CN117848490B - 一种太阳直接辐射测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳直接辐射测量装置，包括立柱和辐射测量器，所述辐射测量器上设置有光筒，所述立柱的顶部和悬臂的一端转动连接，所述悬臂的顶部固定连接有靠近中部的支板，该支板的顶部和托杆的一端上下转动连接，所述托杆和悬臂在同一平面内，所述托杆的一侧和光筒的外周壁固定连接，所述光筒和托杆平行，所述光筒的外周壁设置有两个相对光筒口部对称的卷筒，该卷筒内转动连接有卷绕辊，两个所述卷筒内的卷绕辊共同卷绕有一个透光膜。本发明中，通过在光筒的口部安装透光膜，透光膜能有效阻挡异物进入光筒内，太阳直接辐射穿透透光膜后进入光筒内，辐射测量器能对太阳直射光进行直接测量，具有提高测量精准度的优点。

Description

一种太阳直接辐射测量装置

技术领域

本发明涉及气象检测技术领域，尤其涉及一种太阳直接辐射测量装置。

背景技术

太阳能为地球提供着巨大的能量，这种现象被称为太阳辐射。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳，比如说太阳维持着地表温度，促进了地球上的水、大气运动和生物活动，太阳直接为各种生物的生长发育提供光、热资源等，因此对太阳辐射的精准测量有着很重要的意义。

目前，为了提高太阳辐射测量的精准度通常设置水平电机和竖直电机，通过水平电机和竖直电机来使得光筒和太阳直射光相对，由此来提高太阳直接辐射测量的精准度。但是此类含有光筒测量装置在使用时还存在不足：1、光筒内容易进入异物，异物容易遮挡太阳直射光，进而会影响太阳直接辐射的测量，难以获取准确的太阳辐射数据；2、目前市面上存在一些在光筒的口部安装透光遮挡物来避免异物进入光筒内的测量设备，但是遮挡物的外侧壁容易堆积灰尘和游离油液，存在防异物效果差的问题。

为此，本发明提出了一种太阳直接辐射测量装置。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决背景技术中提到的问题，而提出的一种太阳直接辐射测量装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种太阳直接辐射测量装置，包括立柱和辐射测量器，所述辐射测量器上设置有光筒，所述立柱的顶部和悬臂的一端转动连接，所述悬臂的顶部固定连接有靠近中部的支板，该支板的顶部和托杆的一端上下转动连接，所述托杆和悬臂在同一平面内，所述托杆的一侧和光筒的外周壁固定连接，所述光筒和托杆平行，所述光筒的外周壁设置有两个相对光筒口部对称的卷筒，该卷筒内转动连接有卷绕辊，两个所述卷筒内的卷绕辊共同卷绕有一个透光膜，所述透光膜的一侧和光筒的口部贴合，所述卷筒上设置有用于清洁透光膜另一侧的清洁刷，所述支板的顶部固定连接有位于托杆一侧的限位杆，该限位杆的一端固定连接有弧形齿板，所述卷绕辊的一端固定连接有和弧形齿板啮合的传动齿轮，还包括联动控制机构，在联动控制机构的控制下，当悬臂相对立柱单方向转动时，托杆至少上下摆动一次。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述卷筒的外周壁通过连板转动连接有位于透光膜一侧的托辊，该托辊的外部固定套设有弹性橡胶套，所述光筒的口部外圈套设有防护胶套。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述卷筒的外周壁通过定位杆固定连接有矩形盒，所述清洁刷嵌套在矩形盒内且其一侧和抵压防护胶套。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述矩形盒的背面固定连接有连通内腔的加注管，该加注管的口部旋合有封盖。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述联动控制机构包括限位锥齿轮、传动锥齿轮、往复丝杠、滑套、撑杆和套设在往复丝杠上的传动丝套，所述往复丝杠转动连接在悬臂的底部且其一端和传动锥齿轮固定连接，所述限位锥齿轮固定套设在立柱上且和传动锥齿轮啮合，所述滑套套设在悬臂上且和传动丝套的外壁固定连接，该滑套的顶部通过撑杆和托杆的一侧铰接连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述悬臂的一端固定连接有套设在立柱上的连接套，该连接套和立柱转动连接，所述立柱的顶部固定连接有悬梁，所述悬梁的一侧固定连接有驱动电机，该驱动电机的输出轴固定连接有输入齿轮，所述连接套的顶部固定套设有和输入齿轮啮合的输出齿轮。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述悬臂的上端面开设有和支板滑动配合的滑槽，所述支板和滑槽的滑动方向沿着悬臂的长度方向，所述悬臂的自由端转动连接有一端延伸至滑槽内的调节螺杆，该调节螺杆和支板贯穿旋合连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述立柱的底部套设有支撑套，所述支撑套和立柱转动连接且其外周壁贯穿旋合有锁紧螺杆，所述锁紧螺杆旋紧时其一端和立柱相抵，所述支撑套的底部固定连接有安装座。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过在光筒的口部安装透光膜，透光膜能有效阻挡异物进入光筒内，太阳直接辐射穿透透光膜后进入光筒内，辐射测量器能对太阳直射光进行直接测量，具有提高测量精准度的优点。

