太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置，其特殊之處在于，包括：太陽(yáng)總輻射表Ⅰ，用于測(cè)量太陽(yáng)總輻射值；太陽(yáng)總輻射表Ⅱ，用于測(cè)量太陽(yáng)散射值；太陽(yáng)直接輻射表，用于測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值；四象限光平衡傳感器，用于自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)光垂直照射在所述太陽(yáng)直接輻射表光筒內(nèi)的傳感器上；角度傳感器，用于跟蹤測(cè)量所在位置平面與水平面的夾角，測(cè)出太陽(yáng)高度角。該太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置從根本上解決現(xiàn)有太陽(yáng)輻射測(cè)量?jī)x器人工操作維護(hù)繁瑣、不能實(shí)時(shí)測(cè)量和誤差大的問(wèn)題，滿(mǎn)足全自動(dòng)化測(cè)量要求，測(cè)量數(shù)據(jù)包括太陽(yáng)總輻射、散輻射、直輻射、日照時(shí)間、太陽(yáng)高度角五要素，測(cè)量精度高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)輻射測(cè)量裝置，特別是一種太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置，可應(yīng)用于氣象、太陽(yáng)能利用、農(nóng)業(yè)、建筑以及科研教學(xué)。

【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)了解，目前我國(guó)太陽(yáng)輻射測(cè)量仍需人工操作和維護(hù)記錄。尤其在惡劣的氣候條件下操作十分不便，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性難以保證，誤差較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是為了提供一種新型的太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置，從根本上解決現(xiàn)有太陽(yáng)輻射測(cè)量?jī)x器人工操作維護(hù)繁瑣、不能實(shí)時(shí)測(cè)量和誤差大的問(wèn)題，滿(mǎn)足全自動(dòng)化測(cè)量要求，測(cè)量數(shù)據(jù)包括太陽(yáng)總輻射、散輻射、直輻射、日照時(shí)間、太陽(yáng)高度角五要素，測(cè)量精度高。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0005]一種太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置，其特殊之處在于，包括:
[0006]太陽(yáng)總輻射表I，用于測(cè)量太陽(yáng)總輻射值；
[0007]太陽(yáng)總輻射表II，用于測(cè)量太陽(yáng)散射值；
[0008]太陽(yáng)直接輻射表，用于測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值；
[0009]四象限光平衡傳感器，用于自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)光垂直照射在所述太陽(yáng)直接輻射表光筒內(nèi)的傳感器上；
[0010]角度傳感器，用于跟蹤測(cè)量所在位置平面與水平面的夾角，測(cè)出太陽(yáng)高度角；
[0011]托板，用于將所述太陽(yáng)直接輻射表、四象限光平衡傳感器、角度傳感器固定于同一平面，所述托板上利用支柱固定有用于安裝所述太陽(yáng)總輻射表I和太陽(yáng)總輻射表II的托盤(pán)，以及用于遮擋太陽(yáng)直輻射光、使所述太陽(yáng)總輻射表II總是處在陰影中的遮光黑體球；
[0012]微機(jī)控制器，用于接收四象限光平衡傳感器的信號(hào)，向托板的驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出控制指令使其帶動(dòng)托板在垂直方向或水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并根據(jù)太陽(yáng)直接輻射表的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出太陽(yáng)日照時(shí)間；
[0013]太陽(yáng)輻射記錄儀,用于記錄太陽(yáng)總輻射表1、太陽(yáng)總輻射表I1、太陽(yáng)直接輻射表、角度傳感器和微機(jī)控制器傳送的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0014]上述的太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置，所述托板下方固定有臺(tái)架，所述臺(tái)架下方支撐有主體，所述主體下方設(shè)有底座，所述托板的驅(qū)動(dòng)裝置包括裝設(shè)于所述底座內(nèi)的水平電機(jī)和齒輪箱1、裝設(shè)于所述主體內(nèi)的俯仰電機(jī)和齒輪箱II，所述齒輪箱I的輸出軸與所述主體底部緊固連接，所述齒輪箱II的輸出軸與所述臺(tái)架緊固連接。
[0015]上述的太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置，所述四象限光平衡傳感器由粗調(diào)光平衡傳感器和細(xì)調(diào)光平衡傳感器組成。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0017]1、自動(dòng)測(cè)量五個(gè)要素，包括太陽(yáng)總輻射值、散射輻射值、直接輻射值、太陽(yáng)高度角和日照時(shí)間，其中，太陽(yáng)日照時(shí)間是指太陽(yáng)直接輻射照度達(dá)到或者超過(guò)120W/m2時(shí)間段的總和，以小時(shí)為單位，直接輻射表測(cè)得的直接輻射照度經(jīng)微機(jī)控制器的計(jì)時(shí)裝置累計(jì)計(jì)算出日照時(shí)間。減少了單項(xiàng)測(cè)量時(shí)所用繁多的測(cè)量?jī)x器，減少了人工操作測(cè)量、維護(hù)的繁瑣工作。
