[實用新型]一種太陽光線角度測量裝置

有效

• 申請號: 201220084328.2
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN202452969U
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 史旺旺;楊鵬;陳國林;徐愛斌
• 申請（專利權）人: 揚州貝爾斯通科技有限公司
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 董旭東

技術領域

本實用新型涉及一種測量裝置，特別涉及一種太陽角度測量裝置，屬于計量領域。

背景技術

現有技術中確定太陽位置一般通過確定太陽的高度角和方位角即可，對于地球上的某個地點，太陽高度角是指太陽光的入射方向和地平面之間的夾角，專業上講太陽高度角是指某地太陽光線與該地作垂直于地心的地表切線的夾角。太陽高度角與地面的太陽光強弱密切相關。早晚與中午的光強有很大的差異，原因就在于太陽高度角的不同。在晴天條件下，太陽光的強弱與太陽高度角的正弦成正比。因此了解太陽高度角對分析地面的太陽光強、紫外線的強弱有重要的意義。

太陽方位角即太陽所在的方位，指太陽光線在地平面上的投影與當地子午線的夾角，可近似地看作是豎立在地面上的直線在陽光下的陰影與正南方的夾角。太陽方位角決定了陽光的入射方向，決定了各個方向的山坡或不同朝向建筑物的采光狀況。

目前國內外采用的跟蹤太陽的方法主要有三種方式：視日運動軌跡跟蹤、光電跟蹤、視日運動軌跡跟蹤和光電跟蹤相結合。視日運動軌跡跟蹤需描述太陽的運動規律，公式復雜，計算量大；光電跟蹤通常在特殊結構上布置一定數量的光敏元件，如傳感器四象限布置法、圖像法、光敏器件傾斜布置法和小孔布置法等。檢測方式分為開關量檢測和模擬量檢測方式兩種。采用開關量檢測方式時，不同的太陽入射角會導通不同的光敏元件組合，通過這種組合來確定光線角度，但這種方式測量精度差，需要較多的光敏元件；模擬量檢測方式測量通過在不同位置的光伏電池的輸出短路電流來計算太陽光角度，這種方式雖然可減少光敏元件的數量，但因光伏電池特性不一致會產生較大的誤差。為減少周圍環境發射光線的影響，通常將光敏元件放置在特殊的暗盒中，利用透鏡等光學元件聚光，基本消除了發射光的影響。但采用上述方法測量角度范圍較小。采用無遮擋方式測量雖可以擴大測量范圍，必須解決光敏元件的不一致和反射光的影響。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種太陽光線角度測量裝置，使得測量裝置結構簡單，成本低廉，測量太陽光線角度方便，精度高。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種太陽光線角度測量裝置，包括安裝在底座上的可旋轉的中空圓柱體，所述圓柱體上開有互不相交且可透光的軸向矩形槽和斜槽，所述圓柱體內底部安裝有光伏電池，所述光伏電池與控制電路相連，所述控制電路包括光伏電池探測器，所述光伏電池的信號輸出端與光伏電池探測器的信號輸入端相連，所述光伏電池探測器的信號輸出端經轉換電路與數字信號處理器的信號輸入端相連，所述數字信號處理器的信號輸入端還經光耦隔離電路與行程開關相連，所述數字信號處理器的信號輸出端分別連接有電機驅動電路和液晶顯示單元，所述電機驅動電路與步進電機相連，所述步進電機驅動圓柱體繞其中心軸轉動。

本裝置測量過程包括以下步驟：

1）測量太陽方位角時：

a）將本裝置放置在戶外水平面上，使其暴露在太陽下；

b）將圓柱體上的矩形槽朝向調整，使其對準正南方向；

c）通過數字信號處理器發送信號控制電機工作，電機驅動圓柱體轉動；

d）光伏電池將檢測到的短路電流信號發送給數字信號處理器，當光伏電池檢測短路電流最大時，即太陽光線正對矩形槽，此時，矩形槽轉過的角度即為當前太陽方位角????????????????????????????????????????????????，通過檢測圓柱體旋轉角度即可測得太陽方位角；

2）測量太陽高度角時：

a）將本裝置放置在戶外水平面上，使其暴露在太陽下；

b）通過數字信號處理器發送信號控制電機工作，電機驅動圓柱體轉動；

c）光伏電池將檢測到的短路電流信號發送給數字信號處理器，當光伏電池檢測短路電流最大時，此時，入射光線通過圓柱體表面，穿過高度為h的某一平行四邊形小塊照射到光伏電池上，設圓柱體的半徑為r，此時太陽高度角滿足，此時算出即可。