CN201637488U - 太阳光谱测量系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳光谱测量系统，包括光谱仪、设有显示模块的计算机、自动感光仪、光学接收装置以及数据采集及分析模块；光学接收装置的输入端接收太阳光线或脉冲光线，光学接收装置的输出端与光谱仪的光线采集输入端通过光纤连接，自动感光仪感应光学接收装置发出的光线，自动感光仪的输出端与光谱仪的信号接收端连接，自动感光仪定时向光谱仪单向传输多个电信号，光谱仪的输出端与数据采集及分析模块的输入端连接，光谱仪向数据采集及分析模块单向传输光谱，数据采集及分析模块的输出端与计算机连接，计算机的显示模块显示数据采集及分析模块的输出结果。本实用新型由于采集到的光线通过光谱仪分光，数模转换器能转换得到光源在不同波长上的光强度。

Description

太阳光谱测量系统

技术领域

本实用新型涉及一种光线测量仪器，具体涉及太阳光谱测量系统。

背景技术

现有技术的的太阳光谱测量系统主要是通过光传感器测量，即通过一个光传感器将光收集以后转成电信号，这种方式只能知道总的光强，并不能得出光谱分布情况。通过光谱仪接收，可以得到光在不同的波长上的光谱强度，同时也可以得到整个光强值。

目前，一种现有技术的采用多波长LED的动态光谱测量仪，包括位于被测人体组织两侧的多波长LED和光敏传感器，多波长LED用于照射被测人体组织，光敏传感器用于接收；光敏传感器依次连接有模拟信号处理模块、A/D转换模块、CPU及其外围电路和扩展模块，模拟信号处理模块用于将光敏传感器的输出信号转换成与A/D转换模块相匹配的电压信号；A/D转换模块用于将模拟电压信号转换成数字信号，并传递给CPU；CPU及其外围电路的用于驱动和控制多波长LED、模拟信号处理模块和A/D转换模块，接收A/D转换模块传递来的数字信号，并进行后期处理，同时对系统进行总体监控和实现人机对话过程；扩展模块用于实现数据信息输出。该现有技术的采用多波长LED的动态光谱测量仪部适用于对太阳光或脉冲光源的测量，且成本相对较高。

鉴于上述问题，本实用新型公开了一种太阳光谱测量系统。其具有如下文所述之技术特征，以解决现有的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳光谱测量系统，它能将采集到的太阳光线或脉冲光源进行过滤、分光，并得到光在不同波长上的光强度，并显示出光谱的结果。

本实用新型太阳光谱测量系统的目的是通过以下技术方案实现的：一种太阳光谱测量系统，包括光谱仪及设有显示模块的计算机，还包括自动感光仪、光学接收装置以及数据采集及分析模块；所述的光学接收装置的输入端接收太阳光线或脉冲光线，光学接收装置的输出端与光谱仪的光线采集输入端通过光纤连接，所述的自动感光仪感应光学接收装置发出的光线，自动感光仪的输出端与光谱仪的信号接收端连接，自动感光仪定时向光谱仪单向传输多个电信号，所述的光谱仪的输出端与数据采集及分析模块的输入端连接，光谱仪向数据采集及分析模块单向传输光谱，数据采集及分析模块的输出端与计算机连接，计算机的显示模块显示数据采集及分析模块的输出结果。

上述的一种太阳光谱测量系统，其中，所述的光学接收装置包括余弦校正器及与余弦校正器的光线输出端连接的滤波片，所述的余弦校正器用于采集太阳光线或脉冲光线。

上述的一种太阳光谱测量系统，其中，所述的余弦校正器的采集角度为180°。

上述的一种太阳光谱测量系统，其中，所述的滤波片的滤光范围为500-700纳米。

上述的一种太阳光谱测量系统，其中，所述的自动感光仪上设有光电倍增管，用于感应自动感光仪周围的光线。

上述的一种太阳光谱测量系统，其中，所述的自动感光仪的每个电信号的时间间隔小于40us。

上述的一种太阳光谱测量系统，其中，所述的光谱仪中还进一步包括狭缝、光栅及聚焦镜，所述的狭缝设置在光谱仪的入口处，所述的一面聚焦镜设置在狭缝与光栅之间，另一面聚焦镜设置在光栅的一侧。

