CN105300520A - 基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪系统，包括有望远镜、光谱仪、计算机，还包括有漫反射板，漫反射板接收太阳辐射，望远镜的接收端以固定角度朝向漫反射板，且望远镜与漫反射板相对位置保持不变；太阳光照射至漫反射板时，在漫反射板周围一定范围内形成均匀的反射光，利用望远镜观测漫反射板的反射光，在保持漫反射板与望远镜相对位置不变的情况下等同于直接测量太阳直射光。本发明提出一种基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪，该系统无任何转动部件，结构简单、成本低，易于大面积推广。
Description
技术领域
本发明涉及太阳光光谱测量系统领域，具体是一种基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪系统。
背景技术
直射太阳光差分吸收光谱仪一般用于卫星数据校验，因为其测量的为直射太阳光，不需要考虑大气质量因子，因此具有测量精度高等优点。现有的直射太阳光差分吸收光谱仪一般结构如图1所示。其核心部件为太阳跟踪装置1，在太阳跟踪装置1的驱动下，望远镜2跟踪太阳并接收太阳直射光，直射光信息通过光纤3导入光谱仪4中，在光谱仪3中完成色散、数字化后被计算机5接收，计算机4利用痕量气体指纹吸收解析其柱浓度。
太阳跟踪装置结构复杂，一般由两种方法进行太阳追踪。第一种是利用算法计算太阳位置，然后转动电机进行跟踪，这种方法跟踪精度差，不能满足需求。直射太阳光差分吸收光谱仪采用第二种方法，是利用四象限对太阳进行精确定位，然后转动电机进行跟踪，这种方法精度满足需求，但结构复杂，成本高，不适应于大面积推广。
发明内容本发明的目的是提供一种基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪系统，以解决现有技术直射太阳光差分吸收光谱仪太阳跟踪装置结构复杂、成本过高、无法大面积推广的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪系统，包括有望远镜、光谱仪、计算机，所述望远镜通过光纤接入光谱仪，所述光谱仪与计算机通讯连接，其特征在于：还包括有漫反射板，所述漫反射板接收太阳辐射，所述望远镜的接收端以固定角度朝向漫反射板，且望远镜与漫反射板相对位置保持不变；太阳光照射至漫反射板时，在漫反射板周围一定范围内形成均匀的反射光，且反射光辐亮度与太阳光入射光辐亮度比例关系恒定，利用望远镜观测漫反射板的反射光，在保持漫反射板与望远镜相对位置不变的情况下等同于直接测量太阳直射光。
所述的基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪系统，其特征在于：望远镜不直接跟踪太阳测量其直射光，而是通过测量太阳照射到漫反射板上的漫反射光实现对太阳直射光的测量。
本发明原理主要是利用漫发射板在一定接收角度内，其接收辐亮度与发射辐亮度比例恒定的特点，固定测量望远镜，当太阳天顶角在0-45度之间时，测量望远镜测量到的辐亮度与太阳入射辐亮度比例关系恒定，因此，可以在无转动部件的情况下，通过漫反射板完成对太阳直射光的测量。
本发明提出一种基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪，该系统无任何转动部件，结构简单、成本低，易于大面积推广。
附图说明
图1为直射太阳光差分吸收光谱仪结构示意图。
图2为本发明基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪系统原理框图。
具体实施方式
如图2所示，基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪系统，包括有望远镜2、光谱仪4、计算机5，望远镜2通过光纤3接入光谱仪4，光谱仪4与计算机5通讯连接，还包括有漫反射板6，漫反射板6接收太阳7辐射，望远镜2的接收端以固定角度朝向漫反射板6，且望远镜2与漫反射板6相对位置保持不变；太阳光照射至漫反射板6时，在漫反射板6周围一定范围内形成均匀的反射光，且反射光辐亮度与太阳光入射光辐亮度比例关系恒定，利用望远镜2观测漫反射板6的反射光，在保持漫反射板6与望远镜2相对位置不变的情况下等同于直接测量太阳直射光。望远镜不直接跟踪太阳测量其直射光，而是通过测量太阳照射到漫反射板上的漫反射光实现对太阳直射光的测量。
本发明主要利用漫反射板特性研发。漫反射板一般用于辐射定标及辐射源传递，当入射光以一定的角度（一般要求与垂直方向夹角小于45度）照射漫反射板时，会在漫反射板周围一定范围内形成均匀的发射，且发射光辐亮度与入射光辐亮度比例关系恒定。根据这一个特性，利用漫反射板接收太阳辐射，然后利用望远镜观测漫反射板的反射光，就可以根据比例关系得到太阳辐射的辐亮度，且可以保持漫反射板与望远镜均不动，太阳光在一定范围内变化时均可以使用这种方法间接的测量其辐射亮度，等同于直接测量太阳直射光。
当太阳天顶角小于45度时，太阳7直射光照射到漫反射板6上，通过漫反射板6在周围形成均匀的辐射输出，利用固定位置的望远镜2接收漫反射光，后经光纤3传导到光谱仪4中，在光谱仪中完成光电转换、数字化后通过USB接口传递到计算机5中，在计算机中根据漫反射光与入射光固定的比例关系得到太阳直射光辐射亮度，完成测量，同时利用相关算法计算痕量气体垂直柱浓度。
Claims (2)
1.基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪系统，包括有望远镜、光谱仪、计算机，所述望远镜通过光纤接入光谱仪，所述光谱仪与计算机通讯连接，其特征在于：还包括有漫反射板，所述漫反射板接收太阳辐射，所述望远镜的接收端以固定角度朝向漫反射板，且望远镜与漫反射板相对位置保持不变；太阳光照射至漫反射板时，在漫反射板周围一定范围内形成均匀的反射光，且反射光辐亮度与太阳光入射光辐亮度比例关系恒定，利用望远镜观测漫反射板的反射光，在保持漫反射板与望远镜相对位置不变的情况下等同于直接测量太阳直射光。
2.根据权利要求1所述的基于漫反射板的直射太阳光差分吸收光谱仪系统，其特征在于：望远镜不直接跟踪太阳测量其直射光，而是通过测量太阳照射到漫反射板上的漫反射光实现对太阳直射光的测量。
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