專利名稱：布式太陽俯仰角跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽角度傳感裝置，尤其是一種布式太陽俯仰角跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽跟蹤傳感器，其采集信號的種類有以下幾種一是采用光敏芯片作為核心器件，接收太陽光的照度，利用象限分析的方法由計算機計算得到太陽的方向角度信息。再有就是圖像法，即根據(jù)太陽所成光斑像在圖像接收屏上的位置反向推算出太陽的方向角度信息，還有其它類別的傳感器與上述兩種基本大同小異。以上傳感器只適合特定的使用環(huán)境，所得到的數(shù)據(jù)并非是直接測得，需要采用軟件進行模糊數(shù)學(xué)計算和判斷，由此多重計算后方能得到所需數(shù)據(jù)。在相關(guān)的運算過程中，由于計算誤差的累計效應(yīng)會產(chǎn)生更大的誤差，因此，多重計算產(chǎn)生的不可靠性問題，大大影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定，此外，大氣透明度也對測量產(chǎn)生一定影響。有鑒于此，行業(yè)及專業(yè)上需要有另一套測量數(shù)據(jù)更直接、精度相對高、對多云及陰天有一定適應(yīng)性的系統(tǒng)來實現(xiàn)太陽跟蹤的功能。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、布魯斯特角原理結(jié)構(gòu)而相對可靠的布式太陽俯仰角跟蹤裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明布式太陽俯仰角跟蹤裝置，包括轉(zhuǎn)動部和利用太陽光直射光線來檢測太陽俯仰角的檢測部，其中，轉(zhuǎn)動部包括外殼體和設(shè)置在其內(nèi)部的內(nèi)殼體，外殼體和內(nèi)殼體之間通過轉(zhuǎn)軸連接，內(nèi)殼體能夠在外殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動，檢測部設(shè)置在轉(zhuǎn)軸的軸線上；外殼體上沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置有若干個長條形通孔，內(nèi)殼體上沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置有一個長條形鏤槽，轉(zhuǎn)動內(nèi)殼體，鏤槽與若干個通孔逐次一一對應(yīng)，鏤槽與一個通孔重合正對來形成一個入射通道，若干個入射通道使太陽光線逐次入射到檢測部上。進一步，所述外殼體為空心結(jié)構(gòu)的圓柱筒，所述內(nèi)殼體為空心圓柱狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)筒， 所述圓柱筒與轉(zhuǎn)筒的中心軸線重合，所述轉(zhuǎn)軸的軸線與所述中心軸線重合。進一步，所述轉(zhuǎn)動部還包括用于驅(qū)動并控制轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動的控制裝置。進一步，所述轉(zhuǎn)動部整體安裝在安裝基座上，該安裝基座上設(shè)置有三坐標(biāo)調(diào)節(jié)機構(gòu)、安裝基準(zhǔn)面及其接口，安裝基準(zhǔn)面平行于水平面、并平行于所述轉(zhuǎn)軸；所述轉(zhuǎn)軸平行于水平面，且設(shè)置為東西走向。進一步，若干個所述長條形通孔整體形成鏤空刻度槽，若干個所述長條形通孔以所述軸線為中心軸均勻分布在所述圓柱筒的圓柱面上。進一步，所述鏤空刻度槽分布范圍所對應(yīng)的圓心角為0-120度，所述鏤空刻度槽均設(shè)置在所述圓柱筒的上半部圓柱面上。進一步，若干個所述長條形通孔根據(jù)其設(shè)定的位置均標(biāo)定有角度值。進一步，所述鏤空刻度槽的外表面覆蓋有用單頻率透光材料制成的濾光膜。
