專利名稱：一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽光輻射的應(yīng)用及研究裝置領(lǐng)域，尤其是一種反射式太陽紅外 輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能是一種潔凈無污染的自然能源，它具有廣闊的應(yīng)用前景。太陽光譜對 于研究太陽內(nèi)部活動規(guī)律和研究高層大氣、近地面氣體成分濃度有重要意義。太 陽跟蹤裝置的主要作用是為了通過跟蹤太陽來獲得更強太陽能或者太陽光譜。目 前的太陽跟蹤裝置大部分都是固定式跟蹤，在一個固定的位置跟蹤太陽，并采用 透射式的結(jié)構(gòu)。其存在著以下問題跟蹤速度慢，對基準(zhǔn)位置要求嚴(yán)格，需要人 工干預(yù)做定期的調(diào)整，無法在運動平臺上使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，可以放置 于運動平臺上，能夠自動跟蹤太陽，將太陽光譜導(dǎo)入到接收單元，以解決現(xiàn)在技 術(shù)存在的跟蹤速度慢，需要人工干預(yù)做定期調(diào)整,無法在運動平臺上使用等問題。
為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為-
一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，包括有接收單元，以及與接收 單元配合的接收反射鏡，其特征在于還包括有電控旋轉(zhuǎn)臺，所述電控旋轉(zhuǎn)臺上 相對水平線傾斜設(shè)置有方位角反射鏡，所述方位角反射鏡上開有圓孔，所述方位 角反射鏡的一側(cè)的電控旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有PSD四象限探測器及與之配合的PSD反 射鏡，所述PSD反射鏡位于方位角反射鏡上方的圓孔上方，其反射面朝向PSD 四象限探測器，所述方位角反射鏡的反射面一側(cè)的電控旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的 高度角反射鏡，所述高度角反射鏡的反射面朝向所述方位角反射鏡的反射面；入 射光照射至高度角反射鏡，被高度角反射鏡反射至方位角反射鏡， 一部分光透過 方位角反射鏡上的圓孔到達PSD反射鏡，并被PSD反射鏡反射至PSD四象限探 測器，另一部分光被方位角反射鏡反射至接收反射鏡，并被接收反射鏡反射至接 收單元。所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述方位 角反射鏡上的圓孔直徑為5mm,其背后粘貼有光闌，所述光闌孔徑為0.5mm— lmm，用于限制照射到PSD四象限探測器上的光斑的大小。
所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述方位 角反射鏡相對水平線傾斜的角度為15° —20° 。
所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述電控 旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)有步進電機，以帶動高度角反射鏡旋轉(zhuǎn)。
所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述PSD
反射鏡及方位角反射鏡上都鍍有鋁膜。
所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述PSD 四象限探測器的反饋信號傳送至計算機，再通過計算機根據(jù)PSD四象限探測器
的反饋信號控制電控旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)至合適角度，以及控制步進電機以帶動高角度反 射鏡旋轉(zhuǎn)。
所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述接收
單元可以是太陽能電池，也可以是光譜儀。
所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述電控 旋轉(zhuǎn)臺放置于運動平臺上。
運動平臺可以是汽車，輪船等，當(dāng)運動平臺移動和旋轉(zhuǎn)，太陽方位角和高度 角發(fā)生變化時，本發(fā)明可以迅速做出響應(yīng)，通過反饋信號控制步進電機及電控旋 轉(zhuǎn)臺進行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，帶動相應(yīng)的反射鏡運動，使整個裝置能夠快速準(zhǔn)確的跟蹤 太陽，通過特定的光學(xué)結(jié)構(gòu)，將太陽光導(dǎo)向接收單元。在運動平臺移動和旋轉(zhuǎn)， 太陽方位角和高度角發(fā)生變化過程中接收單元始終可以接收的較強的太陽能或 太陽光譜。如果接收單元只關(guān)心能量大小不具有分光本領(lǐng),接收到得就是太陽能；