[0018]2、采用光追蹤和旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量以及光照強(qiáng)度測(cè)量的跟蹤運(yùn)行等綜合技術(shù)，保證了高精度跟蹤太陽(yáng)，所測(cè)得的五要素精度高、誤差小。
[0019]其中太陽(yáng)總輻射表:光譜范圍280-3000nm，差小于5%，分辨率lW/m2，0.001MJ/m2 ；太陽(yáng)散射輻射表測(cè)試范圍0-2000 W/m2，誤差小于5%，分辨率lW/m2，0.001MJ/m2 ;太陽(yáng)直接輻射表測(cè)試范圍0-4000 W/m2，誤差小于5%，分辨率lW/m2，0.001MJ/m2 ;太陽(yáng)高度角是實(shí)測(cè)值比用計(jì)算得出的值精度高的多，太陽(yáng)入射角跟蹤誤差小于0.5°，跟蹤范圍0-90° ;日照時(shí)間由太陽(yáng)直接輻射表測(cè)量通過(guò)微機(jī)控制器計(jì)算得出可在0-24小時(shí)內(nèi)測(cè)試，誤差小于0.1小時(shí)。
[0020]3、具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，測(cè)試數(shù)據(jù)可遠(yuǎn)程傳輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)。
[0021]4、裝置整體采用鋁合金制作，表面進(jìn)行三防處理，防雨抗震防雷電，適合惡劣環(huán)境下工作(環(huán)境溫度-40°?+60° )，自動(dòng)對(duì)太陽(yáng)實(shí)時(shí)追蹤，可全天候工作。尤其適合在野外高原氣候惡劣的環(huán)境下全天候工作。
[0022]5、托板、臺(tái)架、主體、底座等為組合式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)裝卸方便。易實(shí)現(xiàn)二維自動(dòng)跟蹤，水平方向運(yùn)行角度(太陽(yáng)方位角)O?270°，垂直方向運(yùn)行角度(太陽(yáng)赤緯角)_45°?+45° ,跟蹤誤差4小時(shí)小于±0.5°。
[0023]6、跟蹤、測(cè)量、記錄、控制于一體，形成太陽(yáng)輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，既可與微機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也可斷開(kāi)微機(jī)單獨(dú)使用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(省略微機(jī)控制器、太陽(yáng)輻射記錄儀);
[0025]圖2是本實(shí)用新型的工作原理圖。
[0026]圖中:1_粗調(diào)光平衡傳感器、2-細(xì)調(diào)光平衡傳感器、3-太陽(yáng)直接輻射表、4-角度傳感器、5-托板、6-臺(tái)架、7-主體、8-水平電機(jī)、9-齒輪箱1、10-底座、11-俯仰電機(jī)、12-齒輪箱I1、13-太陽(yáng)總福射表I1、14-太陽(yáng)總福射表1、15-遮光黑體球、16-托盤(pán)、17-支柱、18-支柱、19-支柱、20-微機(jī)控制器、21-太陽(yáng)輻射記錄儀。

【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖所示，該太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置，由太陽(yáng)總輻射表I 14、太陽(yáng)總輻射表II 13、太陽(yáng)直接輻射表3、四象限光平衡傳感器、角度傳感器4、微機(jī)控制器20、太陽(yáng)輻射記錄儀21、托板5及其驅(qū)動(dòng)裝置組成。其中，太陽(yáng)總輻射表I 14用于測(cè)量太陽(yáng)總輻射值；太陽(yáng)總輻射表II 13用于測(cè)量太陽(yáng)散射值；太陽(yáng)直接輻射表3用于測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值；四象限光平衡傳感器由粗調(diào)光平衡傳感器I和細(xì)調(diào)光平衡傳感器2組成，用于自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)光垂直照射在所述太陽(yáng)直接輻射表3光筒內(nèi)的傳感器上；角度傳感器4用于跟蹤測(cè)量所在位置平面與水平面的夾角，測(cè)出太陽(yáng)高度角；托板5用于將所述太陽(yáng)直接輻射表3、四象限光平衡傳感器、角度傳感器4固定于同一平面，所述托板5上利用支柱17、18固定有用于安裝所述太陽(yáng)總輻射表I 14和太陽(yáng)總輻射表II 13的托盤(pán)16，以及用于遮擋太陽(yáng)直輻射光、使所述太陽(yáng)總輻射表II 13總是處在陰影中的遮光黑體球15 ;所述托板5下方固定有臺(tái)架6，所述臺(tái)架6下方支撐有主體7，所述主體7下方設(shè)有底座10，所述托板5的驅(qū)動(dòng)裝置包括裝設(shè)于所述底座10內(nèi)的水平電機(jī)8和齒輪箱I 9、裝設(shè)于所述主體7內(nèi)的俯仰電機(jī)11和齒輪箱II 12，所述齒輪箱I 9的輸出軸與所述主體7底部緊固連接，所述齒輪箱II 12的輸出軸與所述臺(tái)架6緊固連接；微機(jī)控制器20用于接收四象限光平衡傳感器的信號(hào)，向托板5的驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出控制指令使其帶動(dòng)托板5在垂直方向或水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并根據(jù)太陽(yáng)直接輻射表3的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出太陽(yáng)日照時(shí)間，其采用高性能微機(jī)處理器，并具有大容量存儲(chǔ)器，通訊方式滿(mǎn)足有線(xiàn)RS232或RS485以及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)(GPRS)等通訊模塊的要求，與計(jì)算機(jī)通訊形成EXCEL數(shù)據(jù)文件；太陽(yáng)輻射記錄儀21，用于記錄太陽(yáng)總輻射表I 14、太陽(yáng)總輻射表II 13、太陽(yáng)直接輻射表3、角度傳感器4和微機(jī)控制器20傳送的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0028]工作過(guò)程:
[0029]當(dāng)太陽(yáng)高度角(垂直方向)發(fā)生改變時(shí)，粗、細(xì)調(diào)光平衡傳感器1、2發(fā)出信號(hào)送給微機(jī)控制器20，微機(jī)控制器20再發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)11帶動(dòng)齒輪箱II 12轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與之相連的臺(tái)架6和托板5在垂直方向上進(jìn)行俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，直到太陽(yáng)光直射到太陽(yáng)直接輻射表3的傳感器上(垂直照射在光平衡傳感器上)，而太陽(yáng)總輻射表II 13仍處在黑體球15的陰影內(nèi)測(cè)得太陽(yáng)散射輻射值，角度傳感器4隨著托板5轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)出高度角的數(shù)值，太陽(yáng)直接輻射表3和太陽(yáng)總輻射表I 14測(cè)出各自數(shù)值。
[0030]當(dāng)太陽(yáng)方位角(水平方向)發(fā)生變化時(shí)，粗、細(xì)調(diào)光平衡傳感器1、2同樣發(fā)出信號(hào)給微機(jī)控制器20，微機(jī)控制器20再發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)水平電機(jī)8帶動(dòng)齒輪箱I 9轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與齒輪箱I 9輸出軸連接的主體7以及臺(tái)架6和托板5—起在水平方向上轉(zhuǎn)動(dòng)直到太陽(yáng)光垂直照到太陽(yáng)直接輻射表3光筒內(nèi)的傳感器上。太陽(yáng)總輻射表II 13仍處在黑體球15的陰影中測(cè)得散射輻射值，角度傳感器4測(cè)出太陽(yáng)入射角(方位角)，太陽(yáng)直接輻射表3和太陽(yáng)總輻射表I 14測(cè)出各自數(shù)值。
[0031]當(dāng)太陽(yáng)直接輻射表3測(cè)得直接輻照度達(dá)120 w/ IIf時(shí)，微機(jī)控制器20啟動(dòng)計(jì)時(shí)裝置，記錄日照時(shí)間。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于，包括: 太陽(yáng)總輻射表I，用于測(cè)量太陽(yáng)總輻射值； 太陽(yáng)總輻射表II，用于測(cè)量太陽(yáng)散射值； 太陽(yáng)直接輻射表，用于測(cè)量太陽(yáng)直接輻射值； 四象限光平衡傳感器，用于自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)光垂直照射在所述太陽(yáng)直接輻射表光筒內(nèi)的傳感器上； 角度傳感器，用于跟蹤測(cè)量所在位置平面與水平面的夾角，測(cè)出太陽(yáng)高度角； 托板，用于將所述太陽(yáng)直接輻射表、四象限光平衡傳感器、角度傳感器固定于同一平面，所述托板上利用支柱固定有用于安裝所述太陽(yáng)總輻射表I和太陽(yáng)總輻射表II的托盤(pán)，以及用于遮擋太陽(yáng)直輻射光、使所述太陽(yáng)總輻射表II總是處在陰影中的遮光黑體球； 微機(jī)控制器，用于接收四象限光平衡傳感器的信號(hào)，向托板的驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出控制指令使其帶動(dòng)托板在垂直方向或水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并根據(jù)太陽(yáng)直接輻射表的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出太陽(yáng)日照時(shí)間； 太陽(yáng)輻射記錄儀，用于記錄太陽(yáng)總輻射表1、太陽(yáng)總輻射表I1、太陽(yáng)直接輻射表、角度傳感器和微機(jī)控制器傳送的測(cè)量數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是:所述托板下方固定有臺(tái)架，所述臺(tái)架下方支撐有主體，所述主體下方設(shè)有底座，所述托板的驅(qū)動(dòng)裝置包括裝設(shè)于所述底座內(nèi)的水平電機(jī)和齒輪箱1、裝設(shè)于所述主體內(nèi)的俯仰電機(jī)和齒輪箱II，所述齒輪箱I的輸出軸與所述主體底部緊固連接，所述齒輪箱II的輸出軸與所述臺(tái)架緊固連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)五要素自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征是:所述四象限光平衡傳感器由粗調(diào)光平衡傳感器和細(xì)調(diào)光平衡傳感器組成。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK203981212SQ201420385642
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】聞寶民, 朱桂萍, 何新, 畢麗佳, 黃文
申請(qǐng)人:聞寶民