上述的一种太阳光谱测量系统，其中，所述的数据采集及分析模块中还进一步包括模数转换器；该模数转换器用于计算光源在不同波长上的光强度。

本实用新型太阳光谱测量系统由于采用了上述方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本实用新型太阳光谱测量系统由于采集到的光线通过光谱仪分光，数模转换器能转换得到光源在不同波长上的光强度。

2、本实用新型太阳光谱测量系统结构简单，使用、安装方便，成本低，易于普及应用。

以下，将通过具体的实施例做进一步的说明，然而实施例仅是本实用新型可选实施方式的举例，其所公开的特征仅用于说明及阐述本实用新型的技术方案，并不用于限定本实用新型的保护范围。

附图说明

为了更好的理解本实用新型，可参照本说明书援引的以供参考的附图，附图中：

图1是本实用新型太阳光谱测量系统的结构框图。

具体实施方式

根据本实用新型的权利要求和实用新型内容所公开的内容，本实用新型的技术方案具体如下所述。

请参见附图1所示，本实用新型太阳光谱测量系统包括光谱仪1、计算机(图中未示出)、自动感光仪2、光学接收装置3以及数据采集及分析模块4；光学接收装置3的输入端接收太阳光线或脉冲光线，光学接收装置3的输出端与光谱仪1的光线采集输入端连接，自动感光仪2感应光学接收装置3发出的光线，自动感光仪2的输出端与光谱仪1的信号接收端连接，光谱仪1的输出端与数据采集及分析模块4的输入端连接，数据采集及分析模块4的输出端与计算机连接，计算机的屏幕显示数据采集及分析模块4的输出结果。

光学接收装置3包括余弦校正器31及与余弦校正器31的光线输出端连接的滤波片32，余弦校正器31采集太阳光线或脉冲光线；余弦校正器31采集的光线是180°的视角范围的光线，在不同的角度上的光采集的效率呈余弦特性，不同于常规的设计只能采集一个方向上的光源；滤波片32将500-700纳米的光吸收，部分滤除500-700纳米的强光。

自动感光仪2上设有光电倍增管21，该光电倍增管21感应自动感光仪2周围的光线，自动感光仪2可以实时的监控光源，一旦脉冲光源被激发而产生光以后，自动感光仪2接收经滤波片32滤波后的光线，并向光谱仪1的信号接收端发送电信号，自动感光仪2从接收到滤波后的光线到向光谱仪1发送电信号的时间间隔小于40us，光谱仪1得到电信号以后再开始采集光谱，保证了在一次完整的脉冲周期内的采集。

光谱仪1中还进一步包括狭缝11、光栅12及一对聚焦镜13；狭缝11设置在光谱仪1的入口处，一面聚焦镜13设置在狭缝11与光栅12之间，另一面聚焦镜13设置在光栅12的一侧；光通过狭缝11进入到光谱仪1的内部，通过第一个聚焦镜13聚焦到光栅12上，光栅12分光以后，通过第二个聚焦镜13聚焦到自动感光仪2上，光谱仪1接收到自动感光仪2发送的电信号后从滤波片32采集光谱，采集到的光谱通过光纤5引入到光谱仪1中狭缝11、光栅12及聚焦镜13用于将采集的光线进行分光。

数据采集及分析模块4中还进一步包括模数转换器41；数据采集及分析模块4从光谱仪1的输出端采集光谱，并通过模数转换器41将光谱转换成光源在不同波长上的光强度。该数据采集及分析模块4符合太阳能行业AM1.5的测量要求。

实施例1：

太阳能光付产业中，需要模拟太阳光的能量来测量光付产品的量子效率，使用太阳光谱测量系统可以简单的完成对太阳光模拟器的校正和分析工作，判断光源与国际标准的符合程度。对于脉冲光源也可以方便的测量。使用标准光源，对整个系统进行标定。在对待测光源的校正过程中，将太阳光谱测量系统连接计算机，放置于光源下方，当光源开始工作的时候，太阳光谱测量系统就可以测得光源的光谱曲线，并计算得出光强分布。通过这个光强分布值，就可以知道光源是不是符合要求，然后对光源进行校正。

