CN116324346A - 辐照测量计和组装辐照测量计的方法 - Google Patents

辐照测量计和组装辐照测量计的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种辐照测量计和一种组装辐照测量计的方法。所述辐照测量计包括辐照测量计壳体(4)和至少一个辐射传感器(2)；其中，所述至少一个辐射传感器(2)与所述辐照测量计壳体(4)电隔离并且通过至少一个支撑元件(42)热联接到所述辐照测量计壳体(4)，其中，所述支撑元件(42)连接到所述辐照测量计壳体(4)并且被配置为支撑所述至少一个辐射传感器(2)。

Description

辐照测量计和组装辐照测量计的方法
技术领域
本发明涉及一种辐照测量计和一种组装辐照测量计的方法。
背景技术
辐照测量计是检测入射于表面上的辐射量(例如太阳辐照量)的测量仪器。
根据辐照测量的工作原理，辐照测量计可以分为两种不同的类别，即，基于热电堆的传感器辐照测量计和基于硅半导体的辐照测量计。
关于基于热电堆的传感器辐照测量计，由传感器测量辐照度，该传感器基于热电堆并且被设计为从约180°视场角测量辐射通量密度的基本宽带。基于热电堆的传感器布置在透明穹顶(特别是由玻璃制成的穹顶)的下方，由玻璃制成的穹顶将光谱响应限制在约190纳米至约4000纳米，特别是从约300纳米至约2800纳米，同时基本保持约1 80°视场。同时，玻璃穹顶具有保护基于热电堆的传感器免受外部环境影响的功能。
辐照测量计可以与其他系统(诸如其他太阳模拟器、光伏系统和气象站)结合使用。在这些系统中，由辐照测量计测量的辐射用于确定系统的其他参数和/或性能，例如光伏模块有效功率。因此，辐照测量计的测量精度是这种测量仪器的一个最突出的方面。特别地，在记录了百分比的多个部分随年份的变化的气候应用中，辐照测量计的测量精度是更加突出的方面。
在使用过程中，辐照测量计的穹顶可能被露或霜层覆盖，特别是在一天的最初几个小时，就在日出之前。露或霜层可能潜在地阻止大量的辐射到达基于热电堆的传感器。另外，霜或露层还可以在与基于热电堆的传感器相反的方向上反射大量的辐射。因此，在存在露或霜的情况下，由辐照测量计测得的辐照度(例如太阳辐照度)可能不对应于在不存在露/霜层的情况下可以测得的有效辐照度。因此，为了准确地测量入射辐射，辐照测量计响应不应该受霜或露的影响。
为了防止形成露或霜层，已知的辐照测量计被加热。具体地，已知的辐照测量计通常被加热并同时通风，以便对穹顶进行除霜，从而实现辐照度(例如太阳辐照度)的更精确的测量。该加热特别是由靠近加热元件布置的电风扇来执行的。电风扇被配置为使热空气流在辐照测量计主体上方扩散，并且特别地在穹顶上方的腔体中扩散。由风扇扩散的热空气流对玻璃穹顶进行除霜。
加热/通风单元的使用可能导致辐照测量计中的温度偏移。换句话说，由传感器测得的温度可能大于在没有额外加热的情况下可以测得的有效温度。因此，由额外的加热导致的温度偏移可以显著地降低测量精度。此外，也不执行辐射传感器(基于热电堆的传感器)的直接加热，因为可能产生热偏移信号。
因此，需要经加热的辐照测量计，其中，可以有效地去除可能覆盖穹顶外表面的露或霜层，而不影响辐照测量计的测量精度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于以高精度测量辐照度的辐照测量计。特别地，本发明的一个目的是提供一种经加热的辐照测量计，该辐照测量计的测量精度不受天气条件(例如由于形成露或霜层)的影响。
在独立权利要求中阐述了根据本发明的该目的的实现。本发明的进一步发展是从属权利要求的主题。
根据一方面，提供了一种辐照测量计，所述辐照测量计包括：辐照测量计壳体；以及至少一个辐射传感器；其中，所述至少一个辐射传感器与所述辐照测量计壳体电隔离并且通过至少一个支撑元件热联接到所述辐照测量计壳体，其中，所述支撑元件连接到所述辐照测量计壳体并且被配置为支撑所述至少一个辐射传感器。
特别地，由辐射传感器测量到的辐射可以包括电磁波谱中的任何类型的辐射，包括紫外线(UV)、可见光和红外线光谱(IR)中的辐射，并且特别地可以包括太阳辐射。
具体地，可以在不影响测量精度的情况下直接加热辐照测量计。换句话说，在不会不利地影响由(一个或多个)辐射传感器执行的辐照度测量的情况下，可以加热辐照测量计壳体和穹顶。更具体地，该辐照测量计对诸如露和/或霜的不利气象条件显著地不敏感。
特别地，支撑元件包括陶瓷材料或者至少部分地由陶瓷材料制成，以实现电隔离。
具体地，陶瓷材料增强辐射传感器和辐照测量计壳体之间的热连接，同时将辐射传感器与该壳体电隔离。此外，陶瓷材料使得辐照测量计对电干扰基本上不敏感。
特别地，支撑元件包括印刷电路板或者是印刷电路板，特别地其中，印刷电路板热联接到至少一个辐射传感器。具体地，印刷电路板的(一个或多个)电气和/或电子部件可以通过同一个印刷电路板(支撑元件)热联接到至少一个辐射传感器。通常，如果辐射传感器是微型热电堆，则在印刷电路板上存在板载式热敏电阻(温度传感器)。因此，可以改善印刷电路板的板载式热敏电阻与辐射传感器(基于热电堆的传感器)之间的热联接。
特别地，所述至少一个辐射传感器可以包括基于热电堆的传感器。
更特别地，所述辐照测量计还可以包括至少一个漫射器，所述至少一个漫射器被配置为将所述辐照测量计外部的光漫射在所述至少一个辐射传感器的接收表面上。