如果關(guān)心的是太陽光的光譜結(jié)構(gòu)，接收單元是具有分光本領(lǐng)的光譜儀，那么接收 到得就是太陽光譜。
本發(fā)明提供一種在運動平臺上自動跟蹤太陽，提供太陽光譜的裝置。解決了
現(xiàn)有的太陽跟蹤裝置無法在移動平臺上自動跟蹤太陽的問題。本發(fā)明利用PSD 四象限信號反饋調(diào)整反射鏡和轉(zhuǎn)臺的位置，無需人工干預(yù)，從而自動跟蹤太陽位 置。本發(fā)明整個裝置便于攜帶，結(jié)構(gòu)相對簡單，成本相對較低，能夠應(yīng)用在運動
4平臺上(如汽車、輪船)，無需人工干預(yù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對太陽進行自動地快速準(zhǔn)確跟蹤。


圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)及光路示意圖。
圖2為本發(fā)明PSD探測部分及方位角反射鏡結(jié)構(gòu)和光路示意圖。 圖3為PSD四象限探測器正面圖。
具體實施例方式
如圖l、圖2所示。 一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，包括有接 收單元9，以及與接收單元9配合的接收反射鏡8，接收單元9可以是太陽能電 池，也可以是光譜儀。還包括有電控旋轉(zhuǎn)臺7，電控旋轉(zhuǎn)臺7放置于運動平臺上。 電控旋轉(zhuǎn)臺7上相對水平線傾斜角度15° —20°設(shè)置有方位角反射鏡4，方位角 反射鏡4上開有圓孔，方位角反射鏡4的一側(cè)的電控旋轉(zhuǎn)臺7上設(shè)置有PSD四 象限探測器6及與之配合的PSD反射鏡5, PSD反射鏡5與方位角反射鏡4上 都鍍有鋁膜，PSD反射鏡5位于方位角反射鏡4上的圓孔旁，其反射面朝向PSD 四象限探測器6，方位角反射鏡4上的圓孔直徑為5mm，其背后粘貼有光闌，光 闌孔徑為0.5mm—lmm,用于限制照射到PSD四象限探測器6上的光斑的大小。 方位角反射鏡4的反射面一側(cè)的電控旋轉(zhuǎn)臺7上設(shè)置有步進電機3帶動其旋轉(zhuǎn)的 高度角反射鏡2。高度角反射鏡2的反射面朝向方位角反射鏡4的反射面；入射 光照射至高度角反射鏡2，被高度角反射鏡2反射至方位角反射鏡4， 一部分光 透過方位角反射鏡4上的圓孔到達PSD反射鏡5,并被PSD反射鏡5反射至PSD 四象限探測器6，另一部分光被方位角反射鏡4反射至接收反射鏡8，并被接收 反射鏡8反射至接收單元9。
PSD四象限探測器的反饋信號傳送至計算機，再通過計算機根據(jù)PSD四象 限探測器的反饋信號控制電控旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)使得方位角反射鏡運動到合適角度，以 及控制步進電機以帶動高角度反射鏡旋轉(zhuǎn)。
步進電機3、方位角反射鏡4、 PSD反射鏡5和PSD四象限探測器6都固定 在電控旋轉(zhuǎn)臺7上。步進電機3、方位角反射鏡4、 PSD反射鏡5和PSD四象限 探測器6相對位置是固定不變的，都隨著旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)相對旋轉(zhuǎn)臺的中心做圓周 遠動。高度角反射鏡2固定在步進電機3上，步進電機3的轉(zhuǎn)軸水平帶動高度角反射鏡2旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)中心在步進電機3的軸上。
太陽1光照射到鍍鋁的高度角反射鏡2，由高度角反射鏡2將太陽光1反射 到鍍鋁的方位角反射鏡4，方位角反射鏡4放置的角度為15。 -20° (相對于水平)， 方位角反射鏡4將太陽光1反射到鍍鋁的接收反射鏡8，再由接收反射鏡8反射 到接收單元9接收。
方位角反射鏡4中間有一直徑為5mm的圓孔，圓孔背后粘貼一個同光孔徑 為l-0.5mm的光闌，用于限制照射到PSD四象限探測器6上的光斑大小。太陽 光反射光通過方位角反射鏡4的光闌，照射到鍍鋁的PSD反射鏡5，通過PSD 反射鏡5反射到PSD四象限探測器6上。
通過計算方位角反射鏡4放置的傾斜角度以及高度角反射鏡2傾斜角度和通 過調(diào)整電控旋轉(zhuǎn)臺)的位置，使得當(dāng)光斑照射到PSD四象限探測器6的中心區(qū) 域矩形內(nèi)時，如圖3所示，通過方位角反射鏡4反射的太陽光能夠豎直向下的照 射到接收反射鏡8上。當(dāng)運動平臺移動或旋轉(zhuǎn)時，太陽的高度角和方位角發(fā)生變 化時，照射到PSD四象限探測器6上的光斑會發(fā)生偏移。當(dāng)光斑水平方向移動 時，通過PSD四象限探測器6信號反饋控制電控旋轉(zhuǎn)臺7,帶動方位角反射鏡4, 使得光斑位置回到水平的原點位置。光斑上下方向位置移動，通過PSD四象限 探測器6信號反饋控制步進電機3，使得高度角反射鏡2俯仰調(diào)節(jié)，使得光斑位 置回到上下方向的原點位置。通過上述調(diào)節(jié)使得光斑位置回到PSD四象限探測 器6的中心位置。
