一種太陽輻射七要素測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽輻射七要素測量儀，包括太陽直接輻射表，用于測量太陽直接輻射；太陽總輻射傳感器一，用于測量太陽散射輻射；太陽總輻射傳感器二，用于測量太陽總輻射；太陽總輻射傳感器三，用于測量太陽反射輻射；太陽長波輻射傳感器一，用于測量大氣長波輻射；太陽長波輻射傳感器二，用于測量地面長波輻射；以及光平衡傳感器、平板、驅動裝置和微機控制器。采用上述結構后，能夠同時對太陽輻射七要素進行測量，能自動調整方位，對太陽實現全天候自動實時追蹤，太陽輻射七要素包括太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地面長波輻射和凈全輻射，且操作簡單，跟蹤速度快，測量精度高，無需每天繁瑣的調試。
【專利說明】
一種太陽輻射七要素測量儀
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種太陽輻射測量裝置，特別是一種太陽輻射七要素測量儀，能應用于氣象、太陽能利用、農業、建筑以及科研教學。
【背景技術】
[0002]太陽輻射是地球能量的主要來源，它的準確測量是研究太陽輻射的重要手段之一，它對氣象和氣候預測、國防、航空航天、太陽能利用以及人民生活等都具有重要的基礎性作用和現實意義。據了解，目前我國用于太陽輻射測量的裝置仍需每天進行維護，且測量誤差大，在稍不好的氣候條件下，測量數據的準確度還有待提高。
[0003]另外，太陽輻射七要素目前測量時，均為單項分別測量，測量所花費的時間長，用的儀器多，工作量大，浪費人力資源。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種太陽輻射七要素測量儀，該太陽輻射七要素測量儀能夠同時對太陽輻射七要素進行測量，能自動調整方位，對太陽實現全天候自動實時追蹤，太陽輻射七要素包括太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地面長波輻射和凈全輻射，且操作簡單，跟蹤速度快，測量精度高，無需每天繁瑣的調試，且測量花費時間短，所用儀器少，工作量小，節省人力資源。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]—種太陽福射七要素測量儀，包括太陽直接福射表、太陽總福射傳感器一、太陽總福射傳感器二、太陽總福射傳感器三、太陽長波福射傳感器一、太陽長波福射傳感器二、光平衡傳感器、平板、驅動裝置和微機控制器，其中:
[0007]所述太陽輻射七要素包括太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地面長波輻射和凈全輻射。
[0008]太陽直接輻射表，用于測量太陽的直接輻射值。
[0009]太陽總輻射傳感器一，用于測量太陽的散射輻射值。
[0010]太陽總輻射傳感器二，用于測量太陽總輻射值。
[0011]太陽總輻射傳感器三，用于測量太陽的反射輻射值。
[0012]太陽長波輻射傳感器一，用于測量太陽的大氣長波輻射值。
[0013]太陽長波輻射傳感器二，用于測量太陽的地面長波輻射值。
[0014]光平衡傳感器，用于自動跟蹤太陽運轉，使太陽光垂直照射在太陽直接輻射表上。
[0015]平板，用于將太陽直接福射表、太陽總福射傳感器一、太陽總福射傳感器二、太陽總輻射傳感器三、太陽長波輻射傳感器一、太陽長波輻射傳感器二和光平衡傳感器均固定在同一水平面上。
[0016]驅動裝置，與平板相連接，并驅動平板在垂直方向和水平方向上轉動，實現雙軸跟足示O
