CN102353884B - 模拟太阳移动蒙气差校正测试led光源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，包括固定盘、水平转盘、用于控制水平转盘水平转动以模拟太阳方位角变化的水平驱动器、垂直转轨、用于控制垂直转轨垂直转动模拟太阳俯仰角变化的垂直驱动器、模拟LED光源装置、太阳方位传感器和用于模拟天气气象条件的大气环境模拟器，其中，固定盘和水平转盘光滑转动连接，垂直转轨及垂直驱动器设置于水平转盘上，模拟LED光源装置设置于垂直转轨上，水平驱动器设置于所述固定盘上；模拟LED光源装置和太阳方位传感器之间的距离可移动调节，用于模拟日地距离及蒙气差引起的太阳视觉大小的变化。本发明逼真地模拟太阳实际运行的状态，具有测量方便、精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置。
背景技术
目前的太阳模拟光源多用于频谱和辐照测试，光源以氙灯为主，采用大面积均匀照明；用于对太阳能电池板组件等太阳光电器件及相应的传感器进行光电转换的参数及效率测试。以上光源系统具有技术成熟，产品系列比较齐全，照射比较均匀，光功率可以比较高，稳定性较好，同时还可以模拟太阳的发光色温等优点。
与此同时，上述系统在另一方面也存在一定的局限，无法更逼真地模拟太阳实际运行的状态：首先为光源无法实时移动和亮度一般不能变换，其次光源形状不是太阳的圆形且与观测点的距离不可随时调整，再有不能模拟大气的一些环境条件如蒙气差、气凝胶透明度、云雾等。
作为光源检测太阳方位传感器的精度时，凸显了以上的不足，由此也造成测量的困难。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种通过改进设计等方法手段，实现从光源亮度、光源距离、发光体形状、气候条件等多方面的更具体功能模拟的模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置。
为实现上述目的，本发明模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，包括固定盘、水平转盘、用于控制水平转盘水平转动以模拟太阳方位角变化的水平驱动器、垂直转轨、用于控制垂直转轨垂直转动模拟太阳俯仰角变化的垂直驱动器、模拟LED光源装置、太阳方位传感器和用于模拟天气气象条件的大气环境模拟器，其中，固定盘和水平转盘光滑转动连接，垂直转轨及垂直驱动器设置于水平转盘上，模拟LED光源装置设置于垂直转轨上，水平驱动器设置于所述固定盘上；模拟LED光源装置和太阳方位传感器之间的距离可移动调节，用于模拟日地距离及蒙气差引起的太阳视觉大小的变化。
进一步，所述太阳方位传感器、所述大气环境模拟器均设置于所述固定盘上。
进一步，所述固定盘、水平转盘、垂直转轨、模拟LED光源装置、太阳方位传感器、大气环境模拟器、水平驱动器和垂直驱动器的机械尺寸根据地球、太阳的实际几何尺寸、比例、形状、相互位置及运动关系确定。
进一步，所述固定盘的下部设置有固定支撑用支架。
进一步，所述水平转盘为圆盘结构。
进一步，所述垂直转轨为车轮结构。
进一步，所述模拟LED光源装置内部包含移动圆形发光体，柱筒形空腔结构和控制器，圆形发光体位于柱筒形空腔结构内并与其连接，控制器控制移动圆形发光体的发光强度，并控制其在柱筒形空腔结构中心轴线上运动定位。
进一步，所述圆形发光体的圆心在所述柱筒形空腔结构中心轴线上。
进一步，所述水平转盘与所述垂直转轨各自独立转动，其转动轴彼此相互垂直且相交，交点处设置在所述太阳方位传感器的位置处，同时所述交点还处于所述柱筒形空腔结构中心轴线上。
进一步，所述大气环境模拟器在所述固定盘上的位置能够移动，可受控喷出模拟天气气象条件的气体。
本发明逼真地模拟太阳实际运行的状态，光源可以实时移动、亮度可以调节，光源与观测点的距离可随时调整，还能模拟大气的一些环境条件如蒙气差、气凝胶透明度、云雾等，其具有测量方便、精度高等优点。
附图说明
图1为模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置结构俯视示意图；
图2为模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置结构侧视截面示意；
图3为模拟LED光源装置结构示意图。
具体实施方式
工作原理：在地球上观测到的太阳运动是一个两维的运动，除了其大小、颜色、亮度的变化，位置可由两个角度确定，即方位角和俯仰角。而影响所观测太阳大小、颜色、亮度的因素除了两个角度外还包括：日地距离、大气湿度、蒙气差、气凝胶及透明度等，其中太阳观测图像大小主要取决于日地距离和蒙气差。本装置通过改变光源与观测点的距离、光源对观测点的方位角和俯仰角等方法，用控制数据模拟实际的自然条件，通过比对太阳方位传感器的信号输出，达到对太阳方位传感器的精度进行验证的目的。此外对于太阳发光的圆形外形、大气有云雾时的透明度都进行相关模拟，尽量接近实际情况。
如图1至图3所示，本发明模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，具有以下结构：
1、固定盘及支架连接结构：固定盘1和支架9连接，负责固定、支撑整个装置重量。可采用焊接、螺丝法兰连接等方式。