2、本发明中，通过设置立柱、悬臂、托杆和联动控制机构，使得光筒运转轨迹和太阳的运动轨迹近似处于一致的状态，使得光筒的入口近似始终朝向太阳光，在能直接捕捉太阳直射光功能的同时，大大降低了成本的投入。

3、本发明中，设置的悬臂水平转动时，托杆上下摆动，通过设置卷筒、卷绕辊、传动齿轮和弧形齿板，使得托杆上下摆动时能带动卷绕辊转动，卷绕辊转动能带动透光膜相对光筒的入口运动，然后在卷筒上设置清洁刷，清洁刷能清理掉透光膜上的遮挡物，具有清洁透光膜的优点，提高了光筒防异物透光测量的可靠度。

附图说明

图1为本发明提出的一种太阳直接辐射测量装置的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为本发明提出的一种太阳直接辐射测量装置的联动控制机构的结构示意图；

图4为图1中局部“a”放大后的示意图；

图5为图2中局部“b”放大后的示意图；

图6为本发明提出的一种太阳直接辐射测量装置的卷筒剖视的平面图。

图例说明：

1、立柱；11、悬梁；2、辐射测量器；3、光筒；31、防护胶套；4、悬臂；41、连接套；411、输出齿轮；42、滑槽；5、支板；6、托杆；7、卷筒；71、托辊；711、弹性橡胶套；72、矩形盒；721、加注管；7211、封盖；8、卷绕辊；9、透光膜；101、清洁刷；102、限位杆；103、弧形齿板；104、传动齿轮；105、联动控制机构；1051、限位锥齿轮；1052、传动锥齿轮；1053、往复丝杠；1054、滑套；1055、传动丝套；1056、撑杆；106、支撑套；1061、安装座；107、驱动电机；1071、输入齿轮；108、锁紧螺杆；109、调节螺杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-6，一种太阳直接辐射测量装置，本装置主要用于对现有技术中的采光精准度和采光防尘功能进行了改进创新。本装置主要包括立柱1和辐射测量器2，辐射测量器2上设置有光筒3，立柱1起到支撑本装置的作用，辐射测量器2为现有技术，在本技术方案中不对辐射测量器2进行改进，光筒3是收集太阳光的作用，也就是说太阳光进入光筒3内后和辐射测量器2内的受光面接触，光筒3能有效消除衍射光。

在本技术方案中，立柱1的顶部和悬臂4的一端转动连接，悬臂4的旋转平面和立柱1的轴线垂直，悬臂4的顶部固定连接有靠近中部的支板5，该支板5的顶部和托杆6的一端上下转动连接，托杆6和悬臂4在同一平面内，托杆6的一侧和光筒3的外周壁固定连接，托杆6上下摆动时能带动光筒3相对悬臂4上下摆动，光筒3和托杆6平行，光筒3的入口朝远离支板5的方向，托杆6上下摆动时能调节光筒3的仰角，悬臂4水平转动时，光筒3相对立柱1周向方向的位置改变，由此方便调节光筒3的入口和直射光相对，使得光筒3能更多地收集太阳直射光。

