해 일부 최소한의 설정이 필요합니다:

1. MICROTOPS II가 연결되어 있는 것에 시리얼 포트를 연결

2. MICROTOPS II 및 컴퓨터 시리얼 포트의 전송률은 반드시 동일해야 함. (24페이지의 “전송

률” 참조)

3. 포트 설정은 8 Data bits, 1 stop bit, no parity

4. ANSI 단말기 에뮬레이션 권장.

도식 21 MICROTOPS II 원격 메뉴

4.2 원격 제어

설정을 완료하면 MICROTOPS II를 켜고 준비 모드가 시작될 때까지 대기합니다 (디스플레이상

RDY 표시). 컴퓨터 키보드 상 Enter 키를 누르면 MICROTOPS II 가 응답하여 도식 21과 같은 화

면이 나타납니다. 제목은 기기 모델, 소프트웨어 버전 숫자 및 시리얼 번호를 포함하고 있습니다.

이 다음 메뉴는 컴퓨터 키보드 상 연관 키 또는 키 조합을 눌러 시작되는 기능들 입니다.

4.2.1 현재 위치 목록 나열 및 설정

MICROTOPS II로 코드 “a” 또는 “A”를 보내면 현재 위치 설정으로 돌아가게 됩니다. 기기의 응답

화면은 아래와 같습니다:

위도 및 경도는 도 단위로서 소수 등의 형태로 나타납니다. 북위 및 동경은 양, 남위 및 서경은

음 입니다. 이에 이어 현재의 위치가 명칭을 지정하고 저장한 위치 중 하나에서 복사한 것인지

여부를 나타내며 미터 단위 고도 및 밀리바 단위 압력이 숫자 형태로 나타납니다. 위치가 수당으

로 설정되었거나 GPS에서 수반된 경우 복귀부호는 256 입니다.

현재의 위치를 PC에서 설정하려면 “b” 또는 “B”를 누릅니다. MICROTOPS II는 아래와 같은 프롬프

트로 응답하게 됩니다:

스크린 상 나타난 형태에 이어 위치가 유효하게 입력된 경우 기기는 설정의 수용 여부를 “OK”

표시로 알려줍니다. 입력된 값들 중 하나가 수용될 수 없는 수준인 경우 “적합하지 않은 값

(Illegal value)!”라는 메시지로 응답이 나타납니다. 숫자가 지나치게 적거나 패턴이 부정확한 경우

‘입력값 무시됨 (Input ignored)!”의 메시지가 나타납니다.

위치 매개변수에 대한 유효 범위는 아래와 같습니다:

위도: <-90, +90>

경도: (-180, +180>

고도: (-1000, +20000)

압력: <0, 1100)

현재 위치 변경은 즉각적으로 유효하게 됩니다. 현 위치에 대한 전체 요소를 기기의 키패드에서

각각 설정할 수 있습니다.

참고: DEG:MIN:SEC 형식의 지도 좌표는 입력하기 전에 반드시 십진법 소수의 형식으로 전환하시

기 바랍니다.

내부 대기압 센서를 활성화시키려면 입력된 스테이션 압력이 0 이 되도록 설정해야 합니다.

4.2.2 데이터 버퍼 지우기

저장된 위치 데이터베이스 내용 (19페이지 “저장된 위치” 참조)은 시리얼 포트를 통해 PC에서 조

정이 가능합니다. 컴퓨터 키보드에서 “l” 또는 “L”을 누르면 MICROTOPS II는 이에 응답하여 저장

된 모든 위치의 목록을 나열합니다 (도식 22). 제목은 인쇄된 매개변수를 보여줍니다. 북위는 양,

남위는 음, 동경은 양, 서경은 음으로 나타납니다.

도식 22. 저장된 위치 데이터베이스의 목록 나열하기

6개의 위치 중 수정이 필요한 경우 PC 키보드에서 “m” 또는 “M”을 누릅니다. MICROTOPS II는 도

식 23에서와 같은 입력 패턴으로 응답합니다.

도식 23. 위치 입력 형식

스크린에서 나타난 패턴 뒤에 위치 매개변수를 입력합니다. 첫 번째 항목은 변경하는 위치의 한

자리 숫자 입니다. 위치 명의 최대 길이는 14자 입니다. 명칭에는 알파벳 글자 (a-z, A-Z, 0-9) 및

언더바 (_) 가 허용됩니다. 좌표는 십진법 소수를 포함하는 도 단위 입니다 (분 단위 불가). 전체

숫자에서 소수점 이하를 구분하려면 마침표를 사용합니다. 좌표로는 두 개의 십진법 자리가 충분

합니다. 위에서 설명한 방향 표시 규칙이 적용됩니다. 고도는 미터 단위이고 압력은 밀리바 단위

입니다. 고도 및 압력은 숫자 전체로 저장됩니다 (부분 적용 아님). 전체 항목들을 하나 이상의 공

간격문자와 구분하고 CR 문자로 입력을 종료합니다 (키보드 상 Enter 또는 Return). 전체 매개변

수가 수용된 경우 MICROTOPS II는 x가 위치 숫자에 대해 변경된 경우 “Location x saved (위치 x

저장됨)”으로 응답합니다. 그렇지 않은 경우 “Input ignored (입력 무시됨)”으로 응답이 나타납니

다.

Microtops Organizer 소프트웨어는 기기의 위치 데이터베이스를 쌍방향식으로 업데이트하는 기

능을 제공합니다 (31 페이지 “Microtops Organizer 소프트웨어” 참고).

도식 24. 데이터 전송 형식. 개행 복귀 조절 문자가 전송될 때 긴 줄이 둘러싸여 {CR} 이 표시되

어 있다.

4.2.4 데이터 버퍼 다운로드 하기

MICROTOPS II에서 “p” 또는 “P”를 전송하면 기기의 버퍼에서 데이터 전송을 시작합니다. 전송된

데이터 (도식 24)는 제목 REC#xxxx로 진행되고 xxxx는 다운로드할 기록의 수를 나타냅니다. 다음

줄의 키워드 FIELDS는 다운로드되는 데이터 구조에 대하여 응답하는 필드 명의 목록이 나타나도

록 합니다. 전송된 정보가 파일에 캡쳐되어 스프레드시트에 적용되면 이 필드 명들이 데이터 관

리를 이행하는 데이터 주 위에 나타나게 됩니다. 필드 명은 또한 Microtops Organixer 에서도 사

용되어 데이터 포맷 내 변경을 자동으로 수행되도록 합니다.

데이터 필드는 콤마로 구분되며 기록은 CR 문자로 구분됩니다. 이 형식은 대부분의 데이터 처리

프로그램에서 허용됩니다. 데이터를 가져올 때 “콤마-구분” 형식을 사용하시기 바랍니다. 표 1은

다운로드된 데이터 내 전체 필드의 상세 내용을 나타내고 있습니다.

CR 문자 뒤 “END” 키워드로 전송이 종료됨을 알 수 있습니다.

디스크로 전송된 데이터를 저장하려면 사용하는 통신 소프트웨어에서 데이터 캡처 기능을 사용합

니다. 프로그램들은 각각 다른 방식의 데이터 캡처 초기화 기능을 적용하고 있습니다. 이에 대한

정보는 사용 중인 프로그램의 매뉴얼을 참조해 주시기 바랍니다.