特别地，所述辐照测量计还可以包括辐射传感器壳体，其中，所述至少一个辐射传感器被包括于所述辐射传感器壳体中，并且其中，所述支撑元件被配置为支撑所述辐射传感器壳体。
特别地，所述辐照测量计还可以包括穹顶，其中，所述穹顶连接到所述辐照测量计壳体，使得所述穹顶和所述辐照测量计壳体热联接。
特别地，所述辐照测量计还可以包括对中元件，所述对中元件连接到所述至少一个辐射传感器和所述辐照测量计壳体，其中，所述对中元件被配置为使所述至少一个辐射传感器相对于所述辐照测量计的所述穹顶的纵向轴线和/或相对于所述至少一个漫射器的纵向轴线对中。
更特别地，所述对中元件可以被配置为将所述至少一个辐射传感器与所述辐照测量计壳体电隔离。
特别地，所述对中元件包括弹性材料特别是聚合物材料或者至少部分地由弹性材料特别是聚合物材料制成。
更特别地，所述对中元件包括：支撑部分，其被配置为包围所述至少一个辐射传感器；以及基部部分，其被配置为接触所述支撑元件的表面。
更特别地，所述辐照测量计还可以包括至少一个加热元件，其中，所述加热元件被布置为特别地通过接触来加热所述辐照测量计壳体。
具体地，被布置为(通过接触)加热所述辐照测量计壳体的所述加热元件允许对所述辐照测量计穹顶进行除霜，这使得所述辐照测量计穹顶没有冰、露和/或霜。
特别地，所述至少一个加热元件包括布置在所述辐照测量计壳体的内腔中的至少一个导热箔。
具体地，至少一个导热箔优化了辐射传感器和辐照测量计壳体之间的热连接，同时将所述辐射传感器与辐照测量计壳体电隔离。
根据特定实施例，提供了一种组装辐照测量计的方法。所述方法包括：提供辐照测量计壳体；以及将至少一个辐射传感器安装到所述辐照测量计壳体，使得所述至少一个辐射传感器与所述辐照测量计壳体电隔离，并且借助于被配置为支撑所述至少一个辐射传感器的至少一个支撑元件热联接到所述辐照测量计壳体。
特别地，所述支撑元件包括陶瓷材料或者至少部分地由陶瓷材料制成，和/或其中，所述支撑元件包括印刷电路板或者是印刷电路板，特别地其中，所述印刷电路板热联接到所述至少一个辐射传感器。
附图说明
在阅读以下详细说明和附图时，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得更加明显。应该理解的是，即使分别描述了实施例，这些实施例的单个特征也可以组合到附加的实施例中。
图1是根据本发明的一方面的辐照测量计的轴测分解图；
图2是图1所示的辐照测量计的一部分的轴测组装图；
图3是根据图2的辐照测量计的平面图；
图4是图3所示的辐照测量计的剖视图；
图5是根据本发明的一方面的辐照测量计的轴测分解图。
具体实施方式
参考上述附图，整体上用附图标记100表示根据本公开内容的辐照测量计。
参考图1，整体上用附图标记100表示根据本公开内容的辐照测量计。辐照测量计100包括穹顶1。穹顶1可以是辐照测量计100的外穹顶。换句话说，当安装在辐照测量计100上时，穹顶1可以形成辐照测量计100的最外侧穹顶1。如果穹顶1是辐照测量计100的外侧透明穹顶1，则穹顶1的外表面11基本上面向辐照测量计100外部的环境13。相反，穹顶1的内表面12基本上包围腔体10。特别地，腔体10是穹顶1下方的空气腔体。因此，穹顶1的内表面12基本上面向腔体10。该腔体10基本上对应于穹顶1的内表面12下方的空间。特别地，腔体10具有基本上与穹顶1的内表面12的包围腔体10的形状互补的形状。腔体10可以具有基本上半球形形状并且包括具有基本上圆形形状的底部开口。
穹顶1可以包括边缘14，该边缘14可以是基本上形成穹顶1的边缘的周边边缘。边缘14可以具有基本上环形表面。特别地，外半径(即，外表面11的半径)和内半径(即，内表面12的半径)之间的差基本上对应于穹顶1的厚度。
穹顶1对于辐射(例如，太阳光)是至少部分透明的。特别地，辐射可以是太阳辐射。特别地，穹顶1被配置为将光谱响应限制在约190纳米至约4000纳米(nm)，具体地从约300纳米至约2800纳米(nm)，同时特别基本上保持180°视场。穹顶1的透明度可以特别地使得相关光谱范围内的入射辐射(例如太阳辐射或光)的至少约60％(更特别地至少约70％)可以通过。换句话说，穹顶1被配置为允许辐射光谱的至少一部分从外部环境13透射通过外表面11，通过形成穹顶1的材料，并且通过内表面12而进入腔体10中。在腔体10中，可以测量该辐射，如将在下文中更详细地描述的。
穹顶1可以由允许辐射(特别是太阳辐射或光)透射通过的任何合适的至少部分透明的材料制成。特别地，穹顶1可以由具有这样的物理/化学特性的任何材料制成，以便物理地保护辐照测量计100的测量表面，同时对于(大部分)光是透明的(例如，对于辐照测量计100意图检测的辐射(例如太阳辐射)的光谱至少部分透明)。例如，穹顶1可以由玻璃、石英或蓝宝石制成。可替代地，穹顶1可以由透明的热塑性聚合材料(即，也被称为丙烯酸、丙烯酸玻璃、或有机玻璃的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))制成。
如图1和图4所示，辐照测量计100包括至少一个辐射传感器2。特别地，辐照测量计100可以包括一个或多个辐射传感器2。辐射传感器2是被配置为测量照射辐照测量计100的辐射(特别是太阳辐射)的测量传感器。特别地，由至少一个辐射传感器2测量到的辐射可以包括电磁波谱中的任何类型的辐射，包括紫外线(UV)、可见光和红外线光谱(IR)中的辐射，并且更具体地可以包括太阳辐射。