在光筒3的外周壁设置有两个相对光筒3口部对称的卷筒7，该卷筒7内转动连接有卷绕辊8，两个卷筒7内的卷绕辊8处于平行状态，两个卷筒7内的卷绕辊8共同卷绕有一个透光膜9，也就是说一个卷筒7内的卷绕辊8放卷时，另一个卷筒7内的卷绕辊8收卷，透光膜9采用透光率较高的薄膜（比如透明塑料薄膜），目的是不影响太阳辐射中各种波长光线的穿透率，透光膜9的一侧和光筒3的口部贴合，透光膜9起到封堵光筒3的作用，避免异物（灰尘、杂草、树叶等容易随风流动的物质）进入光筒3内。进一步的，卷筒7的外周壁通过连板转动连接有位于透光膜9一侧的托辊71，该托辊71的外部固定套设有弹性橡胶套711，弹性橡胶套711起到张紧透光膜9的作用，使得透光膜9处于平整状态，光筒3的口部外圈套设有防护胶套31，防护胶套31的作用是避免光筒3的口部刮伤刮花透光膜9。

在卷筒7上设置有用于清洁透光膜9另一侧的清洁刷101，清洁刷101的作用是对卷筒7口部的透光膜9清洁，当卷绕辊8旋转时，透光膜9会相对清洁刷101运动，进而清洁刷101会将透光膜9上的遮挡物（灰尘、游离油污或者粘附物）清理掉，使得本装置能对太阳辐射长时间持续测量。进一步的，卷筒7的外周壁通过定位杆固定连接有矩形盒72，清洁刷101嵌套在矩形盒72内且其一侧和抵压防护胶套31，清洁刷101可以采用蓄水海绵材质，由此清洁刷101会将清洁并吸附透光膜9上的污物。其中矩形盒72的背面固定连接有连通内腔的加注管721，该加注管721的口部旋合有封盖7211，加注管721是注水管，通过加注管721能将含有清洁液的水体注入矩形盒72内。

支板5的顶部固定连接有位于托杆6一侧的限位杆102，限位杆102所在的竖直平面和托杆6所在的竖直平面平行，该限位杆102的一端固定连接有弧形齿板103，卷绕辊8的一端固定连接有和弧形齿板103啮合的传动齿轮104，也就是说卷绕辊8的辊轴延伸至卷筒7的外部且和传动齿轮104固定连接，托杆6上下摆动时，两个卷筒7对应的传动齿轮104在弧形齿板103的限制下同向旋转，进而能带动透光膜9相对清洁刷101运动。

本技术方案中还包括联动控制机构105，在联动控制机构105的控制下，当悬臂4相对立柱1单方向转动时，托杆6至少上下摆动一次，该种设置是基于太阳东升西落的运动轨迹，而且太阳光直射方向近似旋转180°，本实施例中悬臂4旋转180°时，托杆6上下摆动一次。比如，早晨将悬臂4朝向太阳升起的地方，然后随着太阳的升高，持续控制悬臂4转动，托杆6上摆，使得光筒3的入口和太阳相对或者近似处于相对状态，当太阳处于最高位置时，光筒3的口部运动至最高位置，随着太阳的西落下降，悬臂4继续转动时，光筒3开始下摆来适应太阳直射，其中悬臂4单向转动时长为一个白昼时长，而且一个白昼时长内，光筒3会进行一个升降运动。该种设置使得本装置具有光筒3自动捕捉太阳直射光的功能，在同一测量周期内无需人工调节光筒3的开口朝向位置。