4.2.5 스캔 초기화

시리얼 포트를 통해 “s” 또는 “S”를 전송하여 원격 컴퓨터에서 측정 스캔을 초기화할 수 있습니다.

이 기능은 삼각대에 설치 시 MICROTOPS II를 제어하는 데에 사용됩니다.

4.2.6 데이터 및 시간 설정

MICROTOPS II에 “t” 또는 “T” 코드를 입력하면 기기는 현재의 국제표준 일시 (UT)를 나타내는 프

롬프트로 응답합니다:

나타난 형식 뒤에 일시를 유효하게 입력한 경우 내부 시계가 이에 맞도록 설정되어 기기는“OK”

메시지로 응답합니다. 입력된 내용이 유효하지 않은 경우 MICROTOPS II는 “Invalid”라는 메시지를

나타내게 됩니다.

내부 시계는 키패드에서도 설정이 가능합니다 (10페이지 “시간 및 날짜 설정하기” 참조).

표1. MICROTOPS II 데이터 버퍼 내용

필드 비고

SN 0으로 시작되는 5자리 숫자의 기기 시리얼 번호

DATE 측정에 대한 국제표준일자

TIME 측정에 대한 국제표준시

LATITUDE 도 단위 측정 위치의 위도

LONGITUDE 도 단위 측정 위치의 경도

ALTITUDE 미터 단위 측정 위치의 해발고도

PRESSURE 밀리바 단위로서 사전 설정된 스테이션 압력 또는 압력 센서에서 측정된 압

력 (20페이지 “압력” 참조)

SZA 도 단위 태양천정각. SZA는 태양이 머리 위에 있을 때 0, 수평 상에 있을 때

90°

AM 광학적 기단

SDCORR 지구-태양간 거리 교정

TEMP 섭씨 도 단위 기기 내부 광학적 블록의 온도

ID 사용자가 정의한 ID 코드 (7페이지의 “메뉴 구조”참고)

SIG1

SIG2

SIG3

SIG4

SIG5

전체 5개의 광학 채널에서 오는 [mV] 단위 신호

STD1

STD2

전체 5개의 광학 채널에서 오는 신호 스캔 내 샘플링 된 전체 신호에 대한

표준편차

STD3

STD4

STD5

R1_2

R2_3

R3_4

R4_5

채널 1_2, 2_3, 3_4, 4_5 간 신호율

AOT1

AOT2

AOT3

AOT4

AOT5

전체 5개의 광학 채널에서의 에어로졸 광학적 두께

4.2.7 보정상수 인쇄

모든 사용자 보정 상수 (12페이지 “보정 상수” 참조)는 “x” 또는 “X” 코드를 보내어 MICROTOPS II

에서 복구가 가능합니다. 기기는 현재의 설정을 나열함으로써 응답합니다 (도식 25). 사용자 보정

상수는 공장 초기화되며 공장 보정상수와 동일하게 설정됨을 참고해 주시기 바랍니다.

도식 25. MICROTOPS II 보정상수의 출력

5. 마이크로탑스 오거나이저 소프트웨어

5.1 소개

Microtops Organizer는 데이터 수집 및 기기 설정을 처리하는 소프트웨어를 제공함으로써

MICROTOPS II를 더욱 편리하게 사용하고 효율성이 높도록 하는 데에 그 목적이 있습니다. 먼저

데이터 버퍼를 PC에 다운로드하여 DBase IV 형식으로 데이터베이스에 영구적으로 저장합니다. 파

일, DATA, DBF는 Microtops Organizer가 설치된 하위 디렉토리 내에 위치합니다. 또한 소프트웨어

로써 사용자는 기기 위치의 설정, 데이터베이스 내 위치명 변경 및 기기 메모리 버퍼 정리를 할

수 있습니다.

5.1.1 소프트웨어 설치

1. disk #1을 3 1/2”플로피디스크에 삽입하고 setup.exe를 실행합니다. Microtops Organizer는

Solar Light 웹사이트의 www.solar.com/software/microtops/mtporg.htm에서 다운로드할 수 있습니

다.

2. MICROTOPS II와 함께 제공되는 시리얼 케이블에서 둔단 (9-핀)을 컴퓨터 후면의 가능한 시리얼

포트에 연결하고 스몰 엔드를 (포노 잭) MICROTOPS II에 연결합니다.

3. MICROTOPS II의 전원을 켭니다.

4. Microtops Organizer는 MICROTOPS II 데이터 버퍼에서 사용하는 PC로 데이터를 전송할 준비가

완료됩니다.

5.1.2 통신 설정

시리얼 포트 설정 (컴포트 및 전송률)은 옵션 메뉴 내 통신 (Communication) 명령을 이용하여

조정할 수 있습니다. 초기 설정은 전송률 및 컴포트에 대해 자동 감지 (Auto Detect)로서,

MICROTOPS II의 통신에 대해 자동으로 적절한 포트 및 전송률을 감지하도록 되어 있습니다. 컴포

트 및 전송률이 변경되지 않으면 자동 감지 프로세스 대신 고정된 설정이 선택될 수 있습니다.

5.2 마이크로탑스 작동

5.2.1 데이터 다운로드

주요 창의 하단 중앙에 있는 다운로드 (Download) 버튼을 클릭하여 데이터를 다운로드할 수 있

습니다. MICROTOPS II를 제공된 케이블을 통해 PC와 연결하고 전원이 켜져 있도록 해야 합니다.

다운로드 버튼을 클릭하면 MICROTOPS II 데이터 버퍼의 내용이 PC 내 DATA.DBF 데이터베이스로

복사됩니다.

5.2.2 데이터 버퍼 지우기

도구 (Tools) 메뉴 내 버퍼 지우기 (Clear Buffer) 명령을 선택하여 MICROTOPS II 의 데이터 버퍼

를 지울 수 있습니다. 데이터 버퍼가 지워졌는지 여부를 알려줍니다.

5.2.3 저장된 MICROTOPS II 위치 수정

도구 메뉴의 기기 위치 변경하기 (Change Instrument Location)을 선택하여 MICROTOPS II 내부

위치 데이터베이스 (최대 6개의 위치)를 확인하고 변경할 수 있습니다. 검색하기 (Retrieve) 버튼

은 기기 내에 저장된 모든 위치들을 보여주는 기능을 합니다. 위치 설정을 변경하려면 적절한 라

인에 새로운 데이터를 입력하고 설정 (Set) 버튼을 클릭합니다. 보이는 모든 위치들이 기기에 저

장되어 추후에 사용될 수 있습니다.

5.3 데이터베이스 작동

5.3.1 컴퓨터 데이터베이스 내의 위치 명칭 변경

도구 메뉴의 데이터베이스 위치 명칭 재설정하기 (Rename Database Locations)를 선택하여 데이

터베이스 위치를 변경할 수 있습니다. 새로운 창이 열립니다. 위치의 명칭을 변경하기 전에 데이

터베이스에서 정확한 데이터를 선택합니다. 데이터를 선택하려면 비어있는 위치의 <비어 있음>

명칭에 대하여 수정할 위치 명칭을 선택하고 위치의 위도 및 경도를 선택적으로 입력하고 쿼리

실행 (Run Query) 버튼을 클릭합니다. 위와 같이 지정되는 모든 데이터들은 창의 하단에 있는 쿼

리 결과표에 나타납니다. 새로운 위치의 명칭을 선택하거나 입력하고 업데이트 (Update) 를 클릭

합니다. 데이터베이스에 새로운 명칭이 작성됩니다.

