[發(fā)明專利]一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強度測量裝置

有效

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• 申請日: 2016-09-07
• 公開（公告）號: CN106441558B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱倩;李路明;張治國;高文博
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)江西省電力公司信息通信分公司;北京郵電大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01B11/16
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光照監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強度測量裝置。

背景技術(shù)

太陽光線的照射，是生物生長和發(fā)育的必要條件之一，同時太陽光線產(chǎn)生的能量不會像煤和石油一樣在燃燒時產(chǎn)生廢氣來污染環(huán)境，不像煤和石油有耗盡的一天，更不會有用核能發(fā)電所帶來的危險性和后遺癥。所以如果以太陽能來取代現(xiàn)有的煤，石油，天然氣等能源，環(huán)境污染的問題便可大大地減少，因其不會產(chǎn)生廢氣來污染環(huán)境，因此越來越受人重視。

對光線強度的測量是能夠直觀且準確的識別目標地區(qū)光照條件的最直接的手段之一，也為對太陽光的研究及利用提供了最基本的研究數(shù)據(jù)。

目前一般使用照度計直接測量光照強度，而使用這些儀器直接測量的方法均存在易受電磁干擾造成可靠性低及對溫度等環(huán)境要求要的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強度測量裝置，該裝置靈敏度高、不受電磁干擾且對環(huán)境溫度要求低，實現(xiàn)了對光照強度的高可靠性及高精度的測量，為太陽光的研究及利用提供了準確且可靠的研究數(shù)據(jù)。

本發(fā)明提供了一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強度測量裝置，包括光照采集單元、傳感單元及光纖光柵轉(zhuǎn)換單元；

所述光照采集單元與所述傳感單元電氣連接，所述光照采集單元用于采集光能并轉(zhuǎn)化為電流，將電流傳輸至所述電流傳感單元；

所述傳感單元將電流轉(zhuǎn)化為磁力變化頻率，并與所述光纖光柵轉(zhuǎn)換單元發(fā)生磁力作用；

所述光纖光柵轉(zhuǎn)換單元固定設(shè)置在固定板上，磁力作用使得所述固定板發(fā)生位移，所述光纖光柵轉(zhuǎn)換單元將所述固定板發(fā)生位移而產(chǎn)生的應(yīng)變變化的頻率轉(zhuǎn)化為光纖波長的變化頻率。

進一步的，所述傳感單元包括圓盤狀的轉(zhuǎn)動盤、轉(zhuǎn)動磁鐵及豎直放置的直流電機；

所述直流電機豎直放置且其設(shè)有輸出軸的一側(cè)朝上，且所述直流電機與所述太陽能采集設(shè)備電氣連接；

所述轉(zhuǎn)動盤的底面圓心處與所述輸出軸的頂端固定連接；

所述轉(zhuǎn)動磁鐵固定設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動盤頂面的邊緣處；

當所述直流電機運轉(zhuǎn)時，傳動軸帶動所述轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)動，位于所述轉(zhuǎn)動盤邊緣處的轉(zhuǎn)動磁鐵發(fā)生位移，與所述光纖光柵轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生磁力作用。

進一步的，所述光纖光柵轉(zhuǎn)換單元包括均設(shè)置在所述固定板上的光纖光柵傳感器及固定磁鐵；

所述光纖光柵傳感器設(shè)置在所述固定板上；

所述固定磁鐵設(shè)置在所述固定板一端的板底上，且所述固定板另一端固定放置；

位于所述固定板一端板底的所述固定磁鐵設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動盤的上方且與所述轉(zhuǎn)動盤之間的距離大于零；

所述固定磁鐵與所述轉(zhuǎn)動磁鐵之間的距離在磁力范圍內(nèi)，所述轉(zhuǎn)動磁鐵產(chǎn)生的磁力與所述固定磁鐵發(fā)生磁力作用，使得設(shè)有固定磁鐵的所述固定板發(fā)生位移，所述光纖光柵傳感器將所述固定板發(fā)生位移而產(chǎn)生的應(yīng)變的變化頻率轉(zhuǎn)化為光纖波長的變化頻率。

進一步的，所述固定板為懸臂梁，所述懸臂梁包括一端固定設(shè)置的固定支座、及設(shè)置在固定支座另一端的自由端板；

所述光纖光柵傳感器設(shè)置在所述懸臂梁的自由端板上；

所述固定磁鐵設(shè)置在所述懸臂梁的自由端板上遠離固定支座的一側(cè)板底上。

進一步的，所述光纖光柵傳感器有2個，且分別對稱設(shè)置在所述固定板的2個板面上。

進一步的，所述轉(zhuǎn)動磁鐵與所述固定磁鐵均為形狀相同的片狀磁鐵。

進一步的，所述光照采集單元包括設(shè)置在戶外的太陽能電池板，所述太陽能電池板與所述傳感單元電氣連接。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的光照強度測量裝置，該裝置靈敏度高、不受電磁干擾且對環(huán)境溫度要求低，實現(xiàn)了對光照強度的高可靠性及高精度的測量。

1、本發(fā)明的技術(shù)方案，光照采集單元、傳感單元及光纖光柵轉(zhuǎn)換單元的設(shè)置，有效將光照強度轉(zhuǎn)化為光纖波長的變化頻率，避免了一般干涉型傳感器中相對測量的不清晰和對固有參考點的需要，實現(xiàn)了對光照強度的高分辨力和大范圍地測量。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案，圓盤狀的轉(zhuǎn)動盤、轉(zhuǎn)動磁鐵及豎直放置的直流電機的設(shè)置，有效將光能轉(zhuǎn)化為磁力，實現(xiàn)了與光纖光柵轉(zhuǎn)換單元之間的磁力作用，此種設(shè)置成本低且設(shè)置過程簡單高效。