特别地，辐射传感器2包括接收表面20。特别地，辐射传感器2被布置为使得辐照测量计100外部的辐射照射在接收表面20上。特别地，照射辐照测量计100的辐射至少部分地透射通过穹顶1和/或通过至少一个漫射器3漫射在辐射传感器2的接收表面20上或朝向辐射传感器2的接收表面20漫射。漫射器3具体地被布置为将穿过穹顶1的辐射漫射在辐射传感器2的接收表面20上。特别地，辐射传感器2和漫射器3可以彼此堆叠，特别是在它们之间存在距离或气隙。如图4所示，辐射传感器2包括相反的第二(底)表面21。
辐射传感器2可以是基于热电堆的传感器或者包括基于热电堆的传感器。基于热电堆的传感器2可以基于特别适合于具体地从基本上180°视场角测量辐射通量密度的宽带的热电堆。热电堆具体地是将热能转换成电能的电子器件，并且包括串联或并联连接的若干热电偶。当热电堆的不同金属或热电偶暴露于温差下时，热电堆按照产生电压的热电效应的原理来工作。热电偶通过测量从它们的结点到测量热电偶输出电压的点的温度差来操作。一旦由多于一种的金属构成闭合回路并且在结点与从一种金属到另一种金属的转变点之间存在温度差，就会产生电流，如同在不同温度下由结点之间的电势差产生电流一样。换句话说，本公开内容的辐照测量计100可以特别是热电堆辐照测量计(也称为热电辐照测量计)。
具体地，热电堆辐照测量计特别地检测具有基本平坦的光谱灵敏度的约300nm至约2800nm的光。具体地，如果辐射传感器2是基于热电堆的传感器，则接收表面20基本上对应于黑色涂层或者包括黑色涂层，该黑色涂层吸收照射在其上的(特别是全部)辐射(例如太阳辐射或经修改的太阳辐射，该经修改的太阳辐射的例如光谱成分被其前方的光学元件(诸如穹顶1和/或漫射器3)修改)。热电偶的有源(热)结点位于黑色涂层表面下方(或与黑色涂层表面对应或相邻)，并且被从黑色涂层吸收的辐射加热。热电偶的无源(冷)结点被(特别是完全)保护免受辐射并与辐照测量计壳体4热接触，辐照测量计壳体4特别地用作散热器。特别地，热电偶的无源(冷)结与辐射传感器壳体23接触，辐射传感器壳体23可以与辐照测量计壳体热接触，以便将热量基本上散逸到或散逸通过辐照测量计壳体。这有利地减少或防止了当测量荫凉处的温度时的变黄或衰减所引起的任何改变并因此损害辐照测量计100对辐照度的测量。
辐射传感器2可以位于辐射传感器壳体23中。辐射传感器壳体23可以设置有窗口22，该窗口22允许辐射传感器2的接收表面20露出。辐射传感器壳体23可以具有腔体，该腔体被配置为整体地至少部分地容纳辐射传感器2。换句话说，辐射传感器2可以被包括于辐射传感器壳体23中。
壳体23具体地可以是TO(晶体管轮廓)壳体：特别地，辐射传感器2的壳体23可以包括金属或者由金属制成。更具体地，壳体23的金属材料可以是热和电导体。
壳体23的窗口22可以被布置为基本上面向在其底侧的辐射传感器2的接收表面20但不直接接触辐射传感器2的接收表面20。特别地，在接收表面20和窗口22之间可以存在间隙，以便防止可能降低传感器性能的热泄漏。壳体23的窗口22可以被布置为基本上面向在其上侧的漫射器3的第二(底)表面32但不直接接触漫射器3的第二(底)表面32。特别地，在漫射器3的第二(底)表面32与窗口22之间可以存在间隙。换句话说，壳体23的窗口22可以基本上布置在漫射器3的第二(底)表面32和辐射传感器2的接收表面20之间，但不与漫射器3的第二(底)表面32和辐射传感器2的接收表面20接触。
壳体23的窗口22对于辐射(光)是至少部分地透明的。特别地，壳体23的窗口22可以具有透明度，使得相关光谱范围内的入射辐射(例如太阳辐射或光)的至少约60％(更特别地至少约70％)可以从窗口22通过。如果辐射传感器2位于壳体23中，则辐射传感器2的第二表面21对应于壳体23的底表面。辐射传感器2的壳体23可以包括导热材料(例如金属材料)或者由导热材料(例如金属材料)制成。更特别地，壳体23的金属可以是铝、铝合金、钢或钢合金。
如图1至图4所示，辐照测量计100包括至少一个漫射器3。特别地，辐照测量计100可以包括一个或多个漫射器3。漫射器3被配置为使从辐照测量计100外部通过穹顶1的辐射(光)朝向辐射传感器2的接收表面20漫射。因此，可以由辐射传感器2测量照射辐射传感器2(特别是基于热电堆的传感器2)的接收表面20的辐射。
漫射器3是光学元件，该光学元件具有基本上面向穹顶1的腔体10的入射第一或顶表面31，特别是当漫射器3安装在辐照测量计100上时。换句话说，漫射器3被布置为使得入射表面31在腔体10中基本上面向穹顶1的内表面12。特别地，漫射器3可以位于设置在辐照测量计壳体4中的贯通开口中，特别是设置在辐照测量计壳体4的第一部分41的上表面411中的贯通开口413中，使得漫射器3的入射表面31基本上面向穹顶1的内表面12。
漫射器3包括基本上与入射第一或顶表面31相反的第二(底)表面32和至少一个侧表面33。漫射器3被布置为使得第二表面32基本上与入射表面31相反并且基本上面向辐射传感器2的接收表面20。入射表面31可以是平坦的圆形表面、锥形表面、凸面、凹面、或倒锥形表面。