5.3.2 텍스트파일 가져오기

MICROTOPS II 데이터가 ASCII 텍스트 파일에서 가져올 수 있는 형식은 아래와 같습니다:

1. 보정상수 헤더

2. 데이터

Windows HyperTerminal 또는 Procomm 등의 통신 소프트웨어는 필요한 데이터 형식으로 파일을

만들 수 있습니다. 기본 단계는 다음과 같습니다:

1. 통신 프로토콜 설정 (컴포트 및 전송률)

2. “*.txt” 확장자 형식의 로그 파일 시작

3. “X” 입력하여 보정상수 헤더 검색

4. “P” 입력하여 데이터 다운로드

5. 로그파일 닫기

이 로그파일은 위의 과정을 완료한 후 File: Import Command (파일: 가져오기 명령)를 사용하여

데이터베이스로 가져올 수 있습니다. 데이터베이스로 가져올 수 있도록 텍스트파일을 (로그파일)

선택하기 위한 열린 대화창이 나타납니다. “.txt” 확장자 형식의 적절한 파일을 선택한 후 “OK”를

클릭하면 데이터가 데이터베이스로 삽입되기를 시작합니다.

5.3.3 데이터 변경 포맷 내 파일 가져오기

File: Import Command (파일: 가져오기 명령)를 사용하여 데이터베이스로 데이터베이스 텍스트

파일을 가져올 수 있습니다. “.dbt" 확장자 형식의 적절한 파일을 선택한 후 “OK”를 클릭하면 데

이터가 데이터베이스로의 삽입되기를 시작합니다.

5.3.4 데이터 변경 포맷으로 보내기

File: Export Command (파일: 내보내기 명령)를 사용하여 데이터베이스 파일을 데이터베이스 텍

스트 파일로 보낼 수 있습니다. 내보낼 데이터베이스 텍스트를 선택하도록 저장 대화창이 나타납

니다. “.dbt" 확장자 형식의 적절한 파일을 선택하거나 입력한 후 “OK”를 클릭하면 데이터가 데이

터베이스 텍스트 파일로 보내기를 시작합니다.

5.3.5 데이터 설명

데이터베이스 내 모든 데이터 입력은 데이터에 대한 사용자의 비고 설명으로 사용될 수 있는 데

이터 설명 필드를 포함합니다. 이 필드는 사용자가 데이터에 대해 저장하고자 하는 텍스트를 포

함하는 40자 텍스트 필드 입니다. 이 필드를 이용하여 데이터를 다운로드한 일자 또는 데이터를

수집한 사람의 이름을 포함시킬 수도 있습니다. 사용자가 입력할 수 있는 데이터 설명 입력에 대

해 다운로드할 때 마다 그 결과를 프롬프트로 나타냅니다. 이 프롬프트는 옵션 메뉴의 데이터 설

명 프롬프트 (Data Description Prompt)의 체크를 해제하여 비활성화할 수 있습니다.

6. GPS 통신

GPS (Global Positioning System, 위성항법장치) 수신기에서 MICROTOPS II로 정확한 위치 매개변

수가 자동으로 전달될 수 있습니다. 수신기는 지구의 외곽을 도는 위성으로부터 분출되는 신호를

결합하여 위치를 결정합니다. 상업적인 용도로 사용하는 경우, GPS 포지셔닝의 일반적인 정확도는

30미터 입니다. NMEA 0183 형식 버정 1.5 및 2.0을 지원하는 GPS 수신기는 모두 MICROTOPS II

로 위치확인이 가능합니다.

6.1 GPS 설정

수신기에 따라 각각의 설정 방법이 상이합니다. 아래의 예시는 Garmin Model GPS12 수신기를 기

준으로 한 것입니다:

1. GPS 수신기의 전원을 켭니다.

2. MICROTOPS II의 전원을 켜고 전송률을 9600으로 설정합니다. GPS 호환을 위해

MICROTOPS II 설정에서 요구되는 유일한 사항입니다.

3. GPS 옵션으로 Solar Light Co.에서 제공한 특수 케이블을 이용하여 MICROTOPS II와 GPS

수신기를 연결합니다.

4. PAGE 버튼을 눌러 GPS 의 메인메뉴 (Main Menu) 페이지로 이동합니다.

5. GPS의 ▲ 및 ▼버튼을 이용하여 설정 메뉴 (SETUP MENU)를 선택합니다.

6. ENTER를 눌러 설정메뉴로 돌아가서 ▼를 눌러 인터페이스 (INTERFACE)를 선택합니다.

7. ENTER와 ▼를 순차적으로 눌러 인터페이스 모드를 선택합니다. ENTER을 다시 한번 눌러

모드를 편집하고 ▲ 및 ▼을 사용하여 이를 NONE/NMEA 로 설정합니다.

8. ENTER와 ▼를 순차적으로 눌러 전송률을 선택합니다. ENTER을 다시 한번 눌러 전송률을

편집하고 ▲ 및 ▼을 사용하여 9600 전송률이 되도록 설정합니다.

9. 과정을 완료하면 ENTER를 누르고 (페이지) PAGE를 눌러 위성 신호 강도를 보여주는 페

이지로 돌아갑니다.

10. GPS 수신기의 위치를 조정하여 하늘을 보는 데에 장해물이 없도록 하고 기기가 위성 정

보를 획득할 수 있도록 합니다. 이 과정은 위성 설정 및 최근 위치 변경에 따라 수 분까

지 소요될 수 있습니다. 수신기가 위치를 획득하지 못하는 경우 GPS 매뉴얼을 참고해 주

시기 바랍니다.

11. 위치가 획득되면 위도/경도가 이전의 고도 정보에 기반하는 경우 GPS 수신기가 2D NAV

의 메시지를 나타냅니다. GPS를 통한 고도 계산이 가능한 경우 3D NAV 메시지가 나타납

니다.

12. 위치 고정이 활성화되면 GPS 수신기는 시리얼포트를 통해 해당 정보를 MICROTOPS II로

보냅니다. MICROTOPS II는 3차례 부저를 울려 유효한 위도, 경도 및 시간 정보를 받았음

을 알려줍니다. MICROTOPS에 내장된 자체 시계는 GPS 위성으로 방송되는 정확한 시간

이 되도록 자동으로 맞춰집니다.

13. Garmin GPS 또는 3D NAV 모드인 경우 고도 정보를 보냅니다. 이 정보는 NMEA 표준에

포함된 것이 아니므로 Garmin에 한하여 적용됩니다. MICROTOPS II는 2차례 부저를 울려

고도 정보를 받았음을 알려줍니다.

14. 모든 요소들을 동시에 받은 경우 (위도, 경도, 시간 및 고도), 5차례 부저를 울립니다 (2번

울린 후 3차례 비-음).

15. MICROTOPS에 모든 정보가 전달된 경우 GPS 수신기 전원을 끄고 MICROTOPS II와 분리

할 수 있습니다.

16. GPS 수신기는 국지적 압력을 제공하지 않으며 본 설정은 GPS를 통한 변경이 불가합니다.

MICROTOPS II에 광학적 압력 센서가 장착되는 경우 스테이션 압력을 0으로 남겨두면 압

력 측정이 가능합니다. 그렇지 않은 경우 압력은 수동적으로 업데이트해야 합니다.

