[發明專利]一種日照計

在審

• 申請號: 201410595862.3
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN105549121A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 劉秋麗
• 申請（專利權）人: 陜西高華知本化工科技有限公司
• 主分類號: G01W1/12
• 分類號: G01W1/12
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 康凱

技術領域

本發明屬于測量設備領域，尤其涉及一種日照計。

背景技術

隨著能源危機的日益突出，對于可再生能源的研發投入力度不斷加大，其中太陽能因為其清潔的特點被尤為重視。日照時數測量是太陽輻射時間分布測量的重要組成部分，觀測日照時數對于了解太陽直接輻射變化、監測天氣氣候狀況、分析和預報未來天氣、農業生產、太陽能開發、建筑規劃與設計、環境監測等都有重要意義。WMO對日照時數的定義是在給定時間內太陽直接輻照度達到或超過120W/m²各段時間的總和。氣象上通常采用日照計觀測日照時數。日照計的原理可分為：燒痕法、對比法、掃描法、直接輻射測量法和總輻射測量法等。主要的觀測儀器類型有：聚焦式、暗筒式、直接輻射式、總輻射式、雙金屬片式等。在我國目前氣象業務中，基于光電傳感器的直接輻射式日照計因其較高的自動化程度，具備一定的數據處理能力而被廣泛應用。然而，隨著科學技術，尤其是光電測量技術的進步以及測量要求的不斷提高，目前的輻射測量方法和規范尚不能完全滿足日益增長的需求，必須根據實際發展進行調整和改進。尤其是在利用輻射測量技術測量日照時數時，我國氣象業務上的日照計普遍光譜響應范圍較窄，測量數據精確度低，可靠性差。

發明內容

本發明旨在解決上述問題，提供一種利用單片機進行自動測量的日照計。

一種日照計，其特征在于包括光筒、透鏡、孔徑光闌、外螺紋壓圈、傳感器、單片機和顯示屏；其中透鏡通過外螺紋壓圈固定于光筒的一端；孔徑光闌通過外螺紋壓圈固定于光筒的內；透鏡為圓形結構，為平板狀；孔徑光闌為圓形結構，為平板狀；單片機與傳感器相連接；顯示屏與單片機相連接。

本發明所述的一種日照計，其特征在于所述孔徑光闌設置于光筒內的焦點處。

本發明所述的一種日照計，其特征在于所述透鏡的為GCL-010136型的透鏡。

本發明所述的一種日照計，其特征在于所述透鏡的的直徑為20mm，焦距為40mm。

本發明所述的一種日照計，其特征在于所述顯示屏為LED數碼管顯示器。

本發明所述的一種日照計，其特征在于所述單片機上設置有RS232轉換接口。

本發明所述的一種日照計，通過光學系統、傳感器系統以及光電信號處理系統的分別改進，解決了日照計光學系統的雜散光消除、傳感器的輻射響應與傳感器設計封裝的問題，并有效提高了日照計的測量精度，利用光筒、透鏡、孔徑光闌的有效配合，限制視場角，降低了雜散光對于測量精度的影響。利用單片機電路對測量信號進行閾值判斷并驅動LED數碼管顯示時間，同時添加了RS232轉換接口，實現了日照時數實時測報的功能?？傊ㄟ^模塊化的改進，該新型日照計有效提高了日照時數的測量精度和穩定性。

具體實施方式

一種日照計，其特征在于包括光筒、透鏡、孔徑光闌、外螺紋壓圈、傳感器、單片機和顯示屏；其中透鏡通過外螺紋壓圈固定于光筒的一端；孔徑光闌通過外螺紋壓圈固定于光筒的內；透鏡為圓形結構，為平板狀；孔徑光闌為圓形結構，為平板狀；單片機與傳感器相連接；顯示屏與單片機相連接。

本發明所述的一種日照計，所述孔徑光闌設置于光筒內的焦點處。所述透鏡的為GCL-010136型的透鏡。所述透鏡的的直徑為20mm，焦距為40mm。平行正入射的光線經過透鏡的會聚，聚焦于透鏡焦點處，但是進入光筒的光線中也混雜了一些斜射光線，這些斜射線會聚在焦平面上而不是焦點位置，對于直接輻射式日照計來說，這些屬于需要濾除的雜散光。因此，在焦點的位置安置了一個孔徑光闌，用于去除聚焦在焦平面上的雜散光。所謂孔徑光闌是指對軸上物點光束的口徑限制得最多的光闌，它的作用是決定像面的照度，決定系統的視場，通過限制光束中偏離理想位置的一些光線，從而達到改善系統的成像質量，以及攔截系統中雜散光的目的。本設計中透鏡和孔徑光闌的組合，僅讓特定立體角內的光線進入光路到達傳感器，有效消除了雜散光，提高了日照計測量精度。所述顯示屏為LED數碼管顯示器。所述單片機上設置有RS232轉換接口，通過單片機進行閾值判斷并計時，同時驅動LED數碼管顯示計時過程。當傳感器接收到的輻射密度大于120W/m²時，系統開始計時，以秒為單位，并且LED數碼管顯示時間度數的累加。當傳感器接收到的輻射密度達不到閾值的時候，計時暫停，LED數碼管的顯示讀數不變，直至下一次輻射密度達到閾值時，計時繼續，LED數碼管的度數在原度數基礎上進行累加。系統設有復位鍵，當完成一天的日照時數測量后可以復位LED數碼管，讀數清零。針對單片機是TTL信號，該設計還加設了TTL信號轉RS232電路，為日照計增添了數據采集功能，使單片機中的數據能夠有效地被數據采集器等設備采集，從而拓展了該新型日照計的應用，為進一步分析測量數據提供了便利條件。