進一步，所述圓柱筒兩側(cè)端面無部件區(qū)域設(shè)置為光封閉結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)筒上除去所述鏤槽外也為光封閉結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)筒內(nèi)表面上設(shè)置有吸光膜。進一步，所述檢測部包括平面反射鏡和光感記錄器，平面反射鏡固定設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸上，光感記錄器固定設(shè)置在平面反射鏡上，并且平面反射鏡的反射光路對準(zhǔn)光感記錄器的接收方向，反射光角度滿足單頻率透過光的布魯斯特條件；光感記錄器檢測并記錄依次通過所述濾光膜、通孔、鏤槽照射到平面反射鏡并經(jīng)其反射的太陽光的單頻率光功率、偏振數(shù)據(jù)。本發(fā)明測量數(shù)據(jù)直接、精度相對高，得到的測量結(jié)果具有相對高的可靠性，采用單頻接收有利于提高信噪比及靈敏度。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)主示意圖； 圖2為發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)側(cè)示意圖。
具體實施例方式下面，參考附圖，對本發(fā)明進行更全面的說明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。 因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。如圖1、圖2所示，本發(fā)明布式太陽俯仰角跟蹤裝置，包括轉(zhuǎn)動部和利用太陽光直射光線來檢測太陽俯仰角的檢測部。其中，轉(zhuǎn)動部包括圓柱筒1、轉(zhuǎn)筒2、控制裝置8和安裝基座4，圓柱筒1為圓柱空心結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)筒2為空心圓柱狀結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)筒2設(shè)置在圓柱筒1內(nèi)部， 圓柱筒1和轉(zhuǎn)筒2之間通過轉(zhuǎn)軸連接，圓柱筒1與轉(zhuǎn)筒2的中心軸線重合，轉(zhuǎn)軸的軸線與所述中心軸線重合?？刂蒲b置8安裝在圓柱筒1上，其用于驅(qū)動并控制轉(zhuǎn)筒2 —定角速度或步進角速度轉(zhuǎn)動、定位。轉(zhuǎn)動部整體安裝在安裝基座4上，安裝基座4上設(shè)置有三坐標(biāo)調(diào)節(jié)機構(gòu)、安裝基準(zhǔn)面及其接口(圖中未示)，安裝基準(zhǔn)面平行于水平面，并平行于所述轉(zhuǎn)軸；所述轉(zhuǎn)軸平行于水平面，且設(shè)置為東西走向。圓柱筒1的側(cè)壁上設(shè)置有環(huán)形排列的鏤空刻度槽15，該鏤空刻度槽15包括沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置的若干個長條形通孔5，若干個長條形通孔5以所述軸線為中心軸均勻分布在圓柱筒1的圓柱面上，鏤空刻度槽15分布范圍所對應(yīng)的圓心角為0-120度，安裝固定后，鏤空刻度槽15均設(shè)置在圓柱筒1的上半部圓柱面上，以使得鏤空刻度槽15對應(yīng)于太陽光的照射。若干個長條形通孔5根據(jù)其設(shè)定的位置均標(biāo)定有角度值，該角度值可校對設(shè)定。 鏤空刻度槽15的外表面覆蓋有濾光膜3，濾光膜3用單頻率透光材料制成。
轉(zhuǎn)筒2的側(cè)壁上沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置有一個長條形鏤槽9，鏤槽9與通孔5的開口位置、尺寸大小對應(yīng)，轉(zhuǎn)筒2轉(zhuǎn)動時，鏤槽9與若干個通孔5逐次一一對應(yīng)連通，每當(dāng)鏤槽9轉(zhuǎn)到與一個通孔5重合正對時，對應(yīng)連通的一對鏤槽9和通孔5形成一個光線的入射通道，因此，鏤槽9與若干個通孔5可逐次形成若干個入射通道，太陽光線通過入射通道入射到檢測部上，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)筒2，太陽光線通過若干個入射通道逐次入射到檢測部上。圓柱筒1兩側(cè)端面無部件區(qū)域設(shè)置為光封閉結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)筒2上除去鏤槽9外也為光封閉結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)筒2內(nèi)表面上設(shè)置有吸光膜。