專利名稱：一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽光譜采集裝置領(lǐng)域，具體為一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光譜分析方法作為一種重要的分析手段，在科研、生產(chǎn)、質(zhì)控等方面都發(fā)揮著極大的作用。光譜儀會自動快速對太陽光的某個波段進行掃描記錄。事后，相關(guān)研究人員可用專用的光譜分析軟件分析出這些光譜資料中的痕量氣體的各種信息。光譜儀以太陽為光源， 如果光譜儀發(fā)生移動，相應(yīng)的太陽方位就會發(fā)生移動?，F(xiàn)有技術(shù)的光譜儀沒有相應(yīng)的裝置判斷太陽的方位信息，因此，光譜儀在分析中不能移動，不能作為車載動態(tài)光譜分析應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)，以解決光譜儀不能作為車載動態(tài)光譜分析應(yīng)用的問題。為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)，包括安裝于車體上的光譜儀，其特征在于還包括有安裝于車體上的跟蹤模塊、反射模塊、單片機，所述跟蹤模塊包括由電機驅(qū)動可在水平面方向和豎直面方向轉(zhuǎn)動的四象限探測器，所述四象限探測器的探測面上垂直安裝有鏡筒，太陽光由鏡筒射入四象限探測器中，由四象限探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，所述反射模塊包括由電機驅(qū)動可在水平面方向和豎直面方向轉(zhuǎn)動的反射鏡，所述單片機的輸入與四象限探測器的輸出連接，接收四象限探測器四個象限面源的電信號，所述單片機的輸出分別與四象限探測器、反射鏡的驅(qū)動電機控制端電連接，當四象限探測器四個象限面源的電信號變化時，所述單片機控制四象限探測器的驅(qū)動電機帶動四象限探測器轉(zhuǎn)動，直至單片機接收到的四象限探測器四個象限面源的電信號大小相同，然后單片機根據(jù)四象限探測器驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動步數(shù)計算出太陽方位，所述單片機再向反射鏡的驅(qū)動電機發(fā)送控制信號，控制反射鏡按照相應(yīng)的太陽方位轉(zhuǎn)動以將太陽光反射至光譜儀。所述的一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)，其特征在于所述跟蹤模塊包括第一水平驅(qū)動電機、第一垂直驅(qū)動電機、轉(zhuǎn)臺，所述第一水平驅(qū)動電機帶動轉(zhuǎn)臺在水平面方向轉(zhuǎn)動，所述第一垂直驅(qū)動電機、四象限探測器分別設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上，所述第一垂直驅(qū)動電機帶動四象限驅(qū)動器在豎直面方向轉(zhuǎn)動，所述單片機分別與第一水平驅(qū)動電機、第一垂直驅(qū)動電機的控制端電連接。所述的一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)，其特征在于所述反射鏡模塊包括第二水平驅(qū)動電機、第二垂直驅(qū)動電機、轉(zhuǎn)臺，所述第二水平驅(qū)動電機帶動轉(zhuǎn)臺在水平面方向轉(zhuǎn)動， 所述第二垂直驅(qū)動電機、反射鏡分別設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上，所述第二垂直驅(qū)動電機帶動反射鏡在豎直面方向轉(zhuǎn)動，所述單片機分別與第二水平驅(qū)動電機、第二垂直驅(qū)動電機的控制端電連接。本發(fā)明的跟蹤模塊采用四像限探測器，當太陽光垂直照射的時候，四個象限面源受光強度一樣，輸出電流 J1=Z2=Z3=Z4,本發(fā)明在四像限探測器的探測面上垂直安裝一個圓筒狀的鏡筒，當太陽移動時由于太陽光會部分的被圓筒遮擋，這時四個象限面源輸出的電流會發(fā)生變化，所以，通過Z1J2J3A電流的變化，可以判斷太陽的方位發(fā)送的變化情況。本發(fā)明中，h’h’h,h的電流信號轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電壓信號，信號被AD采集后送單片機處理，單片機根據(jù)Z1J2 J3J4之間的關(guān)系，來驅(qū)動四象限探測器驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，直至 Z1=Z2=Z3=Z4,然后單片機根據(jù)四象限探測器的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的步數(shù)，確定太陽方位信息， 根據(jù)太陽方位信息來調(diào)整反射鏡驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動步數(shù)。本發(fā)明易于實現(xiàn)，實現(xiàn)了對太陽的跟蹤定位和太陽光的反射采集，使光譜儀能夠成功應(yīng)用于動態(tài)太陽光譜的分析研究。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明跟蹤模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明反射模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明單片機連接框圖。