接收反射鏡8和接受單元的相對位置是固定不變的，如果經(jīng)方位角反射鏡4 反射的太陽光總能豎直向下的照射到接收反射鏡8,那么太陽光經(jīng)接收反射鏡8 反射總能到達接收單元，實現(xiàn)跟蹤的目的。
權(quán)利要求
1、一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，包括有接收單元，以及與接收單元配合的接收反射鏡，其特征在于還包括有電控旋轉(zhuǎn)臺，所述電控旋轉(zhuǎn)臺上相對水平線傾斜設(shè)置有方位角反射鏡，所述方位角反射鏡上開有圓孔，所述方位角反射鏡的一側(cè)的電控旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有PSD四象限探測器及與之配合的PSD反射鏡，所述PSD反射鏡位于方位角反射鏡上方的圓孔上方，其反射面朝向PSD四象限探測器，所述方位角反射鏡的反射面一側(cè)的電控旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的高度角反射鏡，所述高度角反射鏡的反射面朝向所述方位角反射鏡的反射面；入射光照射至高度角反射鏡，被高度角反射鏡反射至方位角反射鏡，一部分光透過方位角反射鏡上的圓孔到達PSD反射鏡，并被PSD反射鏡反射至PSD四象限探測器，另一部分光被方位角反射鏡反射至接收反射鏡，并被接收反射鏡反射至接收單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其 特征在于所述方位角反射鏡上的圓孔直徑為5mm,其背后粘貼有光闌，所述 光闌孔徑為0.5mm—lmm,用于限制照射到PSD四象限探測器上的光斑的大小。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其 特征在于所述方位角反射鏡相對水平線傾斜的角度為15° —2(T 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其 特征在于所述電控旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)有步進電機，以帶動髙度角反射鏡旋轉(zhuǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其 特征在于所述PSD反射鏡及方位角反射鏡上都鍍有鋁膜。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)， 其特征在于所述PSD四象限探測器的反饋信號傳送至計算機，再通過計算機 根據(jù)PSD四象限探測器的反饋信號控制電控旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)至合適角度，以及控制 步進電機以帶動高角度反射鏡旋轉(zhuǎn)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其 特征在于所述接收單元可以是太陽能電池，也可以是光譜儀。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，其 特征在于所述電控旋轉(zhuǎn)臺放置于運動平臺上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反射式太陽紅外輻射動態(tài)光路跟蹤系統(tǒng)，包括有接收單元，以及與接收單元配合的接收反射鏡，還包括有電控旋轉(zhuǎn)臺，電控旋轉(zhuǎn)臺上相對水平線傾斜設(shè)置有方位角反射鏡，方位角反射鏡上開有圓孔，方位角反射鏡的一側(cè)的電控旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有PSD四象限探測器及與之配合的PSD反射鏡，PSD反射鏡位于方位角反射鏡上的圓孔旁，其反射面朝向PSD四象限探測器，方位角反射鏡的反射面一側(cè)的電控旋轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的高度角反射鏡，高度角反射鏡的反射面朝向方位角反射鏡的反射面。
文檔編號G05D3/00GK101661292SQ20091014500
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者劉志明, 劉文清, 張?zhí)焓? 亮 徐, 王亞萍, 童晶晶, 嶺 金, 軍 陳, 高閩光 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所