一种太阳辐射七要素测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳辐射七要素测量仪，包括太阳直接辐射表，用于测量太阳直接辐射；太阳总辐射传感器一，用于测量太阳散射辐射；太阳总辐射传感器二，用于测量太阳总辐射；太阳总辐射传感器三，用于测量太阳反射辐射；太阳长波辐射传感器一，用于测量大气长波辐射；太阳长波辐射传感器二，用于测量地面长波辐射；以及光平衡传感器、平板、驱动装置和微机控制器。采用上述结构后，能够同时对太阳辐射七要素进行测量，能自动调整方位，对太阳实现全天候自动实时追踪，太阳辐射七要素包括太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、大气长波辐射、地面长波辐射和净全辐射，且操作简单，跟踪速度快，测量精度高，无需每天繁琐的调试。
【专利说明】
一种太阳辐射七要素测量仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种太阳辐射测量装置，特别是一种太阳辐射七要素测量仪，能应用于气象、太阳能利用、农业、建筑以及科研教学。
【背景技术】
[0002]太阳辐射是地球能量的主要来源，它的准确测量是研究太阳辐射的重要手段之一，它对气象和气候预测、国防、航空航天、太阳能利用以及人民生活等都具有重要的基础性作用和现实意义。据了解，目前我国用于太阳辐射测量的装置仍需每天进行维护，且测量误差大，在稍不好的气候条件下，测量数据的准确度还有待提高。
[0003]另外，太阳辐射七要素目前测量时，均为单项分别测量，测量所花费的时间长，用的仪器多，工作量大，浪费人力资源。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种太阳辐射七要素测量仪，该太阳辐射七要素测量仪能够同时对太阳辐射七要素进行测量，能自动调整方位，对太阳实现全天候自动实时追踪，太阳辐射七要素包括太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、大气长波辐射、地面长波辐射和净全辐射，且操作简单，跟踪速度快，测量精度高，无需每天繁琐的调试，且测量花费时间短，所用仪器少，工作量小，节省人力资源。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0006]—种太阳福射七要素测量仪，包括太阳直接福射表、太阳总福射传感器一、太阳总福射传感器二、太阳总福射传感器三、太阳长波福射传感器一、太阳长波福射传感器二、光平衡传感器、平板、驱动装置和微机控制器，其中:
[0007]所述太阳辐射七要素包括太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、大气长波辐射、地面长波辐射和净全辐射。
[0008]太阳直接辐射表，用于测量太阳的直接辐射值。
[0009]太阳总辐射传感器一，用于测量太阳的散射辐射值。
[0010]太阳总辐射传感器二，用于测量太阳总辐射值。
[0011]太阳总辐射传感器三，用于测量太阳的反射辐射值。
[0012]太阳长波辐射传感器一，用于测量太阳的大气长波辐射值。
[0013]太阳长波辐射传感器二，用于测量太阳的地面长波辐射值。
[0014]光平衡传感器，用于自动跟踪太阳运转，使太阳光垂直照射在太阳直接辐射表上。
[0015]平板，用于将太阳直接福射表、太阳总福射传感器一、太阳总福射传感器二、太阳总辐射传感器三、太阳长波辐射传感器一、太阳长波辐射传感器二和光平衡传感器均固定在同一水平面上。
[0016]驱动装置，与平板相连接，并驱动平板在垂直方向和水平方向上转动，实现双轴跟足示O
[0017]太阳直接福射表、太阳总福射传感器一、太阳总福射传感器二、太阳总福射传感器三、太阳长波福射传感器一、太阳长波福射传感器二、光平衡传感器和驱动装置均与微机控制器相连接;微机控制器，一方面能用于接收光平衡传感器的太阳跟踪信号，并向驱动装置发出驱动平板在垂直方向或水平方向转动的指令;另一方面，能根据接收的太阳总辐射值、反射辐射值、大气长波辐射值和地面长波辐射值，自动计算出净全辐射值。
[0018]所述光平衡传感器包括微调光平衡传感器一和精调光平衡传感器二；其中，微调光平衡传感器一用于感应太阳相对于平板的高度角偏移量;精调光平衡传感器二用于感应太阳相对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处于同一水平面;平板二和平板三位于平板一的两侧且与平板一固定连接;太阳直接辐射表和光平衡传感器设置在平板一上，太阳总福射传感器一、太阳总福射传感器二和太阳总福射传感器三设置在平板二上，太阳长波辐射传感器一和太阳长波辐射传感器二设置在平板三上。
[0020]所述太阳总福射传感器一和太阳长波福射传感器一的上方均设置有遮光球，太阳总辐射传感器三设置在平板二的下表面上，太阳长波辐射传感器二设置在平板三的下表面上。