特别地，漫射器3可以是轴对称的，即，关于漫射器3的纵向轴线X3对称。换句话说，漫射器3可以是具有纵向轴线X3的旋转对称体。例如，漫射器3可以具有基本上圆柱形的侧表面33和/或包括锥形入射第一或顶表面31。
如图4所示，漫射器3可以被布置为使得第二表面32基本上面朝辐射传感器2(特别是基于热电堆的传感器2)的接收表面20，而入射表面31基本上面朝穹顶1的内表面12。
因此，穹顶1外部的辐射或光(例如太阳辐射)通过穹顶1进入腔体10。在腔体10中，辐射或光照射漫射器3的入射表面31，并且至少部分地通过漫射器3和第二表面32朝向辐射传感器2的接收表面20透射。因此，到达辐射传感器2的辐射或光(例如太阳辐射)可以被辐射传感器2测量。
漫射器3可以包括允许入射在其上的光通过漫射器3漫射和透射的任何材料或由允许入射在其上的光通过漫射器3漫射和透射的任何材料制成。例如，漫射器3可以包括至少部分多孔材料(诸如石英，特别是气泡石英)或由该至少部分多孔材料(诸如石英，特别是气泡石英)制成。
如图4所示，辐照测量计100可以包括至少一个控制单元5。控制单元5可以可操作地连接到辐射传感器2。控制单元5可以是控制器，特别是微控制器。控制单元5可以位于辐照测量计壳体4中。
辐照测量计壳体4可以包括第一部分41。特别地，第一部分41可以被配置为至少部分地包围辐射传感器2。
如图4所示，第一部分41可以包括腔体412。特别地，腔体412可以被配置为至少部分地容纳辐射传感器2。更特别地，腔体412可以被配置为整体地容纳辐射传感器2。换句话说，腔体412的尺寸可以被确定为至少部分地或整体地包围辐射传感器2。
具体地，腔体412可以具有圆筒形形状。如图1所示，腔体412可以被周边壁410包围。周边壁410可以是同一个第一部分41的一部分。周边壁410可以具有圆柱形形状，即，它可以对应于第一部分41的圆柱形外表面。腔体412可以进一步由第一部分41的第一(上)表面411和第二(上)表面414界定。第一表面411和第二表面414可以无缝地联接到周边壁410。特别地，第一表面411可以具有圆形形状。此外，第一表面411可以包括与腔体412连接的贯通开口413。第二表面414可以被配置为辐照测量计壳体4的第一部分41的凸缘部分。即，第一表面411和第二表面414基本上可以位于平行的平面上。
如图5所示，辐照测量计壳体4可以包括第二(外部)部分43，第二部分43可以具有基本上圆柱形形状。第二部分43可以包括布置在第二部分43的上表面431上的至少一个贯通开口432。
特别地，第二部分43可以被配置为基本上整体地包围第一部分41。特别地，第二部分43可以具有腔体430，该腔体430被配置为将辐照测量计壳体4的第一部分41整体地容纳在其中。具体地，第二部分43可以是辐照测量计100的外部罩壳，它被配置为保护第一部分41以及辐射传感器2和/或控制单元5免受辐照测量计100外部的环境影响。第二部分43可以由金属材料制成或者可以包括金属材料。具体地，金属材料可以是铝合金、铝、钢或黄铜。
第一部分41可以可移除地联接到第二部分43。特别地，第一部分41可以被布置为直接接触第二部分43。具体地，通过将第一部分41布置为(特别是直接地)接触第二部分43，可以获得第一部分41和第二部分43之间的热联接。更具体地，当第一部分41可以联接到第二部分43时，第一部分41的第一(上)表面411和/或第二(上)表面414可以与第二部分43的内表面(例如，腔体430的内表面)直接接触。
特别地，第一部分41的第一表面411可以被构造成当第一部分41联接到第二部分43时至少部分地位于布置在第二部分43的上表面431上的贯通开口432中。因此，由第一部分41支撑的漫射器3也可以位于贯通开口432中。第一部分41的第一表面411可以接触第二部分43的上表面431的内底侧。第一部分41的第二(上)表面414也可以接触第二部分43的上表面431的内底侧和/或第二部分43的内表面，例如腔体430的内表面。
如图5所示，穹顶1可以联接到辐照测量计壳体4的第二部分43，特别是联接到辐照测量计壳体4的第二部分43的上表面431。穹顶1可以被布置为特别地直接接触辐照测量计壳体4的第二部分43的上表面431。因此，穹顶1可以热联接到辐照测量计壳体4的第二部分43。
如图5所示，当穹顶1联接到辐照测量计壳体4的第二部分43的上表面431时，第一部分41的贯通开口413也与穹顶1的腔体10连接(布置在穹顶1的腔体10下方)。特别地，漫射器3可以布置在第一部分41的贯通开口413中，如图2至图4所示。
概括地说，如图5所示，穹顶1连接到辐照测量计壳体4，特别是连接到辐照测量计壳体4的第二部分43的上表面431。特别地，穹顶1被配置为接触辐照测量计壳体4，特别是第二部分43的表面431。通过这种布置，穹顶1和辐照测量计壳体4热联接。特别地，穹顶1(具体地直接地)热联接到第二部分43并且(具体地间接地)热联接到辐照测量计壳体4的第一部分41。即，穹顶1可以通过第二部分43热联接到第一部分41。结果，穹顶1可以通过热接触(特别是通过正在被加热的辐照测量计壳体4)而被直接加热，如下文所描述的。
第一部分41可以包括导热材料或者可以由导热材料制成。具体地，导热材料可以是金属材料。例如，第一部分41可以由铝、铝合金、钢或钢合金制成。
辐照测量计壳体4包括至少一个支撑元件42。支撑元件42基本上可以是板或板状。特别地，支撑元件42基本上可以是具有圆形形状的板。