上述联动控制机构105包括限位锥齿轮1051、传动锥齿轮1052、往复丝杠1053、滑套1054、撑杆1056和套设在往复丝杠1053上的传动丝套1055，往复丝杠1053转动连接在悬臂4的底部且其一端和传动锥齿轮1052固定连接，具体的是可以在悬臂4的底部焊接一个吊板，吊板上开设一个和往复丝杠1053转动连接的定位孔。限位锥齿轮1051固定套设在立柱1上且和传动锥齿轮1052啮合，由此当悬臂4相对立柱1转动时，传动锥齿轮1052在限位锥齿轮1051的限制下旋转，进而能带动往复丝杠1053旋转。滑套1054套设在悬臂4上且和传动丝套1055的外壁固定连接，往复丝杠1053旋转时会带动其上的传动丝套1055往复运动，该滑套1054的顶部通过撑杆1056和托杆6的一侧铰接连接，滑套1054往复滑动时会通过撑杆1056来控制托杆6上下摆动，其中通过设定好限位锥齿轮1051和传动锥齿轮1052分度圆的大小可以获得合适的传动比，由此能使光筒3能跟随太阳运动。

进一步的，悬臂4的一端固定连接有套设在立柱1上的连接套41，该连接套41和立柱1转动连接，立柱1的顶部固定连接有悬梁11，悬梁11的一侧固定连接有驱动电机107，该驱动电机107的输出轴固定连接有输入齿轮1071，连接套41的顶部固定套设有和输入齿轮1071啮合的输出齿轮411，驱动电机107通过输入齿轮1071和输出齿轮411的啮合配合来带动悬梁11相对立柱1旋转，其中驱动电机107内置霍尔传感器，目的是方便实现对驱动电机107输出转速的控制，使得驱动电机107的转速和太阳运动一致。

在本实施例中，立柱1的底部套设有支撑套106，支撑套106和立柱1转动连接且其外周壁贯穿旋合有锁紧螺杆108，锁紧螺杆108旋紧时其一端和立柱1相抵，支撑套106的底部固定连接有安装座1061，安装座1061为本装置和外界安装面连接的支座，旋松锁紧螺杆108时方便转动立柱1，便于修正悬臂4的位置。

实施例2

请参阅图3，和实施例1的区别为，悬臂4的上端面开设有和支板5滑动配合的滑槽42，支板5和滑槽42的滑动方向沿着悬臂4的长度方向，悬臂4的自由端转动连接有一端延伸至滑槽42内的调节螺杆109，该调节螺杆109和支板5贯穿旋合连接，控制调节螺杆109旋转时，支板5会沿着滑槽42滑动，也就是说通过调节螺杆109能调整支板5在悬臂4长度方向上的位置，该种设置能调节托杆6上摆的最大仰角，进而能调节光筒3的最大仰角，适合太阳在不同季节时不同位置时的情况，比如夏季正午时，太阳近似处于正上方的位置，而冬季正午时，太阳的偏南，进而使得本测量装置能在不同季节时使用。

工作原理：安装时，将安装座1061固定安装在采光位置较好的安装面上，然后旋松调节螺杆109，扭转立柱1，使得的光筒3处于水平朝东的状态，其中太阳升起时，确保光筒3的入口和太阳相对，通过若干天调试后锁定安装座1061，此处的调试是观测每天光筒3的运动轨迹是否和太阳运动方向一致。

测量时，驱动电机107运转通过输入齿轮1071和输出齿轮411的啮合配合带动连接套41旋转，连接套41带动悬臂4旋转，传动锥齿轮1052在限位锥齿轮1051的限制下旋转，进而带动往复丝杠1053旋转，传动丝套1055会滑动并通过撑杆1056带动托杆6上摆，进而带动光筒3的入口上摆并跟随悬臂4水平运动，然后下摆，使得光筒3的入口跟随太阳运动，太阳光能穿过透光膜9后会直射进入光筒3内并照射在辐射测量器2的受光面上，进而能实现对太阳直接辐射的测量。