[0017]太陽直接福射表、太陽總福射傳感器一、太陽總福射傳感器二、太陽總福射傳感器三、太陽長波福射傳感器一、太陽長波福射傳感器二、光平衡傳感器和驅動裝置均與微機控制器相連接;微機控制器，一方面能用于接收光平衡傳感器的太陽跟蹤信號，并向驅動裝置發出驅動平板在垂直方向或水平方向轉動的指令;另一方面，能根據接收的太陽總輻射值、反射輻射值、大氣長波輻射值和地面長波輻射值，自動計算出凈全輻射值。
[0018]所述光平衡傳感器包括微調光平衡傳感器一和精調光平衡傳感器二；其中，微調光平衡傳感器一用于感應太陽相對于平板的高度角偏移量;精調光平衡傳感器二用于感應太陽相對于平板的水平方向偏移量。
[0019]所述平板包括平板一、平板二和平板三，平板一、平板二和平板三三者處于同一水平面;平板二和平板三位于平板一的兩側且與平板一固定連接;太陽直接輻射表和光平衡傳感器設置在平板一上，太陽總福射傳感器一、太陽總福射傳感器二和太陽總福射傳感器三設置在平板二上，太陽長波輻射傳感器一和太陽長波輻射傳感器二設置在平板三上。
[0020]所述太陽總福射傳感器一和太陽長波福射傳感器一的上方均設置有遮光球，太陽總輻射傳感器三設置在平板二的下表面上，太陽長波輻射傳感器二設置在平板三的下表面上。
[0021]所述驅動裝置包括水平電機和俯仰電機，水平電機用于驅動平板在水平方向上的轉動，俯仰電機用于驅動平板在垂直方向上的轉動。
[0022]本實用新型采用上述結構后，能夠同時對太陽輻射七要素進行測量，能自動調整方位，對太陽實現全天候自動實時追蹤，太陽輻射七要素包括太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地面長波輻射和凈全輻射，且操作簡單，跟蹤速度快，測量精度高，無需每天繁瑣的調試，且測量花費時間短，所用儀器少，工作量小，節省人力資源。
【附圖說明】
[0023]圖1顯示了本實用新型一種太陽輻射七要素測量儀的結構示意圖。
[0024]圖2顯示了圖1中平板二的仰視圖。
[0025]圖3顯示了圖1中平板三的仰視圖。
[0026]其中有:
[0027]1.微調光平衡傳感器;2.精調光平衡傳感器;3.太陽直接輻射表;4.平板一;5.平板二;6.平板三;7.支架;8.主體;9.傳動軸；10.俯仰電機；11.水平電機；12.齒輪箱；13.底座；14.遮光球一 ；15.支柱一 ；16.太陽總福射傳感器一 ；17.太陽總福射傳感器二 ； 18.太陽總福射傳感器三；19.遮光球二 ； 20.支柱二 ； 21.太陽長波福射傳感器一 ；22.太陽長波福射傳感器二。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和具體較佳實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0029]本申請中，所指的太陽輻射七要素包括太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地面長波輻射和凈全輻射。
[0030]其中，凈全輻射是研究地球熱量收支狀況的重要指標。本申請中采樣四分量測量法，通過太陽總輻射傳感器一和太陽長波輻射傳感器一測量天空向下投射的全波輻射，太陽總輻射傳感器三和太陽長波輻射傳感器二測量地面向上投射的全波輻射，計算出二者的差值就是凈全輻射值。這種測量方法，能代替原先采用凈全輻射表測量凈全輻射值的方法，能降低各種因素對凈全輻射值的影響，提高測量準確性。
[0031]如圖1所示，一種太陽輻射七要素測量儀，包括太陽直接輻射表3、太陽總輻射傳感器一16、太陽總福射傳感器二 17、太陽總福射傳感器三18、太陽長波福射傳感器一21、太陽長波輻射傳感器二 22、光平衡傳感器、平板、驅動裝置和微機控制器。