[0021]所述驱动装置包括水平电机和俯仰电机，水平电机用于驱动平板在水平方向上的转动，俯仰电机用于驱动平板在垂直方向上的转动。
[0022]本实用新型采用上述结构后，能够同时对太阳辐射七要素进行测量，能自动调整方位，对太阳实现全天候自动实时追踪，太阳辐射七要素包括太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、大气长波辐射、地面长波辐射和净全辐射，且操作简单，跟踪速度快，测量精度高，无需每天繁琐的调试，且测量花费时间短，所用仪器少，工作量小，节省人力资源。
【附图说明】
[0023]图1显示了本实用新型一种太阳辐射七要素测量仪的结构示意图。
[0024]图2显示了图1中平板二的仰视图。
[0025]图3显示了图1中平板三的仰视图。
[0026]其中有:
[0027]1.微调光平衡传感器;2.精调光平衡传感器;3.太阳直接辐射表;4.平板一;5.平板二;6.平板三;7.支架;8.主体;9.传动轴；10.俯仰电机；11.水平电机；12.齿轮箱；13.底座；14.遮光球一 ；15.支柱一 ；16.太阳总福射传感器一 ；17.太阳总福射传感器二 ； 18.太阳总福射传感器三；19.遮光球二 ； 20.支柱二 ； 21.太阳长波福射传感器一 ；22.太阳长波福射传感器二。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0029]本申请中，所指的太阳辐射七要素包括太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、大气长波辐射、地面长波辐射和净全辐射。
[0030]其中，净全辐射是研究地球热量收支状况的重要指标。本申请中采样四分量测量法，通过太阳总辐射传感器一和太阳长波辐射传感器一测量天空向下投射的全波辐射，太阳总辐射传感器三和太阳长波辐射传感器二测量地面向上投射的全波辐射，计算出二者的差值就是净全辐射值。这种测量方法，能代替原先采用净全辐射表测量净全辐射值的方法，能降低各种因素对净全辐射值的影响，提高测量准确性。
[0031]如图1所示，一种太阳辐射七要素测量仪，包括太阳直接辐射表3、太阳总辐射传感器一16、太阳总福射传感器二 17、太阳总福射传感器三18、太阳长波福射传感器一21、太阳长波辐射传感器二 22、光平衡传感器、平板、驱动装置和微机控制器。
[0032]平板，用于将太阳直接辐射表、太阳总辐射传感器一、太阳总辐射传感器二、太阳总辐射传感器三、太阳长波辐射传感器一、太阳长波辐射传感器二和光平衡传感器均固定在同一水平面上。
[0033]平板优选包括平板一4、平板二 5和平板三6，平板一、平板二和平板三三者处于同一水平面。平板二和平板三位于平板一的两侧且与平板一固定连接，优选对称固定设置在平板一的两侧。
[0034]太阳直接辐射表，优选设置在平板一上，用于测量太阳的直接辐射值。
[0035]太阳总辐射传感器一，优选设置在平板二上，用于测量太阳的散射辐射值。在太阳总福射传感器一的正上方，优选通过支柱一 15固定有遮光球一 14。
[0036]太阳总辐射传感器二，优选设置在平板二上，用于测量太阳总辐射值。
[0037]太阳总辐射传感器三，如图2所示，优选设置在平板二的下表面，用于测量太阳的反射辐射值。
[0038]太阳长波辐射传感器一，优选设置在平板三上，用于测量太阳的大气长波辐射值。在太阳长波辐射传感器一的正上方，优选通过支柱二 20固定有遮光球二 19。
[0039]太阳长波辐射传感器二，如图3所示，优选设置在平板三的下表面，用于测量太阳的地面长波福射值。
[0040]光平衡传感器，优选设置在平板一上，用于自动跟踪太阳运转，使太阳光垂直照射在太阳直接辐射表上。
[0041]光平衡传感器优选包括微调光平衡传感器一I和精调光平衡传感器二2。其中，微调光平衡传感器一用于感应太阳相对于平板的高度角偏移量;精调光平衡传感器二用于感应太阳相对于平板的水平方向偏移量。
[0042]驱动装置，与平板相连接，并驱动平板在垂直方向和水平方向上转动，实现双轴跟足示O
[0043]驱动装置优选包括底座13、齿轮箱12、支架7、主体8、传动轴9、水平电机11和俯仰电机12。
[0044]支架固定设置在平板一的底部，俯仰电机的传动轴与支架固定连接，俯仰电机能驱动平板在垂直方向上的转动。
[0045]水平电机固定在底座上，且位于主体内部;水平电机的齿轮箱与支架固定连接，水平电机能驱动平板在水平方向上的转动。
[0046]上述微机处理器优选为与日照时数记录仪相连接的电脑。太阳直接辐射表、太阳总福射传感器一、太阳总福射传感器二、太阳总福射传感器三、太阳长波福射传感器一、太阳长波辐射传感器二、光平衡传感器和驱动装置均与该电脑相连接。
