CN102156098A - 一种车载太阳光谱采集系统 - Google Patents

一种车载太阳光谱采集系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102156098A
CN102156098A CN 201110022048 CN201110022048A CN102156098A CN 102156098 A CN102156098 A CN 102156098A CN 201110022048 CN201110022048 CN 201110022048 CN 201110022048 A CN201110022048 A CN 201110022048A CN 102156098 A CN102156098 A CN 102156098A
Authority
CN
China
Prior art keywords
drive motor
quadrant detector
chip microcomputer
quadrant
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201110022048
Other languages
English (en)
Other versions
CN102156098B (zh
Inventor
陈晓宁
张�林
傅威
余桂周
徐亚迪
朱大振
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University
Original Assignee
Anhui University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University filed Critical Anhui University
Priority to CN201110022048A priority Critical patent/CN102156098B/zh
Publication of CN102156098A publication Critical patent/CN102156098A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102156098B publication Critical patent/CN102156098B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明公开了一种车载太阳光谱采集系统，包括安装于车体上的光谱仪、跟踪模块、反射模块、单片机，跟踪模块由四象限探测器采集光信号，反射模块由反射镜将光信号反射至光谱仪，单片机作为数据处理单元。本发明易于实现，实现了对太阳的跟踪定位和太阳光的反射采集，使光谱仪能够成功应用于动态太阳光谱的分析研究。