支撑元件42可以包括第一(上)表面420和与第一表面420相反的第二(底)表面421。支撑元件42联接到辐照测量计壳体4，特别是联接到辐照测量计壳体4的第一部分41。
具体地，支撑元件42可移除地联接到辐照测量计壳体4，特别是联接到第一部分41。例如，支撑元件42可以通过机械连接件(即，一个或多个螺钉、铆钉和/或夹具)和/或通过粘合剂可移除地联接到第一部分41。
特别地，支撑元件42可以被配置为当支撑元件42组装到辐照测量计壳体4的第一部分41时至少部分地或整体地封闭腔体412的底部开口。换句话说，当支撑元件42联接到第一部分41时，腔体412变成基本上封闭的腔体，并且其将辐射传感器2整体地容纳在其中。因此，腔体412基本上由在其底侧的支撑元件42、由在其横向周边侧的周边壁410、并且由在其上侧的第一表面411界定。腔体412可以通过设置在第一表面411上的贯通开口413与穹顶1的腔体10连通。
如图4所示，辐射传感器2由辐照测量计壳体4上的支撑元件42支撑。特别地，辐射传感器2的第二表面21(或辐射传感器2的辐射传感器壳体23的底表面)至少部分地接触支撑元件42的第一表面420。具体地，辐射传感器2和支撑元件42的第一表面420可以直接彼此接触或间接彼此接触。辐射传感器2的第二表面21可以直接连接到支撑元件42的第一表面420。更特别地，辐射传感器2的第二表面21可以通过粘合剂联接到支撑元件42的第一表面420。
支撑元件42被配置为将辐射传感器2与辐照测量计壳体4电隔离，特别是与辐照测量计壳体4的第一部分41电隔离。同时，支撑元件42被配置为将辐射传感器2热联接到辐照测量计壳体4，特别是热联接到辐照测量计壳体4的第一部分41。换句话说，辐射传感器2通过支撑元件42连接到辐照测量计壳体4。支撑元件42具体地被配置为电隔离元件，即，支撑元件42不允许电流在辐照测量计壳体4和辐射传感器2之间的任何直接通过。同时，支撑元件42具体地被配置为热联接元件，即，辐照测量计壳体4(特别是第一部分4)通过支撑元件42热联接到辐射传感器2(或辐射传感器2的壳体25)。因此，可以通过支撑元件42在辐照测量计壳体4(特别是辐照测量计壳体4的第一部分41)与辐射传感器2之间交换热流。
概括地说，辐射传感器2与辐照测量计壳体4电隔离，并且同时通过至少一个支撑元件42热联接到辐照测量计壳体4(特别是热联接到第一部分41)，其中，支撑元件42连接到辐照测量计壳体4，并且它被配置为支撑辐射传感器2。因此，支撑元件42被配置为将辐射传感器2(或容纳辐射传感器2的辐射传感器壳体23)支撑在辐照测量计壳体4上。
特别地，支撑元件42可以包括具有电隔离特性并且同时具有热传导特性的任何合适的材料或者其可以至少部分地由具有电隔离特性并且同时具有热传导特性的任何合适的材料制成。特别地，支撑元件42可以包括任何合适的金属或非金属电隔离且导热的材料或者可以至少部分地由任何合适的金属或非金属电隔离且导热的材料制成。
具体地，支撑元件42可以包括陶瓷材料或者可以至少部分地由陶瓷材料制成。例如，陶瓷材料可以是氮化铝。具体地，支撑元件42可以具有约1mm的厚度。支撑元件42可以具有等于或大于约170W/(mK)的热导率。
根据一方面，支撑元件42包括印刷电路板(PCB)或者是印刷电路板。印刷电路板可以通过同一个支撑元件42热联接到辐射传感器2。
特别地，支撑元件42可以机械地支撑一个或多个电气或电子部件422并且将其彼此电连接。该一个或多个电气或电子部件可以布置在支撑元件42的第二(底)表面421上，即，(一个或多个)电气或电子部件可以布置在支撑元件42的与第一表面420(辐射传感器2被支撑在该第一表面420上)相反的表面上。
具体地，支撑元件42可以在第二表面上421上包括一个或多个导电迹线、(一个或多个)焊盘和从导电材料(即，铜)的一个或多个片层蚀刻的其他特征，所述导电材料被层压到非导电衬底的片层上和/或被层压在非导电衬底的片层之间。印刷电路板的一个或多个电气或电子部件可以可操作地连接到辐射传感器2。
至少一个温度传感器(特别是热敏电阻)可以位于支撑元件42的第二表面421上。温度传感器可以与支撑元件42直接接触，以便热联接到位于支撑元件42的第一表面420上的辐射传感器2。
如图1和图4所示，辐照测量计100可以包括对中元件6。对中元件6可以被配置为基本上至少部分地包围辐射传感器2。特别地，如果辐射传感器2被包围在辐射传感器壳体23中，则对中元件6可以被配置为基本上至少部分地包围辐射传感器壳体23。
特别地，对中元件6可以包括设置在对中元件6的支撑部分62中的贯通开口60。贯通开口60町以具有基本上与辐射传感器2的外部形状(或辐射传感器壳体23的外部形状)互补的形状，以便将辐射传感器2包围在支撑部分62的贯通开口60内。例如，贯通开口60可以是圆形的，特别是如果辐射传感器2具有基本上圆柱形形状的话。
对中元件6可以包括基部部分61。特别地，基部部分61可以基本上成形为凸缘。基部部分61可以被配置为直接或间接地接触支撑元件42，特别是支撑元件42的第一表面420。
对中元件6可以连接到辐射传感器2和辐照测量计壳体4。特别地，对中元件6的基部部分61可以可移除地联接到辐照测量计壳体4的支撑元件42，并且/或者对中元件6的支撑部分62可以可移除地联接到辐射传感器2。
