一种太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置，解决现有照度计测量天空背景照度时，采用人工操作，使得操作者工作繁重，以及无法获取光谱辐照度的问题。该装置包括遮光组件、调平平台、余弦转换器、探测器、光谱仪；余弦转换器顶部中心设有圆形开口，余弦转换器侧部开设有两个出光口；余弦转换器顶部设有透明保护罩；余弦转换器用于将经开口入射的光转化为各出射方向一致的漫反射光；余弦转换器内设有分光元件，分光元件分出的两路光分别出射至探测器、光谱仪；遮光组件包括挡光环支架和设置在挡光环支架上的挡光环；挡光环支架位于调平平台的一侧，挡光环为圆弧形的条带，条带的宽度大于开口直径；挡光环可位于开口的正上方。

A device for measuring total solar irradiance and sky scattering irradiance

【技术实现步骤摘要】
一种太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置
本专利技术涉及光学辐射测量
，涉及一种太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置。
技术介绍
辐射定标是遥感信息定量化数据获取的前提，辐射定标是通过均匀、稳定、已知辐射亮度的目标光源，确立被定标设备每一像元的辐射对应关系。观测目标的辐射亮度由目标反射率和太阳照度决定，在轨定标中通常选择大面积均匀物质，如沙漠及大面积水域作为定标目标，其反射率基本均匀、稳定，其中变化的主要是太阳照度，对于晨昏时刻，太阳照度变化非常大且变化范围也非常大，所以太阳及天空背景辐射照度是其中的关键环节。目前，市场上的照度计大部分都是测量太阳总辐照度，需要测量天空背景照度时，通常通过手持挡光板对光照进行遮挡，该操作方式使得操作者工作繁重；另外现有照度计无法获取光谱辐照度，难以满足太阳辐射精量化的需求。
技术实现思路
为了解决现有照度计测量天空背景照度时，采用人工操作，使得操作者工作繁重，以及无法获取光谱辐照度的技术问题，本专利技术提供了一种太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置，其特殊之处在于：包括遮光组件、调平平台、设置在调平平台上的余弦转换器、微光探测器、光谱仪；所述余弦转换器顶部中心设有圆形开口，所述余弦转换器侧部开设有两个出光口；所述余弦转换器顶部设有透明保护罩，透明保护罩用于确保各个方向均匀透光，保护所述开口不受污染；所述余弦转换器用于将经所述开口入射的光转化为各出射方向一致的漫反射光；所述余弦转换器内设有分光元件，分光元件用于将所述漫反射光分为两路，分别从两个出光口出射至微光探测器、光谱仪；所述遮光组件包括挡光环支架和设置在挡光环支架上的挡光环；所述挡光环支架位于调平平台的一侧，所述挡光环为圆弧形的条带，条带的宽度大于开口直径；所述挡光环可位于开口的正上方，保证单一目标光线不能直接照射进入余弦接收器。进一步地，所述挡光环支架包括挡光环底座、挡光环立杆、挡光环长支杆、2个挡光环调节杆；所述挡光环立杆安装在挡光环底座上，挡光环立杆上部设有第一通孔；所述挡光环长支杆穿设在第二通孔，其两端沿径向开设有第二通孔；2个挡光环调节杆分别穿过挡光环长支杆两端的第二通孔后，与挡光环的两端连接。进一步地，所述挡光环立杆上部设有与所述第一通孔贯通的第一螺纹孔；所述挡光环长支杆与第一通孔间隙配合，通过挡光环锁紧螺栓穿过第一螺纹孔将挡光环长支杆固定在第一通孔内。进一步地，所述遮光组件还包括动力单元，动力单元的输出与挡光环长支杆连接，用于驱动挡光环长支杆在第一通孔内旋转；进一步地，所述挡光环长支杆上设有与所述第二通孔贯通的第二螺纹孔；所述挡光环调节杆与第二通孔间隙配合，通过挡光环锁紧螺栓穿过第二螺纹孔将挡光环调节杆固定在第二通孔内。进一步地，所述余弦转换器为积分球；所述开口的中心轴线穿过积分球球心。进一步地，还包括一端开口的壳体，所述壳体的开口处设置在调平平台上，且余弦转换器、微光探测器、光谱仪位于壳体内。进一步地，所述调平平台包括基板、设置在基板上的指南针、调平旋钮、水平仪；通过调整调平旋钮，使得余弦转换器开口面与大地水平。进一步地，所述积分球内靠近出光口处设置杂光光阑；保证光线不能直接从开口照射到出光口。所述积分球直径大于开口直径的3倍；所述挡光环为半圆环或1/4圆环的条带，挡光环的直径大于开口直径的10倍。进一步地，所述光谱仪为光纤光谱仪；微光探测器为CCD探测器或COMS探测器。与现有技术相比，本专利技术的优点是：1、本专利技术测量装置中由于设置有微光探测器和光谱仪，可同时测量太阳总辐照度及光谱辐照度；同时，装配有遮光组件，通过调整挡光环使其位于开口的正上方，实现对天空散射辐照度的测量；挡光环设置在挡光环支架上，取消手持挡光板对光照进行遮挡的方式，该结构简单、方便调节、拆卸方便。2、本专利技术挡光环长支杆与第一通孔间隙配合，可实现挡光环相对挡光环支架旋转；挡光环调节杆与第二通孔间隙配合，可实现挡光环相对挡光环支架之间距离的调节，适用范围更广；同时，调整方式简便，仅仅需要调节挡光环锁紧螺栓即可实现。3、本专利技术测量装置中设有壳体，保证密封性，提高测量准确性。4、本专利技术测量装置的遮光组件和测量主体相互独立，可根据实际测量需要进行选择。5、本专利技术测量装置测量范围宽，可实现全天候辐照度的测量。相比传统辐照度测量装置，低照度条件下，由于分光原因，各波段照度难以达到设备的响应下限，所以传统设备在日出前、日落后不能工作，但本专利技术测量装置的微光探测器部分在低照度条件下仍可继续测试积分辐照度。同时高照度条件下，微光探测器部分和光谱仪部分可实现相互标定的功能。6、本专利技术积分球内靠近出光口处设置杂光光阑，保证光线不能直接从开口照射到出光口。