一种车载太阳光谱采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种车载太阳光谱采集系统，包括安装于车体上的光谱仪、跟踪模块、反射模块、单片机，跟踪模块由四象限探测器采集光信号，反射模块由反射镜将光信号反射至光谱仪，单片机作为数据处理单元。本发明专利技术易于实现，实现了对太阳的跟踪定位和太阳光的反射采集，使光谱仪能够成功应用于动态太阳光谱的分析研究。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳光谱采集装置领域，具体为一种车载太阳光谱采集系统。
技术介绍
光谱分析方法作为一种重要的分析手段，在科研、生产、质控等方面都发挥着极大的作用。光谱仪会自动快速对太阳光的某个波段进行扫描记录。事后，相关研究人员可用专用的光谱分析软件分析出这些光谱资料中的痕量气体的各种信息。光谱仪以太阳为光源， 如果光谱仪发生移动，相应的太阳方位就会发生移动。现有技术的光谱仪没有相应的装置判断太阳的方位信息，因此，光谱仪在分析中不能移动，不能作为车载动态光谱分析应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种车载太阳光谱采集系统，以解决光谱仪不能作为车载动态光谱分析应用的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为一种车载太阳光谱采集系统，包括安装于车体上的光谱仪，其特征在于还包括有安装于车体上的跟踪模块、反射模块、单片机，所述跟踪模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的四象限探测器，所述四象限探测器的探测面上垂直安装有镜筒，太阳光由镜筒射入四象限探测器中，由四象限探测器将光信号转化为电信号，所述反射模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的反射镜，所述单片机的输入与四象限探测器的输出连接，接收四象限探测器四个象限面源的电信号，所述单片机的输出分别与四象限探测器、反射镜的驱动电机控制端电连接，当四象限探测器四个象限面源的电信号变化时，所述单片机控制四象限探测器的驱动电机带动四象限探测器转动，直至单片机接收到的四象限探测器四个象限面源的电信号大小相同，然后单片机根据四象限探测器驱动电机的转动步数计算出太阳方位，所述单片机再向反射镜的驱动电机发送控制信号，控制反射镜按照相应的太阳方位转动以将太阳光反射至光谱仪。所述的一种车载太阳光谱采集系统，其特征在于所述跟踪模块包括第一水平驱动电机、第一垂直驱动电机、转台，所述第一水平驱动电机带动转台在水平面方向转动，所述第一垂直驱动电机、四象限探测器分别设置在转台上，所述第一垂直驱动电机带动四象限驱动器在竖直面方向转动，所述单片机分别与第一水平驱动电机、第一垂直驱动电机的控制端电连接。所述的一种车载太阳光谱采集系统，其特征在于所述反射镜模块包括第二水平驱动电机、第二垂直驱动电机、转台，所述第二水平驱动电机带动转台在水平面方向转动， 所述第二垂直驱动电机、反射镜分别设置在转台上，所述第二垂直驱动电机带动反射镜在竖直面方向转动，所述单片机分别与第二水平驱动电机、第二垂直驱动电机的控制端电连接。本专利技术的跟踪模块采用四像限探测器，当太阳光垂直照射的时候，四个象限面源受光强度一样，输出电流 J1=Z2=Z3=Z4,本专利技术在四像限探测器的探测面上垂直安装一个圆筒状的镜筒，当太阳移动时由于太阳光会部分的被圆筒遮挡，这时四个象限面源输出的电流会发生变化，所以，通过Z1J2J3A电流的变化，可以判断太阳的方位发送的变化情况。本专利技术中，h’h’h,h的电流信号转变成相应的电压信号，信号被AD采集后送单片机处理，单片机根据Z1J2 J3J4之间的关系，来驱动四象限探测器驱动电机转动，直至 Z1=Z2=Z3=Z4,然后单片机根据四象限探测器的驱动电机转动的步数，确定太阳方位信息， 根据太阳方位信息来调整反射镜驱动电机的转动步数。本专利技术易于实现，实现了对太阳的跟踪定位和太阳光的反射采集，使光谱仪能够成功应用于动态太阳光谱的分析研究。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图。图2为本专利技术跟踪模块结构示意图。图3为本专利技术反射模块结构示意图。图4为本专利技术单片机连接框图。具体实施例方式如图1、图4所示。