CN109682466A - 一种可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪及方法；包括兼做壳体的基座、内嵌在基座上的圆底盘、半圆形遮阳环带，以及位于在基座内的控制器；半圆形遮阳环带的两端分别对称固定在圆底盘的边缘；圆底盘上开设有数个结构相同的通光圆孔，在各通光圆孔的下方均对应设有一个光辐照度探头；光辐照度探头与主控制器连接；光辐照度探头将各其采集的照度数据传递给控制器，并通过基座上的数据接口输出。本测量仪各个光辐照度探头采集当前时间当前位置环境的光照参数等，控制器自动采集、处理、输出光辐射量，无需手动设置，不仅有效解决家用难以安装的问题，还具有技术手段简便易行等优点，可应用在狭窄的地区上。
Description
技术领域
本发明涉及辐射测量仪，尤其涉及一种可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪及方法。
背景技术
太阳辐射直接影响着建筑物的热量获取和建筑物采光设计，不同形式的太阳能利用与太阳辐射息息相关，因此建筑师在建筑方案规划时离不开太阳辐射数据。
太阳总辐射是地表面某一观测点水平面上接收太阳的直射辐射与太阳散射辐射的总和。随着监测技术的发展，目前太阳总辐射测量仪器的种类繁多，大部分测量仪都具有测量太阳直射辐射和太阳散射辐射的功能，测量原理均是先分别测量太阳直射散射辐射量再取总和，因此存在相对体积较大、成本较高、因带有许多活动零件而携带不方便的不足。
太阳总辐射测量仪大多应用于分析气候的变化趋势，让使用者及时了解当前气候的变化从而做出反应，但由于受限于场地的条件，某些狭窄地区难以安装家用的太阳辐射测量仪。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪及方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪，包括兼做壳体的基座4、内嵌在基座4上的圆底盘2、半圆形遮阳环带1，以及位于在基座4内的控制器；
所述半圆形遮阳环带1的两端分别对称固定在圆底盘2的边缘；
所述圆底盘2上开设有数个结构相同的通光圆孔5，在各通光圆孔5的下方均对应设有一个光辐照度探头3；
所述光辐照度探头3与控制器连接；光辐照度探头3将各其采集的照度数据传递给控制器，并通过基座4上的数据接口6输出。
所述半圆形遮阳环带1的中部，沿弧线方向V型岔开，分成两条间隔对称的支环带；这两条支环带的顶部呈对称的矩形波状对耳。
所述控制器包括主控制单元、数字信号处理单元和数据输出单元；
所述主控制单元包括分频模块、定时器模块和PWM信号发生模块，其中，分频模块用于将系统时钟进行分频后输出给PWM信号发生模块；所述PWM信号发生模块用于输出光辐照度探头3的控制信号；所述定时器模块用于记录测量辐射量的时刻和持续时间；
所述数字信号处理单元用于对不同光辐照度探头3收集的辐射量的周期进行平均，并对各周期值再进行大小比较；数据输出单元用于输出光辐照度探头3收集的光辐射量的最大值。
所述通光圆孔5的数量为七个，各通光圆孔5的下方均对应设有一个光辐照度探头3。
所述基座4上设有一半球形透明玻璃罩7，所述圆底盘2和半圆形遮阳环带1位于其内。
一种可同时测量太阳总辐射和散射辐射的方法，包括如下步骤：
将测量仪基座4水平放置，使圆底盘2保持水平；太阳光通过半圆形遮阳环带1的两条支环带及矩形波状对耳，投射到圆底盘2表面，使圆底盘2表面至少有一个通光圆孔5有太阳光照射；七个光辐照度探头3采集当前时间当前位置环境的光照参数，并根据定时器模块在一个设定时间段内以相同的周期分别收集对应七个通光圆孔5射进的光辐射量；数字信号处理单元在根据该设定时间段内分别对七个光辐照度探头3收集的辐射量进行取周期平均并比较大小，输出其中的最大值作为太阳总辐射量，并通过数据输出单元的数据接口6输出到上位机显示。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明半圆形遮阳环带1的中部，沿弧线方向V型岔开，分成两条间隔对称的支环带；这两条支环带的顶部呈对称的矩形波状对耳，通过巧妙的遮阳环1设计，使不管太阳光从什么方向射入，圆底盘2至少有一个圆孔5会受到太阳直射光，且通过对比七个光辐照度探头采集的辐射量，最高值可认为是当前太阳总辐和射散射辐射值，该方式简化测量过程。
本发明测量仪，太阳光通过半圆形遮阳环带1的两条支环带及矩形波状对耳，投射到圆底盘2表面，使圆底盘2表面至少有一个通光圆孔5有太阳光照射；各个光辐照度探头3采集当前时间当前位置环境的光照参数等，控制器自动采集、处理、输出光辐射量，无需手动设置，不仅有效解决家用难以安装的问题，还具有技术手段简便易行等优点，可应用在狭窄的地区上。
附图说明
图1为本发明可同时测量太阳总辐射散射和辐射的测量仪结构示意图。
图2为图1的侧视示意图。
图3为本发明测试流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1-3所示。本发明公开了一种可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪，包括兼做壳体的基座4、内嵌在基座4上的圆底盘2、半圆形遮阳环带1(不透光材质)，以及位于在基座4内的控制器；