特别地，辐射传感器2可以紧密地配合在对中元件6的支撑部分62的贯通开口60中，而对中元件6的基部部分61可以被配置为直接接触支撑元件42的第一表面。特别地，对中元件6的基部部分61可以通过粘合剂联接到支撑元件42的第一表面420。
具体地，对中元件6可以被配置为使辐射传感器2或壳体4的第一部分41相对于辐照测量计100的穹顶1的纵向轴线X1和/或相对于漫射器3的纵向轴线X3基本上对中。换句话说，对中元件6被配置为使辐射传感器2的纵向轴线X2(或壳体4的第一部分41的纵向轴线X41)与漫射器3的纵向轴线X3和/或与穹顶1的纵向轴线X1对准。
对中元件6可以设置有对中槽63。对中槽63可以被配置为包围相应的对中突起部24，该相应的对中突起部24设置在辐射传感器2上。特别地，对中突起部24可以基本上在径向方向上由辐射传感器2(或由壳体23)突出，并且对中突起部24的尺寸可以被确定为与对中槽63匹配或对应于对中槽63。换句话说，对中突起部24可以被整体地包围在对中槽23中。具体地，对中槽63和对中突起部24之间的匹配为对中元件6和辐射传感器2之间的对准和随后的联接提供了引导。
对中元件6可以被配置为将辐射传感器2与辐照测量计壳体4电隔离。换句话说，对中元件6可以被具体地配置为电隔离元件，即，对中元件6不允许电流在辐照测量计壳体4和辐射传感器2之间的任何直接通过。
对中元件6可以包括具有电隔离特性的任何合适的材料或者可以至少部分地由具有电隔离特性的任何合适的材料制成。特别地，对中元件6可以包括任何合适的金属或非金属电隔离材料或者可以至少部分地由任何合适的金属或非金属电隔离材料制成。
更特别地，对中元件6可以包括弹性材料或者可以至少部分地由弹性材料制成。更特别地，对中元件6可以由热塑性或热固性聚合物材料制成。
如图5所示，辐照测量计100可以包括至少一个加热元件7。加热元件7可以被布置为加热辐照测量计壳体4，特别是辐照测量计壳体4的第一部分41和/或第二部分43。
特别地，加热元件7可以被布置为至少部分地接触辐照测量计壳体4的第一部分41的周边壁410。因此，辐照测量计壳体4的第一部分41可以通过被加热元件7接触而被加热。
替代地或附加地，加热元件7还可以被布置为至少部分地接触辐照测量计壳体4的第二部分43的腔体430的内表面。因此，辐照测量计壳体4的第二部分43可以通过被加热元件7接触而被加热。
加热元件7可以包括至少一个导热箔。导热箔可以由聚酰胺制成。特别地，加热元件7可以布置在辐照测量计壳体4的内腔(特别是辐照测量计壳体4的第二部分43的内腔430)中和/或联接到辐照测量计壳体4的内腔(特别是辐照测量计壳体4的第二部分43的内腔430)和/或布置在辐照测量计壳体4的第一部分41的周边壁410上。
由于加热元件7与辐照测量计壳体4的第一部分41和/或第二部分43之间的热接触，第一部分41和/或第二部分43可以通过被加热元件7接触而被加热。由于辐照测量计壳体4的第二部分43与穹顶1之间的热联接，穹顶1也可以被加热元件7加热。辐射传感器2还通过支撑元件42被加热元件7加热，该支撑元件42被热联接到辐照测量计壳体4的第一部分41。换句话说，辐射传感器2也可以通过支撑元件42被加热。支撑元件42将辐射传感器2热联接到辐照测量计壳体4，例如第一部分41，该第一部分41通过被加热元件7接触而被(特别是直接地)加热。
附加地或替代地，穹顶1可以被加热元件7加热，特别是由于穹顶1和辐照测量计壳体4(例如，第二部分43)之间的热连接(热接触)的结果。
加热元件7可以是至少一个加热箔和/或柔性加热器或者包括至少一个加热箔和/或柔性加热器。加热箔可以是包括聚合物材料或者由聚合物材料制成的加热箔。例如，加热箔可以包括聚酯或聚酰胺或者其可以由聚酯或聚酰胺制成。柔性加热器可以是化学蚀刻式、丝网印刷式和/或绕线式加热器，绕线式加热器可以挠曲或弯曲或变形以基本上遵循待加热的辐照测量计壳体4的表面的轮廓。柔性加热器可以是硅橡胶加热器或者包括硅橡胶加热器(蚀刻式和/或绕线式)、聚酰亚胺/
Figure BDA0004156941510000151
薄膜加热器、碳印刷加热器和/或透明加热器。
具体地，加热箔可以被布置为至少部分地(具体地基本上完全地)包裹或覆盖辐照测量计壳体4的第一部分41的周边壁410。加热元件7可以由控制单元5控制。
特别地，辐照测量计100还可以包括至少一个导热箔(未示出)。导热箔可以布置在辐射传感器2和辐照测量计壳体4之间。
根据一方面，公开了一种组装辐照测量计100的方法。
组装辐照测量计100的方法包括提供辐照测量计壳体4的步骤。该方法还包括如下步骤：将辐射传感器2安装到辐照测量计壳体4，使得辐射传感器2通过被配置为支撑辐射传感器2的至少一个支撑元件42而与辐照测量计壳体4电隔离并且热联接到辐照测量计壳体4。
组装辐照测量计100的方法还可以包括如下步骤：安装漫射器3，特别是将漫射器3安装在辐照测量计壳体4上(具体地安装在辐照测量计壳体4的第一部分41上)，其中，漫射器3被布置为将辐照测量计100外部的光漫射在辐射传感器2的接收表面20上。
组装辐照测量计100的方法还可以包括如下步骤：将辐射传感器2定位到辐射传感器壳体23中，并且将辐射传感器壳体23安装在支撑元件42上。
组装辐照测量计100的方法还可以包括如下步骤：将穹顶1安装在辐照测量计壳体4上，使得穹顶1和辐照测量计壳体4热联接。