檢測部包括平面反射鏡6和光感記錄器7，平面反射鏡6固定設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸上， 光感記錄器7固定設(shè)置在平面反射鏡6上，并且平面反射鏡6的反射光路對準(zhǔn)光感記錄器 7的接收方向；被測陽光依次通過濾光膜3、一個通孔5、鏤槽9照射到平面反射鏡6上，并經(jīng)平面反射鏡6反射射入光感記錄器7，光感記錄器7檢測并記錄被測太陽光的單頻率光功率、偏振等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)最后上傳給總處理器。本發(fā)明可用于光伏光熱發(fā)電定日跟蹤，應(yīng)用光的直線傳播基本原理，利用本發(fā)明裝置將射來的被測光按入射的角度分離并分別引入若干個通孔5中，一個鏤槽9分別依次傳輸若干個通孔5中透射的光，以按不同角度將光線傳輸?shù)焦飧杏涗浧?，由于除一路直射光外，其他路入射光均經(jīng)過裝置內(nèi)部大小不等的反射吸收，強度大幅度降低，而直射光那一路所標(biāo)注的角度就是光源的角度，此為一維的角度測量方法。光感記錄器7檢測并記錄單頻率光功率、偏振等數(shù)據(jù)，尋找單頻偏振光與總光功率比值最小時所對應(yīng)的鏤槽9和通孔 5，即此時射入的光為直射光，此時通孔5標(biāo)定的角度為太陽俯仰角。本發(fā)明設(shè)計應(yīng)用了光在均勻介質(zhì)中的直線傳播、反射及其布魯斯特角等原理及相互關(guān)系，制造工藝應(yīng)用成熟的納米技術(shù)，激光刻蝕技術(shù)可達到相當(dāng)精度，而結(jié)構(gòu)方面相對簡單并采用步進電機裝置。光測量使用單頻功率與偏振指標(biāo)的雙重檢測，從測量精度的互補上確保結(jié)果的相對可靠性并消除偶然誤差。成熟技術(shù)在研發(fā)及制作成本上有優(yōu)勢，同時得到的測量結(jié)果具有相對高的可靠性。采用單頻接收有利于提高信噪比及靈敏度。具體實施時，
第一步首先在地基上建立標(biāo)準(zhǔn)面即水平基準(zhǔn)面，將本發(fā)明裝置的安裝基座4固定安裝于其上，通過三坐標(biāo)調(diào)節(jié)使轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸平行于水平基準(zhǔn)面且為東西走向。第二步控制裝置8驅(qū)動轉(zhuǎn)筒2轉(zhuǎn)動，每當(dāng)鏤槽9轉(zhuǎn)到與鏤空刻度槽15的其中之一重合正對時，如圖Ib所示位置，測試光光路打開，被測入射陽光依次通過濾光膜3、通孔 5、鏤槽9后，箭頭1 0所示入射光照射到平面反射鏡6的反射點12，并經(jīng)反射，反射光11射入光感記錄器7，而后被記錄，上傳。第三步控制裝置8按若干個通孔5所標(biāo)定的角度值實時記錄；同時與光感記錄器7上傳數(shù)據(jù)比較，此時不同角度對應(yīng)不同時點，尋找單頻偏振光與總光功率比值最小為時間標(biāo)定點，取此時的通孔5標(biāo)定的角度為太陽俯仰角。
權(quán)利要求
1.布式太陽俯仰角跟蹤裝置，其特征在于，跟蹤裝置該包括轉(zhuǎn)動部和利用太陽光直射光線來檢測太陽俯仰角的檢測部，其中，轉(zhuǎn)動部包括外殼體和設(shè)置在其內(nèi)部的內(nèi)殼體，外殼體和內(nèi)殼體之間通過轉(zhuǎn)軸連接，內(nèi)殼體能夠在外殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動，檢測部設(shè)置在轉(zhuǎn)軸的軸線上； 外殼體上沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置有若干個長條形通孔，內(nèi)殼體上沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置有一個長條形鏤槽，轉(zhuǎn)動內(nèi)殼體，鏤槽與若干個通孔逐次一一對應(yīng)，鏤槽與一個通孔重合正對來形成一個入射通道，若干個入射通道使太陽光線逐次入射到檢測部上。