GPS가 NMEA를 지원하도록 설정되면 그 설정을 기억하고 전체 작동이 감소되어 두 가지 기기

모두를 켜고 제공된 케이블로써 기기들을 연결하여 MICROTOPS II에서 3 또는 5차례의 알림음이

있을 때까지 대기합니다.

7. 유지보수

다른 광학적 기기와 마찬가지로 MICROTOPS II에 대해서도 주의 깊은 취급이 필요하며 최적의 작

동을 위해 주기적인 유지보수가 필요합니다.

7.1 청소 및 보관

장기간의 안정성을 위해 기기를 반드시 건조하고 청결한 장소에 가급적 상온에서 보관되어야 합

니다. 높은 습도에 장기간 노출되는 경우 기기에 손상을 입힐 수 있습니다. 기기를 자체 케이스에

보관하는 것을 권장합니다.

반드시 MICROTOPS II에 과도한 진동이나 충격이 가해지지 않도록 보호해야 합니다. 차량 이동 시

부드러운 폼 소재의 라이닝이 포함된 단단한 이동 케이스 또는 현장 이동 케이스를 사용해야 합

니다. 기기에 충격이 가해지는 경우 (떨어뜨리는 등) 반드시 주의 깊게 관찰하고 타 참고 기기와

비교해야 합니다. 재 보정이 필요할 수 있습니다.

전면의 수정창은 반드시 청결한 상태를 유지해야 합니다. 창 커버는 측정 중인 경우를 제외하고

항상 닫은 상태를 유지해야 합니다. 창에 피부가 직접 닿은 경우 측정에 영향을 미치게 되는 유

성의 잔존물을 남기게 됩니다. 창 청소를 위해 면봉을 사용하여 한 방향으로 보풀이나 먼지를 밀

어내고 이를 콤프레스 가스로 제거하는 방법이 권장됩니다. 오염물질이 심각한 수준으로 제거되

지 않은 경우에 한하여, 창에서 이물질을 제거하는 데에 순수 알코올용액 (이소프로필 또는 에틸)

을 사용할 수 있습니다.

7.2 배터리 유지보수

MICROTOPS II는 AA 알카라인 배터리 4개로 작동합니다. 새로운 배터리 세트로 최소 50시간 연

속 작동이 가능합니다. 측정 시 매우 짧은 시간이 소요되므로 효율적인 배터리 수명으로 수 개월

유지가 가능합니다. AA NiCad 배터리는 MICROTOPS II의 작동에 충분한 전압을 제공할 수 없음으

로 참고해 주시기 바랍니다.

MICROTOPS II에는 낮은 배터리 전압 감지가 적용되어 있습니다. 기기 전원을 켤 때 및 1분 단위

로 배터리를 점검합니다. 배터리 전압이 사전에 설정한 최소 수준 또는 그 이하인 경우 “Battery

low – Enter = continue”의 메시지가 나타납니다. Enter를 누르면 다시 작동을 시작하고 다시 전

원을 켜는 시점까지 경고 메시지가 나타나지 않습니다. 측정의 정확도가 떨어질 수 있으나 기기

는 어느 정도 작동이 가능합니다.

배터리를 교환하려면 배터리 부분의 커버를 아래 방향으로 잡아당겨 들어올립니다. 배터리 교체

시 모든 배터리의 방향에 주의해 주시기 바랍니다.

7.3 보정

정확한 데이터 분석을 위해 MICROTOPS II를 반드시 매년 재보정하고 가능한 경우 타 태양광도계

기기와의 상호비교를 해야 합니다. 보정 절차는 41페이지의 “작동 이론”을 참조하시기 바랍니다.

매우 청명한 날씨에 오전 전체 시간 동안 장해물이 없는 상태의 관측 환경이 주어지는 장소에서

숙련된 사용자가 AOT 및 수증기 측정의 보정을 시도할 수 있습니다.

조도 보정은 참조 태양광도계와 MICROTOPS II의 직접 비교를 통해 가능합니다. 각 채널의 보정은

채널의 필터 및 각각의 명목 중앙 파장에 대한 명목 대역폭을 간주합니다 (40페이지 “사양” 참조).

예를 들어 380nm 분석의 경우 378-382nm의 범위 내 명목 표면 상 직접 조도 요소에 부합됩니

다.

8. 사양

광학적 채널

최대 전송률 대비 최대

대역 외 민감도

뷰 각도 2.5°

동적 영역 >3*105

정확도 0.001 AOT: 0.01cm 수증기

비선형 최대 0.002%

작동 환경 0-50°C, 강수 없음

컴퓨터 인터페이스 RS232

데이터 저장 800개 기록

전원 4xAA 알카라인 배터리

배터리 수명 최소 50시간 연속 작동 (10분 휴지 시 전원 꺼짐)

중량 21oz (600g)

규격 4”W x 8”L x 1.7”D (10 x 20 x 4.3cm)

조도 보정 요소는 명목 FWHM 및 위에 나열된 중앙 파장에 대해 유도됩니다.

9. 작동 이론

*참고: 본 장은 MICROTOPS II 오존측정기 버전에 대한 정보를 제공하고 있습니다. 그러나 이 중

상당부분은 태양광도계 버전에도 적용됩니다.

MICROTOPS II 이동식 오존측정기의 설계, 보정 및 성능*

Marian Morys

Solar Light Co.Inc, Philadelphia PA 19126

Forrest M. Mims III

Sunphotometric Atmospheric Network, Seguin TX 78155

Stanley E. Anderson

Westmont College, Santa Barbara, CA 93108

개요

5-채널식 이동형 태양광도계 MICROTOPS II에는 각 채널별로 협대역 필터가 설계되어 있어 낮은

비용으로 총 오존 주 및 수증기 주를 빠르게 측정할 수 있도록 되어 있습니다. UV 채널에 대한

2.5nm FWHM을 선택하여 노이즈 및 오존 측정 성능 간 균형을 이루도록 합니다. 총 오존 주를 3

개의 자외선 파장, 위치 상 위도 및 경도, 국제표준시, 고도 및 압력에서의 측정에 근거하여 자동

으로 계산합니다. 내장된 압력 변환기가 측정을 용이하게 합니다. 두 개의 IR채널을 통해 대기 중

총 강수량을 측정할 수 있습니다. 본 문서에서 설명한 중요한 설계 상 내용에는 미광 무시, 열 및

장기적 안정성, 신호/노이즈 최적화, 시준, 시준 및 데이터 분석이 포함되어 있습니다.

MICROTOPS II 성능은 Dobson 분광광도계와 비교를 통해 시험하였습니다.

9.1 소개

총 오존 주 측정을 위한 합리적 가격의 휴대형 태양광도계 제작을 위해 많은 시도들이 있었습니

다1. 과거에는 정확하고 반복 가능한 결과를 산출하는 데에 주요한 어려움이 적절한 대역외 리젝

션에 아우른 안정적 협대역 UV 필터 였습니다. 최근에는 얇은 필름 용착 기술2의 발전으로 만족

스러운 수준의 필터를 생산할 수 있게 되었습니다. 이동식 총 오존 분광계 (TOPS, Total Ozone

Portable Spectrometer) 프로젝트3-6 에서는 현재 가능한 필터들을 사용하여 총 오존 주를 정확하

게 측정할 수 있음이 증명되었습니다. 이전의 경험들에 근거하여, Solar Light Company에서는 새

로운 이동식 태양광도계 및 오존 모니터를 개발하였습니다. MICROTOPS II는 300, 305.5, 312.5,

940 및 1020nm에서 직달 태양 복사를 측정하는 이동형 5-채널식 태양광도계 입니다. 이 측정들

에 기반하여 총 오존 주 및 총 수증기를 계산하는 것이 가능합니다.