Description

一种车载太阳光谱采集系统
技术领域
本发明涉及太阳光谱采集装置领域，具体为一种车载太阳光谱采集系统。
背景技术
光谱分析方法作为一种重要的分析手段，在科研、生产、质控等方面都发挥着极大的作用。光谱仪会自动快速对太阳光的某个波段进行扫描记录。事后，相关研究人员可用专用的光谱分析软件分析出这些光谱资料中的痕量气体的各种信息。光谱仪以太阳为光源，如果光谱仪发生移动，相应的太阳方位就会发生移动。现有技术的光谱仪没有相应的装置判断太阳的方位信息，因此，光谱仪在分析中不能移动，不能作为车载动态光谱分析应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种车载太阳光谱采集系统，以解决光谱仪不能作为车载动态光谱分析应用的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种车载太阳光谱采集系统，包括安装于车体上的光谱仪，其特征在于：还包括有安装于车体上的跟踪模块、反射模块、单片机，所述跟踪模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的四象限探测器，所述四象限探测器的探测面上垂直安装有镜筒，太阳光由镜筒射入四象限探测器中，由四象限探测器将光信号转化为电信号，所述反射模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的反射镜，所述单片机的输入与四象限探测器的输出连接，接收四象限探测器四个象限面源的电信号，所述单片机的输出分别与四象限探测器、反射镜的驱动电机控制端电连接，当四象限探测器四个象限面源的电信号变化时，所述单片机控制四象限探测器的驱动电机带动四象限探测器转动，直至单片机接收到的四象限探测器四个象限面源的电信号大小相同，然后单片机根据四象限探测器驱动电机的转动步数计算出太阳方位，所述单片机再向反射镜的驱动电机发送控制信号，控制反射镜按照相应的太阳方位转动以将太阳光反射至光谱仪。
所述的一种车载太阳光谱采集系统，其特征在于：所述跟踪模块包括第一水平驱动电机、第一垂直驱动电机、转台，所述第一水平驱动电机带动转台在水平面方向转动，所述第一垂直驱动电机、四象限探测器分别设置在转台上，所述第一垂直驱动电机带动四象限驱动器在竖直面方向转动，所述单片机分别与第一水平驱动电机、第一垂直驱动电机的控制端电连接。
所述的一种车载太阳光谱采集系统，其特征在于：所述反射镜模块包括第二水平驱动电机、第二垂直驱动电机、转台，所述第二水平驱动电机带动转台在水平面方向转动，所述第二垂直驱动电机、反射镜分别设置在转台上，所述第二垂直驱动电机带动反射镜在竖直面方向转动，所述单片机分别与第二水平驱动电机、第二垂直驱动电机的控制端电连接。
本发明的跟踪模块采用四像限探测器，当太阳光垂直照射的时候，四个象限面源受光强度一样，输出电流                                               
Figure 2011100220489100002DEST_PATH_IMAGE002
，本发明在四像限探测器的探测面上垂直安装一个圆筒状的镜筒，当太阳移动时由于太阳光会部分的被圆筒遮挡，这时四个象限面源输出的电流会发生变化，所以，通过
Figure 2011100220489100002DEST_PATH_IMAGE004
电流的变化，可以判断太阳的方位发送的变化情况。
本发明中，的电流信号转变成相应的电压信号，信号被AD采集后送单片机处理，单片机根据
Figure 75172DEST_PATH_IMAGE004
之间的关系，来驱动四象限探测器驱动电机转动，直至
Figure 917226DEST_PATH_IMAGE002
，然后单片机根据四象限探测器的驱动电机转动的步数，确定太阳方位信息，根据太阳方位信息来调整反射镜驱动电机的转动步数。
本发明易于实现，实现了对太阳的跟踪定位和太阳光的反射采集，使光谱仪能够成功应用于动态太阳光谱的分析研究。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图。
图2为本发明跟踪模块结构示意图。
图3为本发明反射模块结构示意图。
图4为本发明单片机连接框图。
具体实施方式
如图1、图4所示。一种车载太阳光谱采集系统，包括安装于车体1上的光谱仪2，还包括有安装于车体1上的跟踪模块、反射模块、单片机，跟踪模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的四象限探测器3，四象限探测器3的探测面上垂直安装有镜筒4，太阳光由镜筒4射入四象限探测器3中，由四象限探测器3将光信号转化为电信号，反射模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的反射镜5，单片机的输入与四象限探测器3的输出连接，接收四象限探测器3四个象限面源的电信号，单片机的输出分别与四象限探测器3、反射镜5的驱动电机控制端电连接，当四象限探测器3四个象限面源的电信号变化时，单片机控制四象限探测器3的驱动电机带动四象限探测器3转动，直至单片机接收到的四象限探测器3四个象限面源的电信号大小相同，然后单片机根据四象限探测器3驱动电机的转动步数计算出太阳方位，单片机再向反射镜5的驱动电机发送控制信号，控制反射镜5按照相应的太阳方位转动以将太阳光反射至光谱仪2。
如图2所示。跟踪模块包括第一水平驱动电机6、第一垂直驱动电机7、转台8-1，第一水平驱动电机6带动转台8-1在水平面方向转动，第一垂直驱动电机7、四象限探测器3分别设置在转台8-1上，第一垂直驱动电机7带动四象限驱动器3在竖直面方向转动，单片机分别与第一水平驱动电机6、第一垂直驱动电机7的控制端电连接。
如图3所示。反射镜模块包括第二水平驱动电机9、第二垂直驱动电机10、转台8-2，第二水平驱动电机9带动转台8-2在水平面方向转动，第二垂直驱动电机10、反射镜5分别设置在转台8-2上，第二垂直驱动电机10带动反射镜5在竖直面方向转动，单片机分别与第二水平驱动电机9、第二垂直驱动电机10的控制端电连接。
由于太阳运行轨迹不是一个平面，四像限探测器跟踪太阳，需要水平，和垂直两个方向的转动，当太阳与四像限探测器不在一个垂直面上，则第一水平驱动电机转动，直到太阳与四像限探测器在一个垂直面上；再调整第一垂直驱动电机，使太阳与四像限探测器在一个水平面。从而就可以确定太阳的方位。
单片机根据此时的太阳方位角信息，来驱动反射镜驱动电机转动，使反射镜可以把太阳光反射进光谱仪。这个方向的控制需要知道3点：1、跟踪模块与反射模块的相对位置；2、跟踪模块和反射模块的角度是多少；3、太阳相对与四像限探测器的角度信息。
跟踪模块与反射模块相对位置固定；跟踪模块与反射模块的角度已知；太阳相对四像限探测器的角度信息是通过单片机计算出来。
知道了这个关系，就可以建立车载的系统，随着车载方向的任意改变，因为四像限探测器和反射镜的相对位置固定，反射镜和光谱仪的角度也是固定不变，因此，只要知道太阳相对于四像限探测器的方位信息，就可以驱动反射镜转动，使太阳光反射进光谱仪。
本发明系统开启之后，跟踪模块因为所接收的太阳光强不一样，从而把四路光强信号转换成数字量传送给单片机，单片机输出相应的控制信号，分别控制第一水平驱动电机和第一垂直驱动电机转动，使四路太阳跟踪信号相等，此时，跟踪模块垂直于太阳照射方向。
单片机根据跟踪模块第一水平驱动电机、第一垂直驱动电机的移动步数，来计算出四象限探测器与太阳之间的夹角，进而得到反射镜与太阳之间的夹角，根据这个夹角，再控制第二水平驱动电机、第二垂直驱动电机转动，使得反射模块把太阳光反射进光谱仪中。