[0047]当仪器开始工作时，光平衡传感器调整位方位，自动跟踪太阳位置。太阳直接辐射表对准太阳，开始测量直接辐射值。太阳总辐射传感器二开始测量太阳总辐射值，太阳长波福射传感器一开始测量大气长波福射值。遮光球遮住阳光，太阳总福射传感器一开始测量太阳散射值，太阳长波辐射传感器二开始测量地面长波辐射值。太阳总辐射传感器三开始测量反射辐射值。最后把总辐射值、大气长波辐射值和反射辐射值、地面长波辐射值传给微机控制器，由微机计算出净全辐射值。
[0048]上述微机控制器优选具有如下几个方面的作用:
[0049]1.用于接收光平衡传感器的太阳跟踪信号，如垂直方向会水平方向的偏移量信号，并向驱动装置发出驱动平板在垂直方向或水平方向转动的指令，从而使太阳光垂直照射在太阳直接辐射表上。
[0050]2.能接收太阳直接辐射表、太阳总辐射传感器一、太阳总辐射传感器二、太阳总辐射传感器三、太阳长波辐射传感器一、太阳长波辐射传感器二发送的检测数据，也即实现太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、大气长波辐射和地面长波辐射六个要素的自动测量。
[0051 ] 3.能根据接收的太阳总辐射值、反射辐射值、大气长波辐射值和地面长波辐射自动计算出净全辐射值。
[0052]4.当太阳直接辐射值超过120W/m2时，日照时数记录仪能直接测量当天日照时数。总之，采用上述结构后，能够同时对太阳辐射七要素进行测量，能自动调整方位，对太阳实现全天候自动实时追踪，太阳辐射七要素包括太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、大气长波辐射、地面长波辐射和净全辐射，且操作简单，跟踪速度快，测量精度高，无需每天繁琐的调试，且测量花费时间短，所用仪器少，工作量小，节省人力资源。
[0053]以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种太阳辐射七要素测量仪，所述太阳辐射七要素包括太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、大气长波辐射、地面长波辐射和净全辐射;其特征在于:太阳辐射七要素测量仪包括太阳直接福射表、太阳总福射传感器一、太阳总福射传感器二、太阳总福射传感器三、太阳长波辐射传感器一、太阳长波辐射传感器二、光平衡传感器、平板、驱动装置和微机控制器，其中: 太阳直接辐射表，用于测量太阳的直接辐射值； 太阳总辐射传感器一，用于测量太阳的散射辐射值； 太阳总辐射传感器二，用于测量太阳总辐射值； 太阳总辐射传感器三，用于测量太阳的反射辐射值； 太阳长波辐射传感器一，用于测量太阳的大气长波辐射值； 太阳长波辐射传感器二，用于测量太阳的地面长波辐射值； 光平衡传感器，用于自动跟踪太阳运转，使太阳光垂直照射在太阳直接辐射表上； 平板，用于将太阳直接福射表、太阳总福射传感器一、太阳总福射传感器二、太阳总福射传感器三、太阳长波辐射传感器一、太阳长波辐射传感器二和光平衡传感器均固定在同一水平面上； 驱动装置，与平板相连接，并驱动平板在垂直方向和水平方向上转动，实现双轴跟踪； 太阳直接福射表、太阳总福射传感器一、太阳总福射传感器二、太阳总福射传感器三、太阳长波辐射传感器一、太阳长波辐射传感器二、光平衡传感器和驱动装置均与微机控制器相连接;微机控制器，一方面能用于接收光平衡传感器的太阳跟踪信号，并向驱动装置发出驱动平板在垂直方向或水平方向转动的指令;另一方面，能根据接收的太阳总辐射值、反射辐射值、大气长波辐射值和地面长波辐射值，自动计算出净全辐射值。2.根据权利要求1所述的太阳辐射七要素测量仪，其特征在于:所述光平衡传感器包括微调光平衡传感器一和精调光平衡传感器二；其中，微调光平衡传感器一用于感应太阳相对于平板的高度角偏移量;精调光平衡传感器二用于感应太阳相对于平板的水平方向偏移量。3.根据权利要求1所述的太阳辐射七要素测量仪，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处于同一水平面;平板二和平板二位于平板一的两侧且与平板一固定连接;太阳直接辐射表和光平衡传感器设置在平板一上，太阳总辐射传感器一、太阳总辐射传感器二和太阳总辐射传感器三设置在平板二上，太阳长波辐射传感器一和太阳长波辐射传感器二设置在平板三上。4.根据权利要求3所述的太阳辐射七要素测量仪，其特征在于:所述太阳总辐射传感器一和太阳长波辐射传感器一的上方均设置有遮光球，太阳总辐射传感器三设置在平板二的下表面上，太阳长波辐射传感器二设置在平板三的下表面上。5.根据权利要求1所述的太阳辐射七要素测量仪，其特征在于:所述驱动装置包括水平电机和俯仰电机，水平电机用于驱动平板在水平方向上的转动，俯仰电机用于驱动平板在垂直方向上的转动。
【文档编号】G01J1/42GK205483261SQ201620258528
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】行鸿彦, 陈伟, 吕文华
【申请人】南京信息工程大学