[0032]平板，用于將太陽直接輻射表、太陽總輻射傳感器一、太陽總輻射傳感器二、太陽總輻射傳感器三、太陽長波輻射傳感器一、太陽長波輻射傳感器二和光平衡傳感器均固定在同一水平面上。
[0033]平板優選包括平板一4、平板二 5和平板三6，平板一、平板二和平板三三者處于同一水平面。平板二和平板三位于平板一的兩側且與平板一固定連接，優選對稱固定設置在平板一的兩側。
[0034]太陽直接輻射表，優選設置在平板一上，用于測量太陽的直接輻射值。
[0035]太陽總輻射傳感器一，優選設置在平板二上，用于測量太陽的散射輻射值。在太陽總福射傳感器一的正上方，優選通過支柱一 15固定有遮光球一 14。
[0036]太陽總輻射傳感器二，優選設置在平板二上，用于測量太陽總輻射值。
[0037]太陽總輻射傳感器三，如圖2所示，優選設置在平板二的下表面，用于測量太陽的反射輻射值。
[0038]太陽長波輻射傳感器一，優選設置在平板三上，用于測量太陽的大氣長波輻射值。在太陽長波輻射傳感器一的正上方，優選通過支柱二 20固定有遮光球二 19。
[0039]太陽長波輻射傳感器二，如圖3所示，優選設置在平板三的下表面，用于測量太陽的地面長波福射值。
[0040]光平衡傳感器，優選設置在平板一上，用于自動跟蹤太陽運轉，使太陽光垂直照射在太陽直接輻射表上。
[0041]光平衡傳感器優選包括微調光平衡傳感器一I和精調光平衡傳感器二2。其中，微調光平衡傳感器一用于感應太陽相對于平板的高度角偏移量;精調光平衡傳感器二用于感應太陽相對于平板的水平方向偏移量。
[0042]驅動裝置，與平板相連接，并驅動平板在垂直方向和水平方向上轉動，實現雙軸跟足示O
[0043]驅動裝置優選包括底座13、齒輪箱12、支架7、主體8、傳動軸9、水平電機11和俯仰電機12。
[0044]支架固定設置在平板一的底部，俯仰電機的傳動軸與支架固定連接，俯仰電機能驅動平板在垂直方向上的轉動。
[0045]水平電機固定在底座上，且位于主體內部;水平電機的齒輪箱與支架固定連接，水平電機能驅動平板在水平方向上的轉動。
[0046]上述微機處理器優選為與日照時數記錄儀相連接的電腦。太陽直接輻射表、太陽總福射傳感器一、太陽總福射傳感器二、太陽總福射傳感器三、太陽長波福射傳感器一、太陽長波輻射傳感器二、光平衡傳感器和驅動裝置均與該電腦相連接。
[0047]當儀器開始工作時，光平衡傳感器調整位方位，自動跟蹤太陽位置。太陽直接輻射表對準太陽，開始測量直接輻射值。太陽總輻射傳感器二開始測量太陽總輻射值，太陽長波福射傳感器一開始測量大氣長波福射值。遮光球遮住陽光，太陽總福射傳感器一開始測量太陽散射值，太陽長波輻射傳感器二開始測量地面長波輻射值。太陽總輻射傳感器三開始測量反射輻射值。最后把總輻射值、大氣長波輻射值和反射輻射值、地面長波輻射值傳給微機控制器，由微機計算出凈全輻射值。
[0048]上述微機控制器優選具有如下幾個方面的作用:
[0049]1.用于接收光平衡傳感器的太陽跟蹤信號，如垂直方向會水平方向的偏移量信號，并向驅動裝置發出驅動平板在垂直方向或水平方向轉動的指令，從而使太陽光垂直照射在太陽直接輻射表上。
[0050]2.能接收太陽直接輻射表、太陽總輻射傳感器一、太陽總輻射傳感器二、太陽總輻射傳感器三、太陽長波輻射傳感器一、太陽長波輻射傳感器二發送的檢測數據，也即實現太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射和地面長波輻射六個要素的自動測量。
[0051 ] 3.能根據接收的太陽總輻射值、反射輻射值、大氣長波輻射值和地面長波輻射自動計算出凈全輻射值。
