太阳辐射能量测量设备及测量方法技术

本发明专利技术提供了一种太阳辐射能量测量设备及测量方法，其中该太阳辐射能量测量设备包括：能量探测机构和能量处理装置；所述能量探测机构按照太阳光入射方向依次包括：滤光片、光阑和探测器；所述滤光片和所述光阑位于镜头内部；所述能量处理装置与所述探测器相连，用于获取由所述探测器采集到的设定波段范围内的太阳辐射信号所对应的辐照功率；根据该辐照功率以及预先获取的能量探测机构的相关参数，计算设定波段范围内的太阳辐射能量。本方案，能够快速准确的计算出该衰减强烈的波段范围内的太阳辐射能量。内的太阳辐射能量。内的太阳辐射能量。

【技术实现步骤摘要】
太阳辐射能量测量设备及测量方法


[0001]本专利技术实施例涉及能量测量
，特别涉及一种太阳辐射能量测量设备及测量方法。

技术介绍

[0002]太阳辐射是地球最主要的外部辐射源，为地球源源不断的提供了其所需的大部分能量。太阳直接辐射为平行光辐射，在理想状况下，太阳辐射能量不会随传输距离发生变换。但是，太阳辐射到达地球表面的过程中，由于地球大气中各种气体成分的吸收和散射影响，太阳辐射到达地球表面时其能量会降低。该影响具体可以包括：在吸收过程中，大气中的气体成分会吸收一部分太阳辐射能量，将其转化成气体分子的热能或化学能；在散射过程中，一部分太阳辐射能量会被大气分子散射出地球，另外一部分会被大气分子散射到地面，形成地面散射辐射。且在吸收过程和散射过程中，地球大气对不同波长的太阳辐射能量进行有选择性的吸收和散射，可见，抵达地面的太阳直接辐射光谱与大气上界的太阳辐射光谱分布有着明显区别。
[0003]目前研究发现，太阳光在2.7um波段附近的太阳具有很强烈的衰减，因此对太阳辐射能量进行测量时，常常无法测量到该波段附近的太阳光在到达地球表面时的辐射能量。因此，亟需提供一种测量设备和方法。

技术实现思路

[0004]基于现有技术方案空间目标的提取精度较低的问题，本专利技术实施例提供了一种太阳辐射能量测量设备及测量方法，能够准确测量设定波段范围内的太阳在到达地球表面时的辐射能量。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种太阳辐射能量测量设备，包括：能量探测机构和能量处理装置；所述能量探测机构按照太阳光入射方向依次包括：滤光片、光阑和探测器；所述滤光片和所述光阑位于镜头内部；
[0006]所述能量处理装置与所述探测器相连，用于获取由所述探测器采集到的设定波段范围内的太阳辐射信号所对应的辐照功率；根据该辐照功率以及预先获取的能量探测机构的相关参数，计算设定波段范围内的太阳辐射能量。
[0007]优选地，所述滤光片的吸收波段为2.5
‑
3um；
[0008]和/或，
[0009]所述光阑的透光区域所对应的口径小于所述镜头出口的口径。
[0010]优选地，所述光阑与所述探测器的距离根据所述光阑的透光区域的面积和所述设定波段范围确定。
[0011]优选地，所述光阑与所述探测器的距离为：
[0012][0013]其中，d为所述光阑与所述探测器的距离；k为距离调节系数；ε为所述滤光片的透光率；μ为所述探测器的光电转换效率；A为所述光阑的透光区域的面积；γ
max
为所述设定波段范围对应的最大波长；e为电子电荷；N
noise
为测量允许的最大噪声电子数。
[0014]优选地，所述能量处理装置还用于：获取所述能量探测机构的经纬度信息和探测时间；根据所述能量探测机构的经纬度信息和探测时间计算太阳的天顶角和方位角；并根据所述天顶角和所述方位角调整所述能量探测机构的探测角度。
[0015]优选地，所述能量处理装置在执行获取由所述探测器采集到的设定波段范围内的太阳辐射信号所对应的辐照功率时，具体用于：获取所述镜头未正对太阳时由所述探测器所采集到的背景辐照功率，以及获取所述镜头正对太阳时由所述探测器所采集到的正向辐照功率，所述正向辐照功率与所述背景辐照功率的差值确定为太阳辐射到所述镜头的入口时的入射辐照功率；
[0016]所述能量处理装置在执行计算设定波段范围内的太阳辐射能量时，具体用于：计算所述镜头的入口口径与所述滤光片的透光率的乘积；将所述入射辐照功率与所述乘积的商值确定为该设定波段范围内的太阳辐射能量。
[0017]优选地，所述背景辐照功率为所述镜头偏离太阳若干个角度时所采集到的太阳辐照功率的平均值。
[0018]第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于上述任一所述太阳辐射能量测量设备的测量方法，包括：
[0019]获取由所述探测器采集到的设定波段范围内的太阳辐射信号所对应的辐照功率；
[0020]根据该辐照功率以及预先获取的能量探测机构的相关参数，计算设定波段范围内的太阳辐射能量。
[0021]优选地，在所述获取由所述探测器采集到的设定波段范围内的太阳辐射信号所对应的辐照功率之前，还包括：
[0022]获取所述能量探测机构的经纬度信息和探测时间；
[0023]根据所述能量探测机构的经纬度信息和探测时间计算太阳的天顶角和方位角；
[0024]根据所述天顶角和所述方位角调整所述能量探测机构的探测角度。
[0025]优选地，所述获取由所述探测器采集到的设定波段范围内的太阳辐射信号所对应的辐照功率，包括：获取所述镜头未正对太阳时由所述探测器所采集到的背景辐照功率，以及获取所述镜头正对太阳时由所述探测器所采集到的正向辐照功率，所述正向辐照功率与所述背景辐照功率的差值确定为太阳辐射到所述镜头的入口时的入射辐照功率；
[0026]所述计算设定波段范围内的太阳辐射能量，包括：计算所述镜头的入口口径与所述滤光片的透光率的乘积；将所述入射辐照功率与所述乘积的商值确定为该设定波段范围内的太阳辐射能量。
[0027]本专利技术实施例提供了一种太阳辐射能量测量设备及测量方法，该能量探测机构是针对该衰减强烈的波段专门进行设计的，由滤光片透过该设定波段范围内的太阳光，然后利用光阑将入射进来的太阳光聚光到镜头内部，进而垂直入射到探测器上，由探测器可以
探测得到太阳辐射信号所对应的辐照功率，进而由能量处理装置利用辐照功率以及能量探测机构的相关参数，计算出太阳辐射能量。可见本方案能够采集到衰减强烈的波段的太阳光辐照功率，并利用公式可以快速准确的计算出该衰减强烈的波段范围内的太阳辐射能量。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术一实施例提供的一种太阳辐射能量测量设备结构示意图；
[0030]图2是本专利技术一实施例提供的一种能量探测机构的结构示意图；
[0031]图3是本专利技术一实施例提供的一种测量方法流程图；
[0032]附图编号含义如下：
[0033]1‑
滤光片；2
‑
光阑；3
‑
探测器；4
‑
镜头；5
‑
压圈；6
‑
隔圈；7
‑
底座；8
‑
底座上盖；9
‑
底座套筒；10
‑
能量探测机构；20
‑
能量处理装置。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳辐射能量测量设备，其特征在于，包括：能量探测机构和能量处理装置；所述能量探测机构按照太阳光入射方向依次包括：滤光片、光阑和探测器；所述滤光片和所述光阑位于镜头内部；所述能量处理装置与所述探测器相连，用于获取由所述探测器采集到的设定波段范围内的太阳辐射信号所对应的辐照功率；根据该辐照功率以及预先获取的能量探测机构的相关参数，计算设定波段范围内的太阳辐射能量。2.根据权利要求1所述的太阳辐射能量测量设备，其特征在于，所述滤光片的吸收波段为2.5
‑
3um；和/或，所述光阑的透光区域所对应的口径小于所述镜头出口的口径。3.根据权利要求1所述的太阳辐射能量测量设备，其特征在于，所述光阑与所述探测器的距离根据所述光阑的透光区域的面积和所述设定波段范围确定。4.根据权利要求3所述的太阳辐射能量测量设备，其特征在于，所述光阑与所述探测器的距离为：其中，d为所述光阑与所述探测器的距离；k为距离调节系数；ε为所述滤光片的透光率；μ为所述探测器的光电转换效率；A为所述光阑的透光区域的面积；γ
max
为所述设定波段范围对应的最大波长；e为电子电荷；N
noise
为测量允许的最大噪声电子数。5.根据权利要求1所述的太阳辐射能量测量设备，其特征在于，所述能量处理装置还用于：获取所述能量探测机构的经纬度信息和探测时间；根据所述能量探测机构的经纬度信息和探测时间计算太阳的天顶角和方位角；并根据所述天顶角和所述方位角调整所述能量探测机构的探测角度。6.根据权利要求1
‑
5中任一所述的太阳辐射能量测量设备，其特征在于，所述能量处理装置在执行获取由所述探测器采集到的设定波段范围内的太阳辐射信号所对应的辐照功率时，具体用于：获取所述镜头未正对太阳时由所述探测器所采集到的背景辐照功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，徐小琴，白翔，范小礼，王俊，张震坤，周健，陈大鹏，翟华，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：