一种车载太阳光谱采集系统，包括安装于车体1上的光谱仪2， 还包括有安装于车体1上的跟踪模块、反射模块、单片机，跟踪模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的四象限探测器3，四象限探测器3的探测面上垂直安装有镜筒4，太阳光由镜筒4射入四象限探测器3中，由四象限探测器3将光信号转化为电信号，反射模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的反射镜5，单片机的输入与四象限探测器3的输出连接，接收四象限探测器3四个象限面源的电信号，单片机的输出分别与四象限探测器3、反射镜5的驱动电机控制端电连接，当四象限探测器3四个象限面源的电信号变化时，单片机控制四象限探测器3的驱动电机带动四象限探测器3转动，直至单片机接收到的四象限探测器3四个象限面源的电信号大小相同，然后单片机根据四象限探测器3驱动电机的转动步数计算出太阳方位，单片机再向反射镜5的驱动电机发送控制信号， 控制反射镜5按照相应的太阳方位转动以将太阳光反射至光谱仪2。如图2所示。跟踪模块包括第一水平驱动电机6、第一垂直驱动电机7、转台8-1， 第一水平驱动电机6带动转台8-1在水平面方向转动，第一垂直驱动电机7、四象限探测器 3分别设置在转台8-1上，第一垂直驱动电机7带动四象限驱动器3在竖直面方向转动，单片机分别与第一水平驱动电机6、第一垂直驱动电机7的控制端电连接。如图3所示。反射镜模块包括第二水平驱动电机9、第二垂直驱动电机10、转台 8-2，第二水平驱动电机9带动转台8-2在水平面方向转动，第二垂直驱动电机10、反射镜5 分别设置在转台8-2上，第二垂直驱动电机10带动反射镜5在竖直面方向转动，单片机分别与第二水平驱动电机9、第二垂直驱动电机10的控制端电连接。由于太阳运行轨迹不是一个平面，四像限探测器跟踪太阳，需要水平，和垂直两个方向的转动，当太阳与四像限探测器不在一个垂直面上，则第一水平驱动电机转动，直到太阳与四像限探测器在一个垂直面上；再调整第一垂直驱动电机，使太阳与四像限探测器在一个水平面。从而就可以确定太阳的方位。单片机根据此时的太阳方位角信息，来驱动反射镜驱动电机转动，使反射镜可以把太阳光反射进光谱仪。这个方向的控制需要知道3点1、跟踪模块与反射模块的相对位置；2、跟踪模块和反射模块的角度是多少；3、太阳相对与四像限探测器的角度信息。跟踪模块与反射模块相对位置固定；跟踪模块与反射模块的角度已知；太阳相对四像限探测器的角度信息是通过单片机计算出来。知道了这个关系，就可以建立车载的系统，随着车载方向的任意改变，因为四像限探测器和反射镜的相对位置固定，反射镜和光谱仪的角度也是固定不变，因此，只要知道太阳相对于四像限探测器的方位信息，就可以驱动反射镜转动，使太阳光反射进光谱仪。本专利技术系统开启之后，跟踪模块因为所接收的太阳光强不一样，从而把四路光强信号转换成数字量传送给单片机，单片机输出相应的控制信号，分别控制第一水平驱动电机和第一垂直驱动电机转动，使四路太阳跟踪信号相等，此时，跟踪模块垂直于太阳照射方向。单片机根据跟踪模块第一水平驱动电机、第一垂直驱动电机的移动步数，来计算出四象限探测器与太阳之间的夹角，进而得到反射镜与太阳之间的夹角，根据这个夹角，再控制第二水平驱动电机、第二垂直驱动电机转动，使得反射模块把太阳光反射进光谱仪中。权利要求1.一种车载太阳光谱采集系统，包括安装于车体上的光谱仪，其特征在于还包括有安装于车体上的跟踪模块、反射模块、单片机，所述跟踪模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的四象限探测器，所述四象限探测器的探测面上垂直安装有镜筒，太阳光由镜筒射入四象限探测器中，由四象限探测器将光信本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种车载太阳光谱采集系统，包括安装于车体上的光谱仪，其特征在于：还包括有安装于车体上的跟踪模块、反射模块、单片机，所述跟踪模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的四象限探测器，所述四象限探测器的探测面上垂直安装有镜筒，太阳光由镜筒射入四象限探测器中，由四象限探测器将光信号转化为电信号，所述反射模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的反射镜，所述单片机的输入与四象限探测器的输出连接，接收四象限探测器四个象限面源的电信号，所述单片机的输出分别与四象限探测器、反射镜的驱动电机控制端电连接，当四象限探测器四个象限面源的电信号变化时，所述单片机控制四象限探测器的驱动电机带动四象限探测器转动，直至单片机接收到的四象限探测器四个象限面源的电信号大小相同，然后单片机根据四象限探测器驱动电机的转动步数计算出太阳方位，所述单片机再向反射镜的驱动电机发送控制信号，控制反射镜按照相应的太阳方位转动以将太阳光反射至光谱仪。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓宁，张林，傅威，余桂周，徐亚迪，朱大振，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：34