Claims (3)

1.一种车载太阳光谱采集系统，包括安装于车体上的光谱仪，其特征在于：还包括有安装于车体上的跟踪模块、反射模块、单片机，所述跟踪模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的四象限探测器，所述四象限探测器的探测面上垂直安装有镜筒，太阳光由镜筒射入四象限探测器中，由四象限探测器将光信号转化为电信号，所述反射模块包括由电机驱动可在水平面方向和竖直面方向转动的反射镜，所述单片机的输入与四象限探测器的输出连接，接收四象限探测器四个象限面源的电信号，所述单片机的输出分别与四象限探测器、反射镜的驱动电机控制端电连接，当四象限探测器四个象限面源的电信号变化时，所述单片机控制四象限探测器的驱动电机带动四象限探测器转动，直至单片机接收到的四象限探测器四个象限面源的电信号大小相同，然后单片机根据四象限探测器驱动电机的转动步数计算出太阳方位，所述单片机再向反射镜的驱动电机发送控制信号，控制反射镜按照相应的太阳方位转动以将太阳光反射至光谱仪。
2.根据权利要求1所述的一种车载太阳光谱采集系统，其特征在于：所述跟踪模块包括第一水平驱动电机、第一垂直驱动电机、转台，所述第一水平驱动电机带动转台在水平面方向转动，所述第一垂直驱动电机、四象限探测器分别设置在转台上，所述第一垂直驱动电机带动四象限驱动器在竖直面方向转动，所述单片机分别与第一水平驱动电机、第一垂直驱动电机的控制端电连接。
3.根据权利要求1所述的一种车载太阳光谱采集系统，其特征在于：所述反射镜模块包括第二水平驱动电机、第二垂直驱动电机、转台，所述第二水平驱动电机带动转台在水平面方向转动，所述第二垂直驱动电机、反射镜分别设置在转台上，所述第二垂直驱动电机带动反射镜在竖直面方向转动，所述单片机分别与第二水平驱动电机、第二垂直驱动电机的控制端电连接。
CN201110022048A 2011-01-20 2011-01-20 一种车载太阳光谱采集系统 Expired - Fee Related CN102156098B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110022048A CN102156098B (zh) 2011-01-20 2011-01-20 一种车载太阳光谱采集系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110022048A CN102156098B (zh) 2011-01-20 2011-01-20 一种车载太阳光谱采集系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102156098A true CN102156098A (zh) 2011-08-17
CN102156098B CN102156098B (zh) 2012-08-29