具體實施例方式如圖1、圖4所示。一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)，包括安裝于車體1上的光譜儀2， 還包括有安裝于車體1上的跟蹤模塊、反射模塊、單片機，跟蹤模塊包括由電機驅(qū)動可在水平面方向和豎直面方向轉(zhuǎn)動的四象限探測器3，四象限探測器3的探測面上垂直安裝有鏡筒4，太陽光由鏡筒4射入四象限探測器3中，由四象限探測器3將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，反射模塊包括由電機驅(qū)動可在水平面方向和豎直面方向轉(zhuǎn)動的反射鏡5，單片機的輸入與四象限探測器3的輸出連接，接收四象限探測器3四個象限面源的電信號，單片機的輸出分別與四象限探測器3、反射鏡5的驅(qū)動電機控制端電連接，當四象限探測器3四個象限面源的電信號變化時，單片機控制四象限探測器3的驅(qū)動電機帶動四象限探測器3轉(zhuǎn)動，直至單片機接收到的四象限探測器3四個象限面源的電信號大小相同，然后單片機根據(jù)四象限探測器3驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動步數(shù)計算出太陽方位，單片機再向反射鏡5的驅(qū)動電機發(fā)送控制信號， 控制反射鏡5按照相應(yīng)的太陽方位轉(zhuǎn)動以將太陽光反射至光譜儀2。如圖2所示。跟蹤模塊包括第一水平驅(qū)動電機6、第一垂直驅(qū)動電機7、轉(zhuǎn)臺8-1， 第一水平驅(qū)動電機6帶動轉(zhuǎn)臺8-1在水平面方向轉(zhuǎn)動，第一垂直驅(qū)動電機7、四象限探測器 3分別設(shè)置在轉(zhuǎn)臺8-1上，第一垂直驅(qū)動電機7帶動四象限驅(qū)動器3在豎直面方向轉(zhuǎn)動，單片機分別與第一水平驅(qū)動電機6、第一垂直驅(qū)動電機7的控制端電連接。如圖3所示。反射鏡模塊包括第二水平驅(qū)動電機9、第二垂直驅(qū)動電機10、轉(zhuǎn)臺 8-2，第二水平驅(qū)動電機9帶動轉(zhuǎn)臺8-2在水平面方向轉(zhuǎn)動，第二垂直驅(qū)動電機10、反射鏡5 分別設(shè)置在轉(zhuǎn)臺8-2上，第二垂直驅(qū)動電機10帶動反射鏡5在豎直面方向轉(zhuǎn)動，單片機分別與第二水平驅(qū)動電機9、第二垂直驅(qū)動電機10的控制端電連接。
由于太陽運行軌跡不是一個平面，四像限探測器跟蹤太陽，需要水平，和垂直兩個方向的轉(zhuǎn)動，當太陽與四像限探測器不在一個垂直面上，則第一水平驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，直到太陽與四像限探測器在一個垂直面上；再調(diào)整第一垂直驅(qū)動電機，使太陽與四像限探測器在一個水平面。從而就可以確定太陽的方位。單片機根據(jù)此時的太陽方位角信息，來驅(qū)動反射鏡驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，使反射鏡可以把太陽光反射進光譜儀。這個方向的控制需要知道3點1、跟蹤模塊與反射模塊的相對位置；2、跟蹤模塊和反射模塊的角度是多少；3、太陽相對與四像限探測器的角度信息。跟蹤模塊與反射模塊相對位置固定；跟蹤模塊與反射模塊的角度已知；太陽相對四像限探測器的角度信息是通過單片機計算出來。知道了這個關(guān)系，就可以建立車載的系統(tǒng)，隨著車載方向的任意改變，因為四像限探測器和反射鏡的相對位置固定，反射鏡和光譜儀的角度也是固定不變，因此，只要知道太陽相對于四像限探測器的方位信息，就可以驅(qū)動反射鏡轉(zhuǎn)動，使太陽光反射進光譜儀。本發(fā)明系統(tǒng)開啟之后，跟蹤模塊因為所接收的太陽光強不一樣，從而把四路光強信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳送給單片機，單片機輸出相應(yīng)的控制信號，分別控制第一水平驅(qū)動電機和第一垂直驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，使四路太陽跟蹤信號相等，此時，跟蹤模塊垂直于太陽照射方向。單片機根據(jù)跟蹤模塊第一水平驅(qū)動電機、第一垂直驅(qū)動電機的移動步數(shù)，來計算出四象限探測器與太陽之間的夾角，進而得到反射鏡與太陽之間的夾角，根據(jù)這個夾角，再控制第二水平驅(qū)動電機、第二垂直驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，使得反射模塊把太陽光反射進光譜儀中。
權(quