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专利名称：一种直角错开型反射波太阳角度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种反射型特殊波段太阳角度测量装置，尤其是一种直角错开型反射波太阳角度测量装置。
背景技术：
现有的太阳跟踪传感器，其采集信号的种类有以下几种一是采用光敏芯片作为核心器件，接收太阳光的照度，利用象限分析的方法由计算机计算得到太阳的方向角度信息。再有就是图像法，即根据太阳所成光斑像在图像接收屏上的位置反向推算出太阳的方向角度信息，还有其它类别的传感器与上述两种基本大同小异。以上传感器一般只适合低精度的使用环境下，所得到的数据并非是直接测得，需要经过多重计算后方能得到所需数据。在相关的运算过程中，由于计算误差的累计效应所产生的更大误差，加上由此多重计算产生的不可靠性问题，大大影响了系统的稳定，此外，大气透明度也对测量产生一定影响。有鉴于此，行业及专业上需要有另一套测量数据更直接、精度相对高、对多云及阴天有一定适应性的系统来实现太阳跟踪的功能。

实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、直接利用太阳光反射和平行错开角度来测量其方位角的直角错开型反射波太阳角度测量装置。为实现上述目的，本实用新型一种直角错开型反射波太阳角度测量装置，包括暗箱、传感面和直角反射器，其中，暗箱内设置有均与水平面平行的底层台阶面和上层台阶面，暗箱的朝阳侧面的上半部设置有通光窗，传感面固定设置在底层台阶面上，直角反射器设置在上层台阶面上，传感面上设置有若干个光功率传感器；所述传感面垂直于水平面，直角反射器将从通光窗射入的阳光以条形光束反射到传感面上，根据太阳方位角来分列设置的光功率传感器采集功率信号强度，通过对比信号强度得出最大强度组以及其所对应的太阳方位角。进一步，所述暗箱安装在基座上，所述暗箱与基座光密封固定连接一体形成暗箱结构。进一步，所述暗箱由光密封材料制成呈长方体，在所述通光窗下沿暗箱的内侧设置一个水平设置的长方形平面遮光板，该平面遮光板的三个边与所述暗箱光密封固定连接，所述传感面设置在平面遮光板的下方。进一步，所述暗箱、平面遮光板及所述基座连接一体后包围形成光密封空间，该光密封空间内表面涂敷光吸收材料。进一步，所述基座为长方形两级台阶结构，该台阶结构包括所述底层台阶面和上层台阶面，其中所述底层台阶面与所述朝阳侧面位于同侧。进一步，所述底层台阶面和上层台阶面高度差的设置依据为使所述直角反射器能够将其反射阳光覆盖每列所有的所述光功率传感器。[0012]进一步，所述传感面的外形为半圆柱的侧面片段，在其凹面一侧设置若干个所述光功率传感器，所述传感面的半圆柱中心轴垂直于水平面。进一步，若干个所述光功率传感器呈曲面点阵状，沿圆柱侧面圆弧方向形成采集行，沿半圆柱中心轴方向形成采集列，其中若干个采集列等间隔角度排列，排列范围从0°到180°，每一个采集列一一对应不同的太阳方位角，采集列的排列方向与半圆柱中心轴平行设置。进一步，所述直角反射器通过驱动器设置在所述上层台阶面上，驱动器控制所述直角反射器转动、定位并标校转角；所述驱动器为受控步进电机，其转动轴设置为与所述传感面的半圆柱中心轴重合。进一步，所述直角反射器由两片形状相同的长方形反光单元呈直角、并由两者长边相靠固定连接而成，连接线设置为所述传感面对应的半圆柱中心轴，所述直角反射器的反光设定为与反光单元材料光特性相关的波长。本实用新型提供了一种直接利用太阳光测试其方位角的简单结构光学装置，通过跟踪太阳的辐射主极大方位来计算太阳外形几何中心，具有测量数据更直接、精度相对高、对多云及阴天有一定适应性等功能。

图I为本实用新型装置整体结构的右视截面示意图；图2为本实用新型装置整体结构的俯视截面示意图；图3为本实用新型装置的传感面及功率传感器分布的结构示意图；图4为图2中A部放大结构示意图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下” “左” “右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。直角反射应用原理三维直角反射可将任意的入射的光平行反射，即入射光线和反射光线平行；本案例为两维直角反射，直角反射器由两片形状相同的长方形反光金属平板呈直角组成，可将任意的入射的光线平行反射，即入射光线和反射光线各自所在的平面平行，而只有当入射光线所在的平面与两片形状相同的长方形反光金属平板均呈45°角时，为反射的光功率最大方向。如图I至图4所示，本实用新型一种直角错开型反射波太阳角度测量装置，包括基座I、暗箱3、传感面7、驱动器5和直角反射器6，其中，基座I为长方形台阶结构，该台阶结构共含两级台阶面均与水平面平行，分别为底层台阶面9和上层台阶面10，底层台阶面9上设置传感面7，上层台阶面10上设置驱动器5与直角反射器6的一体装置。暗箱3由光密封材料制成呈长方体结构，其朝阳侧面2的上半部设置一面长方形开口即通光窗13，在通光窗13下沿暗箱3的内侧设置一块水平安置的长方形平面遮光板4，平面遮光板4的三个边与暗箱3光密封固定连接。底层台阶面9与所述朝阳侧面2位于同侧。暗箱3安装在基座I上，通过相互连接，暗箱3在基座I周围形成包围遮蔽，暗箱3与基座I光密封固定连接一体形成暗箱结构，仅留通光窗13开口朝向外部，该暗箱结构用以遮蔽吸收除太阳直射光以外的其他背景及杂散光。暗箱3、平面遮光板4及基座I连接一体后包围形成光密封空间，该光密封空间内表面涂敷光吸收材料。传感面7设置在平面遮光板4的下方，传感面7的外形为半圆柱的侧面片段，在其凹面20 —侧设置若干个光功率传感器8，传感面7的半圆柱中心轴垂直于水平面。若干个光功率传感器8呈曲面点阵状，沿圆柱侧面圆弧方向形成采集行17，沿半圆柱中心轴方向形成采集列16，其中若干个采集列16等间隔角度排列，排列范围从0°到180°，每一个采集列16—一对应不同的太阳方位角，采集列16的排列方向与半圆柱中心轴平行设置。底层台阶面9和上层台阶面10高度差的设置依据为使直角反射器6能够将其反射阳光覆盖每列所有的光功率传感器8。驱动器5设置于上层台阶面10上并与其转动连接一体，同时驱动器5固定连接直角反射器6，驱动器5控制直角反射器6转动、定位并标校转角；本实施例中，驱动器5采用受控步进电机，其转动轴设置为与传感面7的半圆柱中心轴重合。直角反射器6由两片形状相同的长方形反光单元呈直角、并由两者长边相靠固定连接而成，连接线设置为传感面7对应的半圆柱中心轴，直角反射器6的反光设定为与反光单元材料光特性相关的波长。本实施例中，直角反射器6的两片反光单元可采用反光金属制成，实际中可采用多种其它的反光材料。本实用新型一种直角错开型反射波太阳角度测量装置，可用于测量太阳方位角。将传感面7的半圆柱中心轴设置为垂直于水平面，直角反射器6将从通光窗13射入的阳光以条形光束反射到传感面7上，根据太阳方位角来分列设置的光功率传感器8采集功率信号强度，通过对比信号强度得出最大强度组以及其所对应的太阳方位角；利用本实用新型装置测量太阳方位角时第一步、将本实用新型装置固定放置于工作平台(图中未示)之上，使其通光窗13朝向阳面；第二步、开通通光窗13使太阳11的光线12射入并照射直角反射器6，直角反射器6匀速转动并将所反射光线12投射到传感面7上；第三步、传感面7上的光功率传感器8，按采集列16对应采集若干光功率传感器8光强度信号并传至计算机进行统计计算。由于每列的若干光功率传感器等间隔角度排列一一对应不同的太阳方位角，所以统计计算可得到按采集列16划分的不同方位角的太阳辐射平均功率，从而确定与平均功率最大值所对应的方位角，即太阳方位角。具体统计计算方法依据测量误差理论具体规定设定，测量计算包括总值、平均值、方均根值、均方根值、最可几值、误差涨落估值等。
权利要求1.一种直角错开型反射波太阳角度测量装置，其特征在于，该装置包括暗箱、传感面和直角反射器，其中，暗箱内设置有均与水平面平行的底层台阶面和上层台阶面，暗箱的朝阳侧面的上半部设置有通光窗，传感面固定设置在底层台阶面上，直角反射器设置在上层台阶面上，传感面上设置有若干个光功率传感器；所述传感面垂直于水平面，直角反射器将从通光窗射入的阳光以条形光束反射到传感面上，根据太阳方位角来分列设置的光功率传感器采集功率信号强度，通过对比信号强度得出最大强度组以及其所对应的太阳方位角。
2.如权利要求I所述的直角错开型反射波太阳角度测量装置，其特征在于，所述暗箱安装在基座上，所述暗箱与基座光密封固定连接一体形成暗箱结构。
3.如权利要求2所述的直角错开型反射波太阳角度测量装置，其特征在于，所述暗箱由光密封材料制成呈长方体，在所述通光窗下沿暗箱的内侧设置一个水平设置的长方形平面遮光板，该平面遮光板的三个边与所述暗箱光密封固定连接，所述传感面设置在平面遮光板的下方。
4.如权利要求3所述的直角错开型反射波太阳角度测量装置，其特征在于，所述暗箱、平面遮光板及所述基座连接一体后包围形成光密封空间，该光密封空间内表面涂敷光吸收材料。
5.如权利要求2所述的直角错开型反射波太阳角度测量装置，其特征在于，所述基座为长方形两级台阶结构，该台阶结构包括所述底层台阶面和上层台阶面，其中所述底层台阶面与所述朝阳侧面位于同侧。
6.如权利要求I所述的直角错开型反射波太阳角度测量装置，其特征在于，所述底层台阶面和上层台阶面高度差的设置依据为使所述直角反射器能够将其反射阳光覆盖每列所有的所述光功率传感器。
7.如权利要求I所述的直角错开型反射波太阳角度测量装置，其特征在于，所述传感面的外形为半圆柱的侧面片段，在其凹面一侧设置若干个所述光功率传感器，所述传感面的半圆柱中心轴垂直于水平面。
8.如权利要求I所述的直角错开型反射波太阳角度测量装置，其特征在于，若干个所述光功率传感器呈曲面点阵状，沿圆柱侧面圆弧方向形成采集行，沿半圆柱中心轴方向形成采集列，其中若干个采集列等间隔角度排列，排列范围从0°到180°，每一个采集列一一对应不同的太阳方位角，采集列的排列方向与半圆柱中心轴平行设置。
9.如权利要求I所述的直角错开型反射波太阳角度测量装置，其特征在于，所述直角反射器通过驱动器设置在所述上层台阶面上，驱动器控制所述直角反射器转动、定位并标校转角；所述驱动器为受控步进电机，其转动轴设置为与所述传感面的半圆柱中心轴重合。
10.如权利要求I所述的直角错开型反射波太阳角度测量装置，其特征在于，所述直角反射器由两片形状相同的长方形反光单元呈直角、并由两者长边相靠固定连接而成，连接线设置为所述传感面对应的半圆柱中心轴，所述直角反射器的反光设定为与反光单元材料光特性相关的波长。
专利摘要本实用新型公开了一种直角错开型反射波太阳角度测量装置，包括暗箱、传感面和直角反射器，暗箱内设置有均与水平面平行的底层台阶面和上层台阶面，暗箱的朝阳侧面的上半部设置有通光窗，传感面固定设置在底层台阶面上，直角反射器设置在上层台阶面上，传感面上设置有若干个光功率传感器；直角反射器将从通光窗射入的阳光以条形光束反射到传感面上，根据太阳方位角来分列设置的光功率传感器采集功率信号强度，通过对比信号强度得出最大强度组以及其所对应的太阳方位角。本实用新型通过跟踪太阳的辐射主极大方位来计算太阳外形几何中心，具有测量数据更直接、精度相对高、对多云及阴天有一定适应性等功能。
文档编号G01C1/00GK202770434SQ20122037387
公开日2013年3月6日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者薛黎明, 刘伯昂 申请人:中海阳新能源电力股份有限公司