Family

ID=44437673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110022048A Expired - Fee Related CN102156098B (zh) 2011-01-20 2011-01-20 一种车载太阳光谱采集系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102156098B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103279135A (zh) * 2013-06-06 2013-09-04 国家海洋技术中心 水上光谱仪观测方向自动调整装置
CN104767538A (zh) * 2015-04-14 2015-07-08 武汉理工大学 一种航标灯信息接收装置
CN107065936A (zh) * 2017-04-10 2017-08-18 中国科学院合肥物质科学研究院 用于掩日通量遥测的太阳跟踪系统
CN113325880A (zh) * 2021-06-08 2021-08-31 中国科学院大气物理研究所 适用于运动状态下的太阳和月亮跟踪装置和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5587682A (en) * 1995-03-30 1996-12-24 Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. Four-quadrant biCMOS analog multiplier
CN1898816A (zh) * 2003-11-25 2007-01-17 默克专利有限公司 有机电致发光元件
EP1756814A1 (en) * 2004-06-01 2007-02-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Radial to focus cross talk cancellation in optical storage systems.
CN200989672Y (zh) * 2006-05-22 2007-12-12 夏秋 一种高性能太阳能装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5587682A (en) * 1995-03-30 1996-12-24 Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. Four-quadrant biCMOS analog multiplier
CN1898816A (zh) * 2003-11-25 2007-01-17 默克专利有限公司 有机电致发光元件
EP1756814A1 (en) * 2004-06-01 2007-02-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Radial to focus cross talk cancellation in optical storage systems.
CN200989672Y (zh) * 2006-05-22 2007-12-12 夏秋 一种高性能太阳能装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103279135A (zh) * 2013-06-06 2013-09-04 国家海洋技术中心 水上光谱仪观测方向自动调整装置
CN103279135B (zh) * 2013-06-06 2015-11-04 国家海洋技术中心 水上光谱仪观测方向自动调整装置
CN104767538A (zh) * 2015-04-14 2015-07-08 武汉理工大学 一种航标灯信息接收装置
CN104767538B (zh) * 2015-04-14 2017-09-29 武汉理工大学 一种航标灯信息接收装置
CN107065936A (zh) * 2017-04-10 2017-08-18 中国科学院合肥物质科学研究院 用于掩日通量遥测的太阳跟踪系统
CN113325880A (zh) * 2021-06-08 2021-08-31 中国科学院大气物理研究所 适用于运动状态下的太阳和月亮跟踪装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102156098B (zh) 2012-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1928533B (zh) 室外高光谱brdf自动测量方法
CN102156098B (zh) 一种车载太阳光谱采集系统
CN110440926B (zh) 用于动态目标测量的分时型红外偏振成像装置及方法
CN106370297B (zh) 一种高精度自动化太阳光度计
CN101539458A (zh) 全自动大气偏振模式图像获取系统及系统控制方式
CN101655391B (zh) 一种改进的白天星体探测装置
CN103676974B (zh) 基于仿生偏振光检测的太阳跟踪装置
CN102507148A (zh) 多象限光电探测器检测系统
CN102565064B (zh) 一种光谱自动化测量装置
CN107830928B (zh) 一种用于卷云光学特性测量的太阳光度计
CN103674853B (zh) 一种移动式区域大气污染气体分布遥测系统
CN102680088B (zh) 基于ccd自动跟踪的双筒多视场太阳辐射计
CN104049354A (zh) 一种自动调整激光通信望远镜方位轴与发射光轴重合的方法
CN110109229A (zh) 一种野外自动化点光源靶标装置
CN103575675A (zh) 机载多角度区域污染分布扫描探测装置
CN106840197B (zh) 一种星上高精度交叉定标系统
CN104216086B (zh) 一种航空光学遥感器的消旋系统和消旋方法
CN109029714A (zh) 一种新型多功能太阳光度计
CN102004494A (zh) 一种新型太阳光线跟踪方法及装置
CN109186770A (zh) 一种多功能半球天空偏振成像系统
CN106018306A (zh) 一种氧气吸收率测量装置及测量方法
CN104596940A (zh) 一种全天域大气偏振模式的自动测量系统
RU2579169C1 (ru) Система позиционирования и слежения за солнцем концентраторной фотоэнергоустановки
CN202939492U (zh) 一种高精度双轴太阳能跟踪系统
CN108801967A (zh) 双通带滤波器件、红外热成像探测系统及探测甲烷的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120829

Termination date: 20150120

EXPY Termination of patent right or utility model