2、固定盘连接结构：固定盘1和水平转盘2光滑转动连接，水平驱动器7固定于固定盘1。
3、水平垂直连接结构：水平转盘2与垂直转轨3光滑转动连接，垂直驱动器8固定于水平转盘2。
4、垂直转轨传感器连接结构：垂直转轨3与太阳方位传感器5固定连接。
5、发光体连接结构：圆形发光体位于所述柱筒形空腔结构内并与其采用光滑连接，由步进电机控制可连续直线运动。以上连接方式可采用焊接、螺丝法兰连接等方式。
其中，水平转盘2为圆盘结构，由水平驱动器7控制转动、定位。垂直转轨3为车轮结构，由垂直驱动器8控制转动、定位。水平转盘2与垂直转轨3可各自独立转动，转动轴彼此相互垂直且相交，交点处设置在太阳方位传感器5的位置处，同时交点还处于所述柱筒形空腔结构中心轴线14上。
模拟LED光源装置4内部包含移动圆形发光体13、柱筒形空腔结构11和控制器12。圆形发光体13位于柱筒形空腔结构11内并与其连接，由控制器12控制其发光强度并可在柱筒形空腔结构中心轴线14上运动定位。圆形发光体13的圆心也在柱筒形空腔结构中心轴线14上。模拟LED光源装置4中各个部件的具体尺寸由系统几何及位置参数确定。大气环境模拟器6在固定盘1上的位置可移动，可受控喷出干冰等模拟天气气象条件的气体。
固定盘1、水平转盘2、垂直转轨3、模拟LED光源装置4、太阳方位传感器5、大气环境模拟器6、水平驱动器7和垂直驱动器8的机械尺寸根据地球、太阳的实际几何尺寸、比例、形状、相互位置及运动关系确定。
工作时，首先使装置进入启动状态，将太阳空间运动轨迹的计算设计程序由计算控制系统(图中未示)发指令分别传送给水平驱动器7、垂直驱动器8、控制器12、大气环境模拟器6。接到指令后，水平驱动器7控制水平转盘2水平转动模拟太阳方位角变化；垂直驱动器8控制垂直转轨3垂直转动模拟太阳俯仰角变化；控制器12控制模拟LED光源装置4中的移动圆形发光体13沿筒形空腔结构中心轴线14运动，调节移动圆形发光体13与太阳方位传感器5之间的距离，模拟日地距离及蒙气差引起的太阳视觉大小的变化；大气环境模拟器6受控喷出干冰等气体模拟云雾等天气气象条件。
以上控制动作均独立进行，计算机电脑系统协调指挥控制系统，控制系统控制相应部件装置形成互不干扰的整体联动，同时，将从太阳方位传感器5采集的数据传回计算机电脑系统进行比对。
Claims (1)
1. 模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，其特征在于，该装置包括固定盘、水平转盘、用于控制水平转盘水平转动以模拟太阳方位角变化的水平驱动器、垂直转轨、用于控制垂直转轨垂直转动模拟太阳俯仰角变化的垂直驱动器、模拟LED光源装置、太阳方位传感器和用于模拟天气气象条件的大气环境模拟器，其中，固定盘和水平转盘光滑转动连接，垂直转轨及垂直驱动器设置于水平转盘上，模拟LED光源装置设置于垂直转轨上，水平驱动器设置于所述固定盘上；模拟LED光源装置和太阳方位传感器之间的距离可移动调节，用于模拟日地距离及蒙气差引起的太阳视觉大小的变化；所述模拟LED光源装置内部包含移动圆形发光体，柱筒形空腔结构和控制器，圆形发光体位于柱筒形空腔结构内并与其连接，控制器控制移动圆形发光体的发光强度，并控制其在柱筒形空腔结构中心轴线上运动定位。
2、 如权利要求1所述的模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，其特征在于，所述太阳方位传感器、所述大气环境模拟器均设置于所述固定盘上。
3、 如权利要求2所述的模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，其特征在于，所述固定盘、水平转盘、垂直转轨、模拟LED光源装置、太阳方位传感器、大气环境模拟器、水平驱动器和垂直驱动器的机械尺寸根据地球、太阳的实际几何尺寸、比例、形状、相互位置及运动关系确定。
4、 如权利要求3所述的模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，其特征在于，所述固定盘的下部设置有固定支撑用支架。
5、 如权利要求4所述的模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，其特征在于，所述水平转盘为圆盘结构。
6、 如权利要求4所述的模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，其特征在于，所述垂直转轨为车轮结构。
7、 如权利要求1所述的模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，其特征在于，所述圆形发光体的圆心在所述柱筒形空腔结构中心轴线上。
8、 如权利要求1所述的模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，其特征在于，所述水平转盘与所述垂直转轨各自独立转动，其转动轴彼此相互垂直且相交，交点处设置在所述太阳方位传感器的位置处，同时所述交点还处于所述柱筒形空腔结构中心轴线上。
9、 如权利要求1所述的模拟太阳移动蒙气差校正测试LED光源装置，其特征在于，所述大气环境模拟器在所述固定盘上的位置能够移动，可受控喷出模拟天气气象条件的气体。
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