附图说明图1是本专利技术太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置的结构示意图；图2是本专利技术太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置去掉壳体后的结构示意图；图3是本专利技术太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置未设有遮光组件的结构示意图(将壳体透明化)；图4是本专利技术太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置中遮光组件的结构示意图；图中各标号的说明如下：1-遮光组件，2-调平平台，3-余弦转换器，31-开口，4-微光探测器，5-光谱仪，6-透明保护罩，7-壳体，8-挡光环支架，9-挡光环底座，10-挡光环立杆，11-挡光环长支杆，12-挡光环调节杆，13-挡光环锁紧螺栓，14-挡光环，15-基板，16-指南针，17-调平旋钮，18-水平仪。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1至图4所示，一种太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置，包括遮光组件1、调平平台2、设置在调平平台2上的余弦转换器3、微光探测器4、光谱仪5；余弦转换器3顶部中心设有圆形开口31，余弦转换器3侧部开设有两个出光口；余弦转换器3顶部设有透明保护罩6，透明保护罩6用于确保各个方向均匀透光，保护开口31不受污染；余弦转换器3内设有分光元件，经开口31入射的太阳辐射光进入积分球后，经积分球内壁多次反射的均匀处理后，转化为各出射方向一致的漫反射光；漫反射光经分光元件分为两路，两路分别从两个出光口出射均匀光至微光探测器4、光谱仪5；能同时测试太阳总辐照度及光谱辐照度，在高照度条件下，根据CCD相机的光谱响应曲线，可以对CCD相机及光谱仪5进行相互标定。遮光组件1包括挡光环支架8和设置在挡光环支架8上的挡光环14，挡光环14可相对挡光环支架8移动；挡光环支架8位于调平平台2的一侧，挡光环14为圆弧形的条带，条带的宽度略大于开口31直径；挡光环支架8包括挡光环底座9、挡光环立杆10、挡光环长支杆11、2个挡光环调节杆12；挡光环立杆10安装在挡光环底座9上，挡光环立杆10上部设有第一通孔；挡光环长支杆11穿设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置，其特征在于：包括遮光组件(1)、调平平台(2)、设置在调平平台(2)上的余弦转换器(3)、微光探测器(4)、光谱仪(5)；/n所述余弦转换器(3)顶部中心设有圆形开口(31)，所述余弦转换器(3)侧部开设有两个出光口；/n所述余弦转换器(3)顶部设有透明保护罩(6)，透明保护罩(6)用于确保各个方向均匀透光，保护所述开口(31)不受污染；/n所述余弦转换器(3)用于将经所述开口(31)入射的光转化为各出射方向一致的漫反射光；/n所述余弦转换器(3)内设有分光元件，分光元件用于将所述漫反射光分为两路，分别从两个出光口出射至微光探测器(4)、光谱仪(5)；/n所述遮光组件(1)包括挡光环支架(8)和设置在挡光环支架(8)上的挡光环(14)；/n所述挡光环支架(8)位于调平平台(2)的一侧，所述挡光环(14)为圆弧形的条带，条带的宽度大于开口(31)直径；所述使挡光环(14)可位于开口(31)的正上方，保证单一目标光线不能直接照射进入余弦接收器。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置，其特征在于：包括遮光组件(1)、调平平台(2)、设置在调平平台(2)上的余弦转换器(3)、微光探测器(4)、光谱仪(5)；
所述余弦转换器(3)顶部中心设有圆形开口(31)，所述余弦转换器(3)侧部开设有两个出光口；
所述余弦转换器(3)顶部设有透明保护罩(6)，透明保护罩(6)用于确保各个方向均匀透光，保护所述开口(31)不受污染；
所述余弦转换器(3)用于将经所述开口(31)入射的光转化为各出射方向一致的漫反射光；
所述余弦转换器(3)内设有分光元件，分光元件用于将所述漫反射光分为两路，分别从两个出光口出射至微光探测器(4)、光谱仪(5)；
所述遮光组件(1)包括挡光环支架(8)和设置在挡光环支架(8)上的挡光环(14)；
所述挡光环支架(8)位于调平平台(2)的一侧，所述挡光环(14)为圆弧形的条带，条带的宽度大于开口(31)直径；所述使挡光环(14)可位于开口(31)的正上方，保证单一目标光线不能直接照射进入余弦接收器。


2.根据权利要求1所述太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置，其特征在于：所述挡光环支架(8)包括挡光环底座(9)、挡光环立杆(10)、挡光环长支杆(11)、2个挡光环调节杆(12)；
所述挡光环立杆(10)安装在挡光环底座(9)上，挡光环立杆(10)上部设有第一通孔；
所述挡光环长支杆(11)穿设在第一通孔，挡光环长支杆(11)两端沿径向开设有第二通孔；
2个挡光环调节杆(12)分别穿过挡光环长支杆(11)两端的第二通孔后，与挡光环(14)的两端连接。


3.根据权利要求2所述太阳总辐照度及天空散射辐照度测量装置，其特征在于：所述挡光环立杆(10)上部设有与所述第一通孔贯通的第一螺纹孔；
所述挡光环长支杆(11)与第一通孔间隙配合，通过挡光环锁紧螺栓穿过第一螺纹孔将挡光环长支杆(11)固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛彬，李福，陶金有，葛伟，马小龙，解培月，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61