组装辐照测量计100的方法还可以包括如下步骤：将对中元件6安装在辐射传感器2上，并且将由辐射传感器2、支撑元件42和对中元件6形成的组件安装在辐照测量计壳体4上，特别是安装在辐照测量计壳体4的第一部分41的腔体412中，使得辐射传感器2的纵向轴线X2与穹顶X1的纵向轴线和/或与漫射器3的纵向轴线X3和/或与辐照测量计壳体4的第一部分41的纵向轴线X41基本上对准。
组装辐照测量计100的方法还可以包括如下步骤：安装至少一个加热元件7，特别地布置至少一个加热元件7以接触辐照测量计壳体4，以便通过接触来加热辐照测量计壳体4。特别地，组装辐照测量计100的方法还可以包括如下步骤：将至少一个加热元件7安装到辐照测量计壳体4，特别是安装在辐照测量计壳体4的腔体内。具体地，穹顶1可以通过被热联接到辐照测量计壳体4而被加热，和/或辐射传感器2可以通过被安装在支撑元件42上或被安装到支撑元件42而被加热，支撑元件42可以热联接到辐照测量计壳体4。
下面在以下条项中提供进一步的特征、方面和实施例：
条项1.一种辐照测量计(100)，包括：
辐照测量计壳体(4)；和
至少一个辐射传感器(2)；
其中，所述至少一个辐射传感器(2)与所述辐照测量计壳体(4)电隔离并且通过至少一个支撑元件(42)热联接到所述辐照测量计壳体(4)，其中，所述支撑元件(42)连接到所述辐照测量计壳体(4)并且被配置为支撑所述至少一个辐射传感器(2)。
条项2.根据条项1所述的辐照测量计(100)，其中，所述支撑元件(42)包括陶瓷材料或者至少部分地由陶瓷材料制成，以实现电隔离。
条项3.根据前述条项中任一项所述的辐照测量计(100)，其中，所述支撑元件(42)包括印刷电路板或者是印刷电路板，特别地其中，所述印刷电路板热联接到所述至少一个辐射传感器(2)。
条项4.根据前述条项中任一项所述的辐照测量计(100)，其中，所述至少一个辐射传感器(2)包括基于热电堆的传感器。
条项5.根据前述条项中任一项所述的辐照测量计(100)，还包括至少一个漫射器(3)，所述至少一个漫射器(3)被配置为将所述辐照测量计(100)外部的光漫射在所述至少一个辐射传感器(2)的接收表面(20)上。
条项6.根据前述条项中任一项所述的辐照测量计(100)，还包括辐射传感器壳体(23)，其中，所述至少一个辐射传感器(2)被包括于所述辐射传感器壳体(23)中，并且其中，所述支撑元件(42)被配置为支撑所述辐射传感器壳体(23)。
条项7.根据前述条项中任一项所述的辐照测量计(100)，还包括穹顶(1)，其中，所述穹顶(1)连接到所述辐照测量计壳体(4)，使得所述穹顶(1)和所述辐照测量计壳体(4)热联接。
条项8.根据前述条项中任一项所述的辐照测量计(100)，还包括对中元件(6)，所述对中元件(6)连接到所述至少一个辐射传感器(2)和所述辐照测量计壳体(4)，其中，所述对中元件(6)被配置为使所述至少一个辐射传感器(2)相对于所述辐照测量计(100)的所述穹顶(1)的纵向轴线(X1)和/或相对于所述至少一个漫射器(3)的纵向轴线(X3)对中。
条项9.根据条项8所述的辐照测量计(100)，其中，所述对中元件(6)被配置为将所述至少一个辐射传感器(2)与所述辐照测量计壳体(4)电隔离。
条项10.根据条项8至9所述的辐照测量计(100)，其中，所述对中元件(6)包括弹性材料特别是聚合物材料或者至少部分地由弹性材料特别是聚合物材料制成。
条项11.根据条项8至10中任一项所述的辐照测量计(100)，其中，所述对中元件(6)包括：支撑部分(62)，其被配置为包围所述至少一个辐射传感器(2)；以及基部部分(61)，其被配置为接触所述支撑元件(42)的表面。
条项12.根据前述条项中任一项所述的辐照测量计(100)，还包括至少一个加热元件(7)，其中，所述加热元件(7)被布置为特别地通过接触来加热所述辐照测量计壳体(4)。
条项13.根据条项12所述的辐照测量计(100)，其中，所述至少一个加热元件(7)包括布置在所述辐照测量计壳体(4)的内腔中的至少一个导热箔(7)。
条项14.一种组装辐照测量计(100)的方法，包括：
提供辐照测量计壳体(4)；以及
将至少一个辐射传感器(2)安装到所述辐照测量计壳体(4)，使得所述至少一个辐射传感器(2)与所述辐照测量计壳体(4)电隔离，并且借助于被配置为支撑所述至少一个辐射传感器(2)的至少一个支撑元件(42)热联接到所述辐照测量计壳体(4)。
条项15.根据条项14所述的方法，其中，所述支撑元件(42)包括陶瓷材料或者至少部分地由陶瓷材料制成，并且/或者其中，所述支撑元件(42)包括印刷电路板或者是印刷电路板，特别地其中，所述印刷电路板热联接到所述至少一个辐射传感器(2)。
附图标记
1 穹顶
2 (一个或多个)辐射传感器
3 (一个或多个)漫射器
4 辐照测量计壳体
5 控制单元
6 对中元件
7 加热元件
10 腔体
11 穹顶的外表面
12 穹顶的内表面
13 辐照测量计外部的环境
14 穹顶的边缘
20 辐射传感器的接收表面
21 辐射传感器的第二(底)表面
22 壳体的窗口
23 辐射传感器的壳体
24 对中突起部
31 漫射器的第一入射或顶表面
32 漫射器的第二(底)表面
33 漫射器的侧表面
41 辐照测量计壳体的第一部分