2.如權(quán)利要求1所述的布式太陽俯仰角跟蹤裝置，其特征在于，所述外殼體為空心結(jié)構(gòu)的圓柱筒，所述內(nèi)殼體為空心圓柱狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)筒，所述圓柱筒與轉(zhuǎn)筒的中心軸線重合，所述轉(zhuǎn)軸的軸線與所述中心軸線重合。
3.如權(quán)利要求2所述的布式太陽俯仰角跟蹤裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動部還包括用于驅(qū)動并控制轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動的控制裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的布式太陽俯仰角跟蹤裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動部整體安裝在安裝基座上，該安裝基座上設(shè)置有三坐標(biāo)調(diào)節(jié)機構(gòu)、安裝基準(zhǔn)面及其接口，安裝基準(zhǔn)面平行于水平面、并平行于所述轉(zhuǎn)軸；所述轉(zhuǎn)軸平行于水平面，且設(shè)置為東西走向。
5.如權(quán)利要求2所述的布式太陽俯仰角跟蹤裝置，其特征在于，若干個所述長條形通孔整體形成鏤空刻度槽，若干個所述長條形通孔以所述軸線為中心軸均勻分布在所述圓柱筒的圓柱面上。
6.如權(quán)利要求5所述的布式太陽俯仰角跟蹤裝置，其特征在于，所述鏤空刻度槽分布范圍所對應(yīng)的圓心角為0-120度，所述鏤空刻度槽均設(shè)置在所述圓柱筒的上半部圓柱面上。
7.如權(quán)利要求6所述的布式太陽俯仰角跟蹤裝置，其特征在于，若干個所述長條形通孔根據(jù)其設(shè)定的位置均標(biāo)定有角度值。
8.如權(quán)利要求7所述的布式太陽俯仰角跟蹤裝置，其特征在于，所述鏤空刻度槽的外表面覆蓋有用單頻率透光材料制成的濾光膜。
9.如權(quán)利要求2所述的布式太陽俯仰角跟蹤裝置，其特征在于，所述圓柱筒兩側(cè)端面無部件區(qū)域設(shè)置為光封閉結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)筒上除去所述鏤槽外也為光封閉結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)筒內(nèi)表面上設(shè)置有吸光膜。
10.如權(quán)利要求2所述的布式太陽俯仰角跟蹤裝置，其特征在于，所述檢測部包括平面反射鏡和光感記錄器，平面反射鏡固定設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸上，光感記錄器固定設(shè)置在平面反射鏡上，并且平面反射鏡的反射光路對準(zhǔn)光感記錄器的接收方向，反射光角度滿足單頻率透過光的布魯斯特條件；光感記錄器檢測并記錄依次通過所述濾光膜、通孔、鏤槽照射到平面反射鏡并經(jīng)其反射的太陽光的單頻率光功率、偏振數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種布式太陽俯仰角跟蹤裝置，包括轉(zhuǎn)動部和利用太陽光直射光線來檢測太陽俯仰角的檢測部，其中，轉(zhuǎn)動部包括外殼體和設(shè)置在其內(nèi)部的內(nèi)殼體，外殼體和內(nèi)殼體之間通過轉(zhuǎn)軸連接，內(nèi)殼體能夠在外殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動，檢測部設(shè)置在轉(zhuǎn)軸的軸線上；外殼體上沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置有若干個長條形通孔，內(nèi)殼體上沿所述轉(zhuǎn)軸的軸向設(shè)置有一個長條形鏤槽，轉(zhuǎn)動內(nèi)殼體，鏤槽與若干個通孔逐次一一對應(yīng)來形成若干個入射通道，若干個入射通道使太陽光線逐次入射到檢測部上。本發(fā)明測量數(shù)據(jù)直接、精度相對高，得到的測量結(jié)果具有相對高的可靠性，采用單頻接收有利于提高信噪比及靈敏度。
文檔編號G01C1/00GK102368160SQ20111035653
公開日2012年3月7日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者劉伯昂, 薛黎明 申請人:中海陽新能源電力股份有限公司