实施例2：

气象研究领域中需要实时监控和分析到达地面的太阳辐射能量，通过太阳光谱测量系统可以方便的记录和分析数据。使用标准光源，对整个系统进行标定。将太阳光谱测量系统连接计算机，正面放置于天空下方，此时太阳光谱测量系统就可以测得阳光的光谱曲线，并计算得出光强分布，并且实时记录下来。

本实用新型太阳光谱测量系统的工作原理是，需要测量的光源的光，通过余弦校正器31接收，采集180度的光；再经过滤波片32，部分滤除500-700nm的强光部分；通过光纤5引入到光谱仪1中；在光谱仪1内，通过光谱仪1内部的狭缝11、光栅12和聚焦镜13进行分光，自动感光仪2接收光线后光谱仪1开始采集光线，通过数模转换器41得到光源在不同波长上的光强度；通过数据采集及分析模块4对数据进行采集和分析，并在计算机的屏幕上输出光谱结果。

本实用新型的工作流程：

步骤1、余弦校正器31接收太阳光或脉冲光源。

步骤2、余弦校正器31接收的光经过滤波片32滤波。

步骤3、在进行步骤1的同时，自动感光仪2感受到光源，并发送电信号到光谱仪1。

步骤4、光谱仪1接收电信号，并开始从滤波片32采集光谱。

步骤5、光谱仪1将采集到的光谱分光。

步骤6、数据采集及分析模块4得到光源在不同波长上的光强度，并在屏幕上显示。屏幕显示400-1100nm的光的绝对强度光谱，通过计算机计算光在不同的波段的强度积分值和在这些波段的强度比值，最终的与标准IEC60904-3对比的评级。

综上所述，本实用新型太阳光谱测量系统由于采集到的光线通过光谱仪分光，数模转换器能转换得到光源在不同波长上的光强度；本实用新型结构简单，使用、安装方便，成本低，易于普及应用。

上述内容为本实用新型太阳光谱测量系统的具体实施例的例举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

Claims (8)

1.一种太阳光谱测量系统，包括光谱仪(1)及设有显示模块的计算机，其特征在于，还包括自动感光仪(2)、光学接收装置(3)以及数据采集及分析模块(4)；所述的光学接收装置(3)的输入端接收太阳光线或脉冲光线，光学接收装置(3)的输出端与光谱仪(1)的光线采集输入端通过光纤连接，所述的自动感光仪(2)感应光学接收装置(3)发出的光线，自动感光仪(2)的输出端与光谱仪(1)的信号接收端连接，自动感光仪(2)定时向光谱仪(1)单向传输多个电信号，所述的光谱仪(1)的输出端与数据采集及分析模块(4)的输入端连接，光谱仪(1)向数据采集及分析模块(4)单向传输光谱，数据采集及分析模块(4)的输出端与计算机连接，计算机的显示模块显示数据采集及分析模块(4)的输出结果。

2.根据权利要求1所述的一种太阳光谱测量系统，其特征在于：所述的光学接收装置(3)包括余弦校正器(31)及与余弦校正器(31)的光线输出端连接的滤波片(32)，所述的余弦校正器(31)用于采集太阳光线或脉冲光线。

3.根据权利要求2所述的一种太阳光谱测量系统，其特征在于：所述的余弦校正器(31)的采集角度为180°。

4.根据权利要求2所述的一种太阳光谱测量系统，其特征在于：所述的滤波片(32)的滤光范围为500-700纳米。

5.根据权利要求1所述的一种太阳光谱测量系统，其特征在于：所述的自动感光仪(2)上设有光电倍增管(21)，用于感应自动感光仪(2)周围的光线。

6.根据权利要求1所述的一种太阳光谱测量系统，其特征在于：所述的自动感光仪(2)的每个电信号的时间间隔小于40us。

7.根据权利要求1所述的一种太阳光谱测量系统，其特征在于：所述的光谱仪(1)中还进一步包括狭缝(11)、光栅(12)及一对聚焦镜(13)，所述的狭缝(11)设置在光谱仪(1)的入口处，所述的一面聚焦镜(13)设置在狭缝(11)与光栅(12)之间，另一面聚焦镜(13)设置在光栅(12)的一侧。

8.根据权利要求1所述的一种太阳光谱测量系统，其特征在于：所述的数据采集及分析模块(4)中还进一步包括模数转换器(41)；该模数转换器(41)用于计算光源在不同波长上的光强度。