42 支撑元件
43 辐照测量计壳体的第二部分
60 贯通开口
61 对中元件的基部部分
62 对中元件的支撑部分
63 对中槽
410 周边壁
411 第一(上)表面
412 腔体
413 贯通开口
414 辐照测量计壳体的第一部分的第二(上)表面
420 支撑元件的第一(上)表面
421 支撑元件的第二(底)表面
422 电气或电子部件
430 辐照测量计壳体的第二部分的腔体
431 辐照测量计壳体的第二部分的上表面
432 第二部分的贯通开口
100 辐照测量计
X1 穹顶的纵向轴线
X2 辐射传感器的纵向轴线
X3 漫射器的纵向轴线
X41 第一部分的纵向轴线。

Claims (18)

1.一种辐照测量计(100)，包括：
辐照测量计壳体(4)；和
至少一个辐射传感器(2)；
其中，所述至少一个辐射传感器(2)与所述辐照测量计壳体(4)电隔离并且通过至少一个支撑元件(42)热联接到所述辐照测量计壳体(4)，其中，所述支撑元件(42)连接到所述辐照测量计壳体(4)并且被配置为支撑所述至少一个辐射传感器(2)。
2.根据权利要求1所述的辐照测量计(100)，其中，所述支撑元件(42)包括陶瓷材料或者至少部分地由陶瓷材料制成，以实现电隔离。
3.根据前述权利要求中任一项所述的辐照测量计(100)，其中，所述支撑元件(42)包括印刷电路板或者是印刷电路板。
4.根据权利要求3所述的辐照测量计(100)，其中，所述印刷电路板热联接到所述至少一个辐射传感器(2)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的辐照测量计(100)，其中，所述至少一个辐射传感器(2)包括基于热电堆的传感器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的辐照测量计(100)，还包括至少一个漫射器(3)，所述至少一个漫射器(3)被配置为将所述辐照测量计(100)外部的光漫射在所述至少一个辐射传感器(2)的接收表面(20)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的辐照测量计(100)，还包括辐射传感器壳体(23)，其中，所述至少一个辐射传感器(2)被包括于所述辐射传感器壳体(23)中，并且其中，所述支撑元件(42)被配置为支撑所述辐射传感器壳体(23)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的辐照测量计(100)，还包括穹顶(1)，其中，所述穹顶(1)连接到所述辐照测量计壳体(4)，使得所述穹顶(1)和所述辐照测量计壳体(4)热联接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的辐照测量计(100)，还包括对中元件(6)，所述对中元件(6)连接到所述至少一个辐射传感器(2)和所述辐照测量计壳体(4)，其中，所述对中元件(6)被配置为使所述至少一个辐射传感器(2)相对于所述辐照测量计(100)的所述穹顶(1)的纵向轴线(X1)和/或相对于所述至少一个漫射器(3)的纵向轴线(X3)对中。
10.根据权利要求9所述的辐照测量计(100)，其中，所述对中元件(6)被配置为将所述至少一个辐射传感器(2)与所述辐照测量计壳体(4)电隔离。
11.根据权利要求9至10所述的辐照测量计(100)，其中，所述对中元件(6)包括弹性材料特别是聚合物材料或者至少部分地由弹性材料特别是聚合物材料制成。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的辐照测量计(100)，其中，所述对中元件(6)包括：支撑部分(62)，其被配置为包围所述至少一个辐射传感器(2)；以及基部部分(61)，其被配置为接触所述支撑元件(42)的表面。
13.根据前述权利要求中任一项所述的辐照测量计(100)，还包括至少一个加热元件(7)，其中，所述加热元件(7)被布置为特别地通过接触来加热所述辐照测量计壳体(4)。
14.根据权利要求13所述的辐照测量计(100)，其中，所述至少一个加热元件(7)包括布置在所述辐照测量计壳体(4)的内腔中的至少一个导热箔(7)。
15.一种组装辐照测量计(100)的方法，包括：
提供辐照测量计壳体(4)；以及
将至少一个辐射传感器(2)安装到所述辐照测量计壳体(4)，使得所述至少一个辐射传感器(2)与所述辐照测量计壳体(4)电隔离，并且借助于被配置为支撑所述至少一个辐射传感器(2)的至少一个支撑元件(42)热联接到所述辐照测量计壳体(4)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述支撑元件(42)包括陶瓷材料或者至少部分地由陶瓷材料制成。
17.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，其中，所述支撑元件(42)包括印刷电路板或者是印刷电路板。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述印刷电路板热联接到所述至少一个辐射传感器(2)。
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