清洁时，悬臂4在围绕立柱1转动的过程中，托杆6会上下摆动，摆动时卷绕辊8上的传动齿轮104会被弧形齿板103带动转动，两个卷筒7内的卷绕辊8会旋转，实现收放卷动作，此时透光膜9会相对光筒3的口部运动，清洁刷101会擦除掉透光膜9上的遮挡物，避免遮挡物阻挡太阳直射光的传输，提高太阳直射辐射测量的可靠度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种太阳直接辐射测量装置，包括立柱（1）和辐射测量器（2），所述辐射测量器（2）上设置有光筒（3），其特征在于，所述立柱（1）的顶部和悬臂（4）的一端转动连接，所述悬臂（4）的顶部固定连接有靠近中部的支板（5），该支板（5）的顶部和托杆（6）的一端上下转动连接，所述托杆（6）和悬臂（4）在同一平面内，所述托杆（6）的一侧和光筒（3）的外周壁固定连接，所述光筒（3）和托杆（6）平行，所述光筒（3）的外周壁设置有两个相对光筒（3）口部对称的卷筒（7），该卷筒（7）内转动连接有卷绕辊（8），两个所述卷筒（7）内的卷绕辊（8）共同卷绕有一个透光膜（9），所述透光膜（9）的一侧和光筒（3）的口部贴合，所述卷筒（7）上设置有用于清洁透光膜（9）另一侧的清洁刷（101），所述支板（5）的顶部固定连接有位于托杆（6）一侧的限位杆（102），该限位杆（102）的一端固定连接有弧形齿板（103），所述卷绕辊（8）的一端固定连接有和弧形齿板（103）啮合的传动齿轮（104），还包括联动控制机构（105），在联动控制机构（105）的控制下，当悬臂（4）相对立柱（1）单方向转动时，托杆（6）至少上下摆动一次。

2.根据权利要求1所述的一种太阳直接辐射测量装置，其特征在于，所述卷筒（7）的外周壁通过连板转动连接有位于透光膜（9）一侧的托辊（71），该托辊（71）的外部固定套设有弹性橡胶套（711），所述光筒（3）的口部外圈套设有防护胶套（31）。

3.根据权利要求2所述的一种太阳直接辐射测量装置，其特征在于，所述卷筒（7）的外周壁通过定位杆固定连接有矩形盒（72），所述清洁刷（101）嵌套在矩形盒（72）内且其一侧和抵压防护胶套（31）。

4.根据权利要求3所述的一种太阳直接辐射测量装置，其特征在于，所述矩形盒（72）的背面固定连接有连通内腔的加注管（721），该加注管（721）的口部旋合有封盖（7211）。

5.根据权利要求1所述的一种太阳直接辐射测量装置，其特征在于，所述联动控制机构（105）包括限位锥齿轮（1051）、传动锥齿轮（1052）、往复丝杠（1053）、滑套（1054）、撑杆（1056）和套设在往复丝杠（1053）上的传动丝套（1055），所述往复丝杠（1053）转动连接在悬臂（4）的底部且其一端和传动锥齿轮（1052）固定连接，所述限位锥齿轮（1051）固定套设在立柱（1）上且和传动锥齿轮（1052）啮合，所述滑套（1054）套设在悬臂（4）上且和传动丝套（1055）的外壁固定连接，该滑套（1054）的顶部通过撑杆（1056）和托杆（6）的一侧铰接连接。

6.根据权利要求5所述的一种太阳直接辐射测量装置，其特征在于，所述悬臂（4）的一端固定连接有套设在立柱（1）上的连接套（41），该连接套（41）和立柱（1）转动连接，所述立柱（1）的顶部固定连接有悬梁（11），所述悬梁（11）的一侧固定连接有驱动电机（107），该驱动电机（107）的输出轴固定连接有输入齿轮（1071），所述连接套（41）的顶部固定套设有和输入齿轮（1071）啮合的输出齿轮（411）。

7.根据权利要求6所述的一种太阳直接辐射测量装置，其特征在于，所述悬臂（4）的上端面开设有和支板（5）滑动配合的滑槽（42），所述支板（5）和滑槽（42）的滑动方向沿着悬臂（4）的长度方向，所述悬臂（4）的自由端转动连接有一端延伸至滑槽（42）内的调节螺杆（109），该调节螺杆（109）和支板（5）贯穿旋合连接。

8.根据权利要求1所述的一种太阳直接辐射测量装置，其特征在于，所述立柱（1）的底部套设有支撑套（106），所述支撑套（106）和立柱（1）转动连接且其外周壁贯穿旋合有锁紧螺杆（108），所述锁紧螺杆（108）旋紧时其一端和立柱（1）相抵，所述支撑套（106）的底部固定连接有安装座（1061）。