[0052]4.當太陽直接輻射值超過120W/m2時，日照時數記錄儀能直接測量當天日照時數。總之，采用上述結構后，能夠同時對太陽輻射七要素進行測量，能自動調整方位，對太陽實現全天候自動實時追蹤，太陽輻射七要素包括太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地面長波輻射和凈全輻射，且操作簡單，跟蹤速度快，測量精度高，無需每天繁瑣的調試，且測量花費時間短，所用儀器少，工作量小，節省人力資源。
[0053]以上詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種太陽輻射七要素測量儀，所述太陽輻射七要素包括太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地面長波輻射和凈全輻射;其特征在于:太陽輻射七要素測量儀包括太陽直接福射表、太陽總福射傳感器一、太陽總福射傳感器二、太陽總福射傳感器三、太陽長波輻射傳感器一、太陽長波輻射傳感器二、光平衡傳感器、平板、驅動裝置和微機控制器，其中: 太陽直接輻射表，用于測量太陽的直接輻射值； 太陽總輻射傳感器一，用于測量太陽的散射輻射值； 太陽總輻射傳感器二，用于測量太陽總輻射值； 太陽總輻射傳感器三，用于測量太陽的反射輻射值； 太陽長波輻射傳感器一，用于測量太陽的大氣長波輻射值； 太陽長波輻射傳感器二，用于測量太陽的地面長波輻射值； 光平衡傳感器，用于自動跟蹤太陽運轉，使太陽光垂直照射在太陽直接輻射表上； 平板，用于將太陽直接福射表、太陽總福射傳感器一、太陽總福射傳感器二、太陽總福射傳感器三、太陽長波輻射傳感器一、太陽長波輻射傳感器二和光平衡傳感器均固定在同一水平面上； 驅動裝置，與平板相連接，并驅動平板在垂直方向和水平方向上轉動，實現雙軸跟蹤； 太陽直接福射表、太陽總福射傳感器一、太陽總福射傳感器二、太陽總福射傳感器三、太陽長波輻射傳感器一、太陽長波輻射傳感器二、光平衡傳感器和驅動裝置均與微機控制器相連接;微機控制器，一方面能用于接收光平衡傳感器的太陽跟蹤信號，并向驅動裝置發出驅動平板在垂直方向或水平方向轉動的指令;另一方面，能根據接收的太陽總輻射值、反射輻射值、大氣長波輻射值和地面長波輻射值，自動計算出凈全輻射值。2.根據權利要求1所述的太陽輻射七要素測量儀，其特征在于:所述光平衡傳感器包括微調光平衡傳感器一和精調光平衡傳感器二；其中，微調光平衡傳感器一用于感應太陽相對于平板的高度角偏移量;精調光平衡傳感器二用于感應太陽相對于平板的水平方向偏移量。3.根據權利要求1所述的太陽輻射七要素測量儀，其特征在于:所述平板包括平板一、平板二和平板二，平板一、平板二和平板二二者處于同一水平面;平板二和平板二位于平板一的兩側且與平板一固定連接;太陽直接輻射表和光平衡傳感器設置在平板一上，太陽總輻射傳感器一、太陽總輻射傳感器二和太陽總輻射傳感器三設置在平板二上，太陽長波輻射傳感器一和太陽長波輻射傳感器二設置在平板三上。4.根據權利要求3所述的太陽輻射七要素測量儀，其特征在于:所述太陽總輻射傳感器一和太陽長波輻射傳感器一的上方均設置有遮光球，太陽總輻射傳感器三設置在平板二的下表面上，太陽長波輻射傳感器二設置在平板三的下表面上。5.根據權利要求1所述的太陽輻射七要素測量儀，其特征在于:所述驅動裝置包括水平電機和俯仰電機，水平電機用于驅動平板在水平方向上的轉動，俯仰電機用于驅動平板在垂直方向上的轉動。
【文檔編號】G01J1/42GK205483261SQ201620258528
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】行鴻彥, 陳偉, 呂文華
【申請人】南京信息工程大學