所述半圆形遮阳环带1的两端分别对称固定在圆底盘2的边缘；
所述圆底盘2上开设有数个结构相同的通光圆孔5，在各通光圆孔5的下方均对应设有一个光辐照度探头3(采用太阳辐射传感器)；
所述光辐照度探头3与控制器连接；光辐照度探头3将各其采集的照度数据传递给控制器，并通过基座4上的数据接口6输出。
所述半圆形遮阳环带1的中部，沿弧线方向V型岔开，分成两条间隔对称的支环带；这两条支环带的顶部呈对称的矩形波状对耳。该矩形波状对耳结构的巧妙设计，使不管太阳光从什么方向射入，圆底盘2上至少有一个通光圆孔5会受到太阳直射光。
所述控制器包括主控制单元(采用STM32芯片)、数字信号处理单元(采用AD/DA转换模块)和数据输出单元(采用HC-05蓝牙串口模块或STM自带的USB模块)。
所述主控制单元包括分频模块、定时器模块和PWM信号发生模块，其中，分频模块用于将系统时钟进行分频后输出给PWM信号发生模块；所述PWM信号发生模块用于输出光辐照度探头3的控制信号；所述定时器模块用于记录测量辐射量的时刻和持续时间；
所述数字信号处理单元用于对不同光辐照度探头3收集的辐射量的周期进行平均，并对各周期值再进行大小比较；数据输出单元用于输出光辐照度探头3收集的光辐射量的最大值。
PWM信号发生模块产生七路PWM信号，各路PWM信号的周期和占空比相同；PWM信号高低电平触发光辐照度探头3的驱动。
数据输出单元可通过数据接口6有线传输，或者通过蓝牙串口模块或者通过wifi模块无线传输。
所述通光圆孔5的数量为七个，各通光圆孔5的下方均对应设有一个光辐照度探头3。
所述基座4上设有一半球形透明玻璃罩7，所述圆底盘2和半圆形遮阳环带1位于其内。
本发明同时测量太阳总辐射和散射辐射的方法如下：
将测量仪基座4水平放置，使圆底盘2保持水平；太阳光通过半圆形遮阳环带1的两条支环带及矩形波状对耳，投射到圆底盘2表面，使圆底盘2表面至少有一个通光圆孔5有太阳光照射；七个光辐照度探头3采集当前时间当前位置环境的光照参数，并根据定时器模块在一个设定时间段内以相同的周期分别收集对应七个通光圆孔5射进的光辐射量；数字信号处理单元在根据该设定时间段内分别对七个光辐照度探头3收集的辐射量进行取周期平均并比较大小，输出其中的最大值作为太阳总辐射量，并通过数据输出单元的数据接口6输出到上位机显示。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪，其特征在于：包括兼做壳体的基座(4)、内嵌在基座(4)上的圆底盘(2)、半圆形遮阳环带(1)，以及位于在基座(4)内的控制器；
所述半圆形遮阳环带(1)的两端分别对称固定在圆底盘(2)的边缘；
所述圆底盘(2)上开设有数个结构相同的通光圆孔(5)，在各通光圆孔(5)的下方均对应设有一个光辐照度探头(3)；
所述光辐照度探头(3)与控制器连接；光辐照度探头(3)将各其采集的照度数据传递给控制器，并通过基座(4)上的数据接口(6)输出。
2.根据权利要求1所述可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪，其特征在于：所述半圆形遮阳环带(1)的中部，沿弧线方向V型岔开，分成两条间隔对称的支环带；这两条支环带的顶部呈对称的矩形波状对耳。
3.根据权利要求2所述可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪，其特征在于：所述控制器包括主控制单元、数字信号处理单元和数据输出单元；
所述主控制单元包括分频模块、定时器模块和PWM信号发生模块，其中，分频模块用于将系统时钟进行分频后输出给PWM信号发生模块；所述PWM信号发生模块用于输出光辐照度探头(3)的控制信号；所述定时器模块用于记录测量辐射量的时刻和持续时间；
所述数字信号处理单元用于对不同光辐照度探头(3)收集的辐射量的周期进行平均，并对各周期值再进行大小比较；数据输出单元用于输出光辐照度探头(3)收集的光辐射量的最大值。
4.根据权利要求3所述可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪，其特征在于：所述通光圆孔(5)的数量为七个，各通光圆孔(5)的下方均对应设有一个光辐照度探头(3)。
5.根据权利要求4所述可同时测量太阳总辐射和散射辐射的测量仪，其特征在于：所述基座(4)上设有一半球形透明玻璃罩(7)，所述圆底盘(2)和半圆形遮阳环带(1)位于其内。
6.一种可同时测量太阳总辐射和散射辐射的方法，其特征在于包括如下步骤：
将测量仪基座(4)水平放置，使圆底盘(2)保持水平；太阳光通过半圆形遮阳环带(1)的两条支环带及矩形波状对耳，投射到圆底盘(2)表面，使圆底盘(2)表面至少有一个通光圆孔(5)有太阳光照射；七个光辐照度探头(3)采集当前时间当前位置环境的光照参数，并根据定时器模块在一个设定时间段内以相同的周期分别收集对应七个通光圆孔(5)射进的光辐射量；数字信号处理单元在根据该设定时间段内分别对七个光辐照度探头(3)收集的辐射量进行取周期平均并比较大小，输出其中的最大值作为太阳总辐射量，并通过数据输出单元的数据接口(6)输出到上位机显示。
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