9.2 기기 기본설명

오존은 태양자외선복사 중 상대적으로 긴 파장보다 짧은 파장을 훨씬 많이 흡수합니다. 이는 관

측자와 태양 간 오존의 양이 태양의 자외선 복사 중 두 개의 파장 간 비율에 비례함을 의미합니

다. MICROTOPS II는 이 관계를 이용하여 자외선 영역 내 3개의 파장을 측정을 통해 총 오존 주

(명목 압력 상 순수 오존층의 등가 두께)를 도출합니다. 이와 유사하게, 종래의 Dobson 기기에서

와 마찬가지로 부가적인 3번째 파장에서의 측정으로 특정 분산 미광에 대해 교정이 가능합니다.

광학적 채널 각각에 대한 뷰 영역은 2.5°입니다.

강수 주는 940nm (물 흡수 최대) 및 1020nm (물 흡수 최소) 에서의 측정에 근거하여 결정됩니다.

오존 주 및 강수 주에 대한 계산 모두 실질적 기단에 대한 지식을 필요로 합니다. 이는 내장된

시계 및 사용자가 입력한 측정 위치의 좌표에 따른 시간에 근거하여 MICROTOPS II에서 계산됩니

다.

9.3 기기 설계

도식 26은 MICROTOPS II의 전체적 구조를 나타낸 것입니다. 광학적 블록은 유입되는 방사광을

필터링하고 이를 감지하여 태양에 대한 시준을 가능하게 하면서 기기의 뷰 영역을 형성합니다.

광검출기에서 오는 전자 신호를 증폭하고 디지털 형식으로 전환하여 신호 처리 블록에서 계수적

으로 처리합니다.

9.3.1 광클락

기기의 효율성은 광범위한 기단 및 대기 상태에 대하여 장기적 안정성을 가지고 오존 주를 측정

할 수 있는 능력에 따라 결정됩니다.

전체 기기 및 하위시스템들을 일련의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 분석합니다. 전반적인 정확도에

대해 초기 설계 목표는 최대 3의 기단에 대해 매우 엄격한 사양을 적용하여 3% 이상이었습니다.

프로세스를 수 차례 반복한 끝에 초기의 범주를 충족하고 동시에 현실적인 사양을 찾을 수 있었

습니다.

도식 26 MICROTOPS II 구조

아래의 내용은 설계 과정에서 고려한 중요 쟁점 중 일부 입니다:

도식 27 미광 감지를 위한 2.5mm 슬릿 포함 단색화장치를 이용한 측정된 UV 필터의 분광투과율

(통지 대역폭 확장)

- 장기적인 안정성을 위해 광학적 블록을 주물 알루미늄 판에 가공

- 광학적 채널의 기계적 얼라인먼트는 0.1° 이상.

- 각 채널 내 내부 배플로써 반사광이 광감지기에 도달하지 못하도록 할 것. 시준기 내부 표면은

반사율이 낮은 재질로 마감될 것.

- 태양을 시준하는 하드웨어는 알루미늄으로 가공하고 시준에 따른 온도적인 영향을 회피할 수

있도록 필터 블록에 직접 부착할 것.

- 전체 광학적 블록은 무반향실에 적용된 기계계통이 광학적 블록 내 상당한 계통에 영향을 미치

지 않는 방식으로 무반향실에 가공될 것.

- 태양 시준 어셈블리는 블록의 광학 축에서 0.1° 이내까지 레이저로 가공될 것.

- 광학적 블록의 온도를 측정 및 기록하여 필요한 경우 온도 조정이 가능하도록 할 것.

- 내장된 고정 형태의 압력 센서로 레일리 분산 계산을 위해 필요한 현재 개디압을 제공할 것.

표 2. 자외선 필터 사양

필터 1 필터 2 필터 3

중앙 파장

FWHM

입사각

최대 파대전송

(최대점 대비)

최소 피크 투과율

중앙 파장의 온도 계수

습식/건식 전환

장기적 안정성

운영 환경

광학 필터 및 광 감지기 특히 UV 채널에 각별한 노력이 있었습니다. 충족시키기에 어려우면서도

가장 중요한 부분은 높은 대역외 리젝션에 대한 요건이었습니다. 컴퓨터 시뮬레이션에서 300nm

필터에 대해 10-7 (λ<650nm) 미만의 누설이 발생되었습니다. 상대적으로 낮은 파장은 대역 내 신

호가 더 높은 파장에서의 신호에 비해 약하기 때문에 더욱 엄격한 누설 요건이 적용되었습니다.

전형적인 필터 투과 형태는 도식 27과 같습니다. 중앙 파장 및 배치 내 FWHM의 반복성은

0.1nm 이내였습니다. 필터 층 누적 및 코팅을 위한 신 기술로 긴 수명과 안정성을 보장하도록 하

였습니다.

MICROTOPS II에 사용된 GaP 광감지기는 자외선 영역 내에서 상대적으로 강한 민감도 및 낮은

노이즈 수준, 500nm 이상의 낮은 민감도라는 특징을 가집니다. 이 특징들에 따라 필터의 생산 비

용을 낮추면서도 650nm 을 초과하는 대역외 리젝션을 실현시켰습니다. 광감지기는 긴 수명과 안

정성을 위해 밀봉차단되어 있습니다.

도식 28 Mauna Loa 상 MICROTOPS II를 이용하여 측정된 신호 (1996년 5월 16일, 271DU, 청명)

9.3.2 시그널 조정 및 처리

짧은 UV 파장에서의 태양 복사는 증가한 기단으로 인해 빠르게 감소합니다 (도식 28). 오존층이

증가함에 따라 그 감소율이 증가합니다. 오존 주를 측정하기 위해 MICROTOPS II는상이한 접근법

을 이용하는 Dobson 기기와 다르게 각각의 파장을 개별적으로 측정한 뒤 그 비율을 계산합니다.

정확한 결과를 위해 MICROTOPS II는 반드시 적합한 신호-노이즈 비율 및 높은 선형성을 가지고

매우 약한 신호와 매우 강한 신호를 측정할 수 있어야 합니다. 이를 위해 아래의 접근법이 적용

되었습니다:

- 입력 증폭 단계를 최적화하여 가장 낮은 노이즈 수준을 갖도록 하였습니다. 가장 민감한 채널

내 우세 노이즈 원은 증폭기 내 피드백 저항의 열 노이즈 입니다. 모든 증폭기의 대역폭은 최소

로 감소시키고 전체 채널에 대해 동일합니다. 최대 10Hz 미만의 대역폭으로 RMS 증폭기 노이즈

는 5.8μV 입니다.

- 온칩 디지털 필터링을 포함하는 높은 성능의 시그마-델타 A/D 변환기를 사용하였습니다. 본 변

환기의 높은 과다표집 비율은 전단부에서의 고순위 반 앨리어스 필터에 대한 필요 요소를 제거합

니다. 변환 비선형성은 전체 입력 영역 내 0.0015% 미만이고 A/D 변환 노이즈 수준은 2.5V 풀스

케일에 대해 5.3μV RMS 입니다.

