[發明專利]雙圓柱縫隙式太陽方位測量方法與系統

在審

• 申請號: 201910786940.0
• 申請日: 2019-08-24
• 公開（公告）號: CN110398223A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 顧斌;劉曉楠;袁迎春;王書旺;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01J1/42
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 奚銘

雙圓柱縫隙式太陽方位測量方法與系統，系統包括圓柱底座、旋轉圓柱體和步進電機，旋轉圓柱體設置在圓柱底座上，步進電機驅動旋轉圓柱體旋轉，旋轉圓柱體的中心轉軸位置上設置感光管直線陣列，旋轉圓柱體上由中心轉軸沿圓柱徑向開有感光縫隙，圓柱底座與旋轉圓柱體相接觸的一面設有感光管圓形陣列，所述感光管圓形陣列以旋轉圓柱體的轉軸為圓心。本發明無需精密的機械結構和光學器件，實現了較高精度的太陽方位角測量，且成本低廉，生產的重復性一致性高，適合批量生產。

技術領域

本發明屬于電子測量技術領域，用于太陽方位的測量，為一種雙圓柱縫隙式太陽方位測量方法與系統。

背景技術

在科學研究和生產實踐，例如太陽能光伏發電中，常常需要測量太陽的方位，為了滿足研究和生成的需要，本發明提出一種高精度的雙圓柱縫隙式太陽方位測量方法與系統。

發明內容

本發明的目的是解決太陽方位，包含方位角和俯仰角的測量問題，提出一種雙圓柱縫隙式太陽方位測量方法與系統。

本發明的技術方案為：雙圓柱縫隙式太陽方位測量系統，包括圓柱底座、旋轉圓柱體和步進電機，旋轉圓柱體設置在圓柱底座上，步進電機驅動旋轉圓柱體旋轉，旋轉圓柱體的中心轉軸位置上設置感光管直線陣列，旋轉圓柱體上由中心轉軸沿圓柱徑向開有感光縫隙，圓柱底座與旋轉圓柱體相接觸的一面設有感光管圓形陣列，所述感光管圓形陣列以旋轉圓柱體的轉軸為圓心，感光管直線陣列和感光管圓形陣列的輸出分別經信號調理電路連接微控制器MCU。

進一步的，所述感光縫隙的縫隙寬度在滿足以下約束的情況下最小化：1)射入光線不發生衍射；2)射入光線到達感光管處，其光強在感光管靈敏度下限之上。

上述雙圓柱縫隙式太陽方位測量系統的測量方法，步進電機驅動旋轉圓柱體旋轉，陽光通過感光縫隙照射到感光管直線陣列和感光管圓形陣列，由感光管直線陣列的電壓均值隨旋轉圓柱體繞軸旋轉角度而變化的直線角度曲線，測量當前太陽的方位角，直線角度曲線的峰值與陽光貫穿感光縫隙同步發生；由感光管圓形陣列對光線感應后的電壓輸出值，測量旋轉圓柱體當前的旋轉角，以圓形陣列中電壓最大的感光管的角度，作為旋轉圓柱體當前的旋轉角。

本發明的測量系統及其測量方法無需精密的光學器件，也無需精密的機械結構，實現了較高精度的太陽方位測量，成本低廉，生產的重復性、一致性高，適合批量生產。

附圖說明

圖1為本發明測量系統的結構示意圖，系統豎直設置，測量太陽方位角。

圖2為本發明測量系統水平設置，測量太陽俯仰角。

圖3為本發明測量系統的電路信號圖。

圖4為本發明的測量方法流程圖。

具體實施方式

如圖1，本發明的測量系統包括圓柱底座、旋轉圓柱體和步進電機，旋轉圓柱體設置在圓柱底座上，步進電機驅動旋轉圓柱體旋轉，旋轉圓柱體的中心轉軸位置上設置感光管直線陣列，旋轉圓柱體上由中心轉軸沿圓柱徑向開有感光縫隙，圓柱底座與旋轉圓柱體相接觸的一面設有感光管圓形陣列，所述感光管圓形陣列以旋轉圓柱體的轉軸為圓心，感光管直線陣列和感光管圓形陣列的輸出分別經信號調理電路連接微控制器MCU，如圖3所示。

本發明測量系統是對當前的太陽相對本測量系統的整體方位予以測量，其包括如下兩個子功能：(1)太陽方位角測量；(2)太陽俯仰角測量。圖1是系統豎直設置時的示意圖，適用于測量太陽方位角，當需要測量太陽俯仰角時，只需將本發明的測量系統水平設置即可，如圖2所示。

本發明的測量系統的設計利用了以下原理基礎：

1)光電效應原理：光線的照射變化可引起半導體感光材料電特性的變化；