- A/D 변환기 필터를 프로그래밍하여 선 주파수 간섭을 제거하였습니다 (사용자 선택 가능).

- 각 측정 사이클은 노이즈 수준을 낮추고 전체적인 정확도를 향상시키기 위해 계수적으로 처리

되는 모든 채널 상 다수의 측정을 포함하고 있습니다.

- 증폭기 및 변환 블록의 적절한 차단 및 광학적 설계를 위해 주의를 기울였습니다.

전반적으로 기기 내 달성되는 동적 영역은 300,000을 초과하여 신호가 매우 약한 경우에도 적절

한 신호-노이즈 마진을 남기는 매우 우수한 선형성을 가집니다.

측정에 대한 장기적 안정성을 위해 전자 회로는 열 및 장기적 관점 모두에서 매우 안정적으로 설

계되었습니다. 증폭기에서의 음량은 0.005%/°C 미만의 온도 계수를 가지는 일련의 정확도 저항자

로 결정됩니다. 증폭기의 오프셋은 기기의 전원이 켜질 때마다 자동으로 보정됩니다. A/D 변환기

의 오프셋 및 전체 스케일 모두 각 스캔 전에 자동으로 보정됩니다. 전체 스케일 보정은

0.001%/°C 미만의 온도 계수에 대해 고성능 전압 기준과 0.005%/연의 장기적 안정성에 기반합니

다.

태양천정각 계산을 위한 실제 일시는 장착된 시계에서 제공됩니다. 저전력형 크리스탈 시계의 자

체 정확도는 장기간 이용시 정확하지 않으므로 시계 트리밍 메커니즘을 소프트웨어에서 실행합니

다. 사용자는 시계를 초/30일 단위로 교정 입력할 수 있고 프로그램은 5초 이내 범위까지 시계의

정확도를 유지할 수 있도록 주기적으로 수 초를 건너뛰거나 더하게 됩니다.

9.3.3 태양 시준

삼각대 설치를 위한 하드웨어가 선택사양으로 제공되고 있으나 MICROTOPS II는 손에 쥐고 작동

시키는 것을 주요로 설계되었습니다. 태양까지의 거리를 계산하는 정확도 측면에서도 이는 영향

을 미칠 수 있습니다. 수 차례의 테스트 결과 숙련된 사용자가 손을 이용하여 작동시키는 경우

기기는 태양의 중심에서 최대 1° 이동할 수 있습니다. 강한 바람이나 추운 날씨가 사용자 손의

안정성에 추가적인 영향을 미칠 수 있습니다. MICROTOPS II 상 태양 시준의 정확도를 향상시키기

위해 빠르게 반복되는 측정의 과정을 분석하는 알고리즘이 적용되어 있습니다. 신호 강도 요소는

전체 3개의 UV 채널에서 오는 신호에 근거합니다. 가장 높은 순위의 신호강도 요소를 가지는 기

록만이 평균 계산에 포함되고 추가적인 데이터 처리를 위해 사용됩니다. 태양 이미지를 최상으로

포지셔닝하기 위한 기록이 있습니다.

평균 계산을 위한 샘플의 수 뿐만 아니라 스캔 내 총 샘플 수는 사용자에 의한 설정이 가능합니

다.

도식 29는 동일한 기기로 청명한 날씨에 3차례 연속으로 오존 측정을 수행한 결과를 나타냅니다.

각 측정에서는 32 차례 빠른 측정에 기반하는 손으로 잡고 시준 하는 방식 (약 10초간 측정), 단

순 측정 평균 시에만 손으로 잡고 있는 방식 및 삼각대에 MICROTOPS II를 설치하고 측정하는 방

식의 각기 다른 시준방식을 적용하였습니다.

도식 29 3가지의 방식을 각각 적용하여 MICROTOPS II로 태양광을 시준한 오존 측정 결과

표 3은 각 측정 방법의 표준편차를 나타낸 것이며 시준 향상을 적용하여 손으로 잡고 시준하는

방식을 사용한 경우 0.18%의 표준편차를 가져 가장 반복 가능한 결과를 보이고 있습니다. 시준

향상은 기기의 시준 시스템에서 제한된 해상도로 인한 시준 상 오류를 보정하므로 삼각대 설치

기기의 경우에 비해 약간 나은 수준을 나타냅니다.

표 3 태양 시준 방법 결과

시준 방법 표준편차

손으로 잡고 하는 방식, 향상 없음 0.87%

손으로 잡고 하는 방식, 향상 0.18%

삼각대 설치 0.23%

9.4 오존 보정 및 측정

MICROTOPS II 기기의 보정을 위해서는 Lambert-Beer 법칙의 유효성을 가정하여 각 채널에서 측

정된 복사 강도를 분석하는 것이 필요한데, 이는 오존 흡수 및 대기 중 레일리 분산에 대해 적용

시 단순 산출식을 제공합니다.

I0는 특정 파장의 빛이 대기를 통과하기 전의 강도입니다. I는 입사방사선을 희석시키는 모든 과정

들이 발생한 후 잔존하는 강도, Ω는 오존량, α는 특정 파장에서의 오존 흡수 계수, μ는 오존 층

내 복사에 대한 실질적이고 수직적인 길이의 비율, P는 mB단위의 대기압, P0는 표준압

=1013.25mB, m은 전체 대기에서 감지자 까지의 실질적이고 수직적인 복사 경로 길이의 비율로

정의됩니다. m<2일 때 μ과 m은 가상적으로 동일합니다. 대기에 의한 분자 분산 등의 기타 프로

세스들 및 (β로 나타낸 레일리 분산계수) 연무에 의해 방생된 특정 분산 (물과 초소형 분자 중 대

기 오염물질)이 대기 희석을 온전하게 나타내기 위한 지수로 나타나 포함됩니다. 관습적으로 미립

자의 분산은 무시합니다. 연구에 따르면 최악의 연무 조건은 일반 조건 하에서의 경우에 비해 훨

씬 낮은 수준으로 몇 퍼센트 이상의 오존 측정치에 영향을 미칩니다.

μ과 m 양은 아래와 같이 나타납니다: 8-9

또는 더 단순한 방식으로,

V가 아래의 식에 따른 가장 높은 오존층에 대한 대기 요소일 때

R=평균 지구 반경 (6371km)

r=가장 높은 오존 구간의 해발고도, km 단위

h=아래의 계산에 따라 대략적인 가장 높은 오존층의 해발고도:

일반적으로 미국 대료에서의 해수면은 v=0.99316 입니다.

도식 30 MICROTOPS II 보정 절차

측정위치의 좌표 및 국제표준시 (UT)에 근거하여 i와 m의 계산의 기본 요소가 되는 태양천정각 Z

(천정에 대한 태양의 각도)를 계산합니다. MICROTOPS II에 설치된 알고리즘은 1996-2006의 기간

동안 전체 실질적 위도와 경도 범위에 대하여 ±0.03° (최대 오류)의 정확도로 테스트하였습니다10.

관측된 오류는 일부는 단순화된 알고리즘에서, 일부는 단일 정밀도 산술식에서 기인한 것입니다.

이 오류들은 오존 계산 상 무시할 수 있는 수준의 영향을 미칩니다. MICROTOPS II에는 실제 시간

및 달력이 설치되어 있습니다. 위치의 좌표는 키패드, GPS 수신기 또는 외부 컴퓨터를 통해 입력

합니다.

전체 채널 세트 (본 문서 상 1 및 2로 표시)에 대해 도출된 오존 값에 대해 이론적으로 아래와

같이 나타낼 수 있습니다:

이 때:

α12=(α1-α2), 채널 1과 2 각각에 대한 오존 계수 차이

β12=(β1-β2), 채널 1과 2 각각에 대한 대기 분산 계수 상 차이

L12=(L1-L2)=In(I0 1/II 2), 결합된 “지구 외적 상수” (도식 30)

L12는 지구 대기 위 입사방사선의 측정치 입니다 (흡수 또는 분사과정에서 희석되지 않음). 이는

In(I 1/I2) 대 μ (랭글리 좌표)의 좌표 추정 (또는 회귀분석)을 통해 산출됩니다. 오존 주 두께는

Dobson 기기에서 표현되는 것으로 milliatm-cm 단위 형식 입니다.

보정은 랭글리 방법에 근거하는데 이는 Dobson 기기에 오랫동안 적용되어 왔습니다11. 각각의 채

널에 대해 가장 높은 선형성을 가지는 랭글리 좌표 (μ<1.75)를 이용하여 회귀분석을 수행하고 데

이터에 대해 적합한 수준으로 가중치를 부여합니다. 절편은 해당 채널에 대해 외계 상수를 부여

합니다.

TERC 프로젝트에 따라 개발된 모형을 이용하여 각 채널에 대해 α’와 β’를 계산합니다12. 선형화할

때지수방정식 (I)는 아래와 같이 나타납니다:

m~μ에 대하여 이 식은 회귀분석을 해야 할 때 남은 조건에 대하여 In(I0) 및 총 계수 값을 산출

합니다. 해당 상수는 반드시 협대역필터가 단일파장의 필터와 같이 역할을 한다고 가정한 TERC에

서 개발한 모형인 오존 흡수 조건 및 레일리 분산 조건으로 산출해야 합니다.이를 통해 계수들이

반드시 해당 파장에 대해 적합한 수준이라야 하므로 계수에 대한 추가적인 제약조건들이 결정되

도록 합니다. α와 β가 파장에 따라 다르게 변화한다는 사실은 매우 도움이 됩니다. α 및 β의 결정

을 단순화할 수 있도록 이 계수들에 대한 파장 의존도는 Molina and Molina13에서 도출된 오존

횡단 구간 정리 및 Rayleigh coefficients of Penndorf14에서 도출된 아래의 두 개 계산식으로 산출

되었습니다.

표 4. 유효 파장 대 필터 중앙 파장

MICROTOPS II필터 중앙 파장 [nm] 일반 유효 파장 λ0 [nm]

300.0 300.8

305.5 306.0

312.5 312.6

이 때 λ는 nm 단위의 파장입니다.

(8)과 (9)를 (7)로 대체하면 ln I 대 μ 선의 경사도 Δ를 계산할 수 있습니다:

Ω와 관련된 1/1000 요소는 Dobson 기기와 atmem 간 기기 전환에서 오는 것입니다. 각 채널의

간섭 필터의 유효 파장 λ0은 측정된 신호의 In의 경사도가 이론적 경사도 Δ와 일치하는 파장을

찾음으로써 결정됩니다. Δ의 계산을 위한 오존 주는 Dobson 분광도계 등과 같이 공존하는 개별

기기에서 취하게 됩니다. λ0가 확인되면 각 채널에 대한 α와 β는 (8)과 (9)에서 계산할 수 있습니

다.

MICROTOPS II에서 사용된 필터에 대하여 유효 파장은 필터 중앙 파장 이상의 나노미터 단위 소

수 입니다. (표4)

9.5 수증기 유도

수증기 전달은 거의 한 세기 동안 연구되었습니다15. MICROTOPS II에서 사용한 보정방법은

Reagan et. Al.16에서 개발된 것으로 Michalsky et.al.17이 추가로 시험하였습니다. 수증기 측정은 IR

대역 내 한 쌍의 열복사 측정을 기준으로 합니다. 940nm 필터 (10nm FWHM)는 강한 수증기 흡

수대역에 위치해 있고 1020nm 필터 (10nm FWHM)은 에어로졸 분산에 의해서만 영향을 받습니

다. 수증기 흡수 대역 내에 위치한 940nm 채널 (1로 표시)에 대하여 Bouguer-Lambert-Beer 법칙

은 아래와 같은 식을 가집니다:

V1이 940nm에서의 지면 기준 방사선일 때 V01은 외계 방사선, τa1은 940nm에서의 에어로졸 분산

계수, u는 수직적 수증기 주 두께, m은 기단, k와 b는 필터에 대해 도출된 계수적 상수 입니다.

1020nm 채널에 대하여 무시할 수 있는 수증기 흡수가 있으며 계산식은 아래와 같습니다:

도식 31 Boulder 사의 Dobson 기기 #45와 MICROTOPS II S/N 3106 비교

도식 32 1996년 5월 31일 필라델피아에서의 넓은 오존 기단 측정

방사선 전달 모형은 표준 미국 대기 및 다양한 기단에 대한 940nm 인근의 스펙트럼 조도를 계산

하는 데에 사용되었습니다. 모형에 따른 스펙트럼 조도는 940nm 필터의 투과곡선을 곱하여

940nm 감지자로부터의 이론적 신호를 산출합니다.

기기에 대한 V01는 외삽부터 선형화된 기단 0까지 발견됩니다 (11):

K와 b는 이미 확인하였으므로 ln(V01)는 (13) 대 mb간 선형회귀에서의 절편입니다.

수증기 계산을 위해서는 940nm에서의 에어로졸 분산 계수 τa2가 필요합니다. MICROTOPS II에서

는 1020nm에서의 에어로졸 분산 계수 τa2를 (12)를 기준으로 하여 우선 측정됩니다. V02는 맑은

날 랭글리 좌표 외삽을 통해 획득합니다. 방사선 전달 모형에서 τa1와 τa2 간 관계를 표준 대기에

대해 찾을 수 있으며 두 개 대역의 높은 근사치로 인해 다른 조건에 대한 상수로 가정됩니다.

MICROTOPS II에서 사용된 필터에 대하여 그 관계는 다음과 같습니다:

(12), (13) 및 (14)에서 수직적 수증기 주는 아래와 같이 계산됩니다:

9.6 결론

MICROTOPS II는 낮은 비용으로 빠르고 정확하게 오존 주 및 수증기를 측정할 수 있는 휴대용 기

기 입니다. 시험에 따르면 기기는 다양한 기상 및 기후 조건에서 재현 가능한 결과를 도출합니다.

도식 31은 Dobson 기기의 시연 중 Boulder, Colorado에서 수행한 Dobson 분광도계와

MICROTOPS II 기기를 비교한 결과를 나타낸 것입니다 (실내등 NOAA 대기 관측 진단 연구소

(NOAA Climate Monitoring and Diagnostic Laboratory)). MICROTOPS II 기기는 상당히 상이한 기

후 조건 하에서 Hawaii의 Mauna Loa에서 앞서 보정되었습니다.

다수의 MICROTOPS II 기기들 간 전형적 일치율은 1-2% 이내 입니다. 기타 분광도계18와 유사하

게 MICROTOPS II는 일부 기단 의존성을 나타냅니다.대역 외 방사선 누출에 의해 이 효과는 기기

의 뷰 영역 및 필터 자체의 유한 대역폭의 영향으로 확산된 UV 방사선을 분산시키도록 합니다.

도식 32는 넓은 범위의 μ 조건에서 Philadelphia 지역의 맑은 날 이행한 일련의 측정을 나타낸

것입니다. 300/305nm 또는305/312nm 등과 같은 단일 상대에 기초한 오존 계산은 기단 의존 효

과를 나타냈습니다. 기단 의존 교정을 통해 측정은 3.8의 기단 조건을 가지도록 적용될 수 있습니

다.

보정의 품질은 측정을 이행할 수 있는 장소와 시간을 제한하는 Langley 방법을 사용하는 경우 날

씨 조건의 영향을 크게 받습니다. 개별 필터의 스펙트럼 에너지 복사 측정에 기반하는 보정을 제

시할 수 있으나5-6 그 적용성을 시험하는 데에는 더욱 많은 실험 데이터가 필요합니다.

9.7 참고문헌:

1. G.P.Gaushchin et.al. Total ozone measuring instrument used at the USSR station network, in

Atmospheric Ozone, edited by: C.S. Zeferos and A. Ghazi, Reidel , Dordrecht (1985)

2. A. Smajkiewicz Filter durability, effect of temperature, humidity, radiation and time, Barr

Associates Inc., private communication

3. Forrest M. Mims III., How to Measure the Ozone Layer Science Probe 2, 4, 45-51, November

1992.

4. Forrest M. Mims III and E. R. Mims, Fluctuations in Column Ozone During the Total Solar

Eclipse of July 11, 1991, Geophysical Research Letters, 20, 5, 367-370, 1993.

5. G.J.Labow et.al. Estimating Ozone with TOPS Instruments - Practical Operation and Com-

parisons, in press

6. Lawrence E.Flynn Estimating Ozone with TOPS Instruments Theoretical Model and Error

Analysis, in press

7. Basher and R. W. L. Thomas, Applied Optics, 18, 3361-62 (1979).

8. D. Kohmyr, R.D. Grass and R. K. Leonard, J. Geophys. Res., 94, 9847-61 (1989).

9. D. Kohmyr, Operations Handbook - Ozone Observations with a Dobson Spectrometer,

WMO, June,1980.

10. J.Meeus, Astronomical algorithms, 1st ed. , Willmann-Bell, 1991

11. G. M. B. Dobson and C. W. B. Normand, Ann. Int. Geophys. Year., 5, 161-191 (1962)

12. S. Bannasch, G. Unger, and P. Wagoner, “Preliminary Calibration of TERC Total Ozone Spec-

trometers,” TERC, private communication

13. L. T. Molina and M. J. Molina, J. Geophys. Res., 91, 14501-508 (1986).

14. R. Penndorf, J. Opt. Soc. Amer., 47, 176-82 (1957).

15. F.E.Fowle, The spectroscopic determination of aqueous vapor, Astrophys. J., 35, 149-162,

1912

16. J. Reagan, K.Thome, B.Herman, R.Gall, Water vapor measurements in the 0.94 micron ab-

sorption band: calibration , measurements and data applications, Proceedings, International

Geoscience and Remote Sensing Symposium, Ann Harbor, 1987

17. J.J Michalsky, J.C.Liljegren, L.C.Harrison A comparison of Sun photometer derivations of

total column water vapor and ozone to standard measures of the same at the Southern Great

Plains Atmospheric Radiation Measurement site, JGR, Vol 100, No. D12, pp.25995-26003,

1995

18. M.Degorska, B.Rajewska-Wiech, Airmass-Dependent Total Ozone Measurement Errors, Pub-

lications of Institute of Geophysics, Polish Academy of Sciences, D-40, 263,(1993) 9.7 References:

1. G.P.Gaushchin et.al. Total ozone measuring instrument used at the USSR station network, in

Atmospheric Ozone, edited by: C.S. Zeferos and A. Ghazi, Reidel , Dordrecht (1985)

2. A. Smajkiewicz Filter durability, effect of temperature, humidity, radiation and time, Barr

Associates Inc., private communication

3. Forrest M. Mims III., How to Measure the Ozone Layer Science Probe 2, 4, 45-51, November

1992.

10도식 요약

도식 1 Microtops II 메뉴 단순도식

도식 2 날짜 및 시간 편집 모드 들어가기

도식 3 시계 트리머 설정하기

도식 4 조도 보정상수 수정하기

도식 5 AOT 보정 상수 수정하기

도식 6 수증기 보정상수 수정하기

도식 7 스캔 길이 설정하기

도식 8 공장 보정상수 저장하기

도식 9 상위 샘플 수 설정하기

도식 10 선 주파수 거절 모드 설정하기

도식 11 저장된 위치 선택하기

도식 12 현재 위치 고도 설정하기

도식 13 현재 위치 상 지리적 좌표 설정하기

도식 14 스테이션 압력 설정하기

도식 15 전체 메모리 버퍼 지우기

도식 16 평균 대기압과 고도

도식 17 LCD에서 저장된 데이터 보기

도식 18 과거 데이터 기록 삭제하기

도식 19 시리얼포트 속도 (전송속도) 조정하기

도식 20 MICROTOPS II용 시리얼 통신 케이블

도식 21 MICROTOPS II 원격 메뉴

도식 22 저장된 위치 데이터베이스 목록 나열하기

도식 23 위치 입력 형식

도식 24 데이터 전송 포맷. 장형 선은 둘러싸여있고 {CR} 표시는 복귀문자가 전송된 위치를 나타

낸다.

도식 25 MICROTOPS II 보정상수 인쇄하기

도식 26 MICROTOPS II 의 구조

도식 27 미광 감지를 위한 2.5mm 슬릿 포함 단색화장치를 이용한 측정된 UV 필터의 분광투과율

(통지 대역폭 확장)

도식 28 Mauna Loa 상 MICROTOPS II를 이용하여 측정된 신호 (1996년 5월 16일, 271DU, 청명)

도식 29 3가지의 방식을 각각 적용하여 MICROTOPS II로 태양광을 시준한 오존 측정 결과

도식 30 MICROTOPS II 보정 절차

도식 31 Boulder 사의 Dobson 기기 #45와 MICROTOPS II S/N 3106 비교

도식 32 1996년 5월 31일 필라델피아에서의 넓은 오존 기단 측정

11 색인

A

A/D 변환기

기단

고도

AOT

평균 계산

B

배터리 유지보수

전송속도

찾아보기 모드

C

보정

보정상수

태양 주변 방사선

청소

데이터 버퍼 지우기

메모리 지우기

시계

시계 트리머

시준기

시준기들

컴퓨터 통신

좌표

현재 위치

D

데이터 설명

데이터 변경 포맷

데이터 처리

데이터 저장

데이터베이스

디지털 필터

데이터 다운로드

F

공장 보정

특징

G

지리적 좌료

GPS

I

텍스트 가져오기

복사 조도

L

고도

선 주파수

위치 설정

위치

경도

M

유지보수

메뉴

Microtops 오거나이저

N

비휘발성 메모리

숫자 편집

O

광학 블록

오존 흡수

P

가강수량

압력

압력 센서

Q

쿼리

R

레일리 산란

원격 제어

공장 보정 저장하기

S

스캔 길이

연속 케이블

시리얼포트

태양천정각

태양 시준

T

시간 및 날짜

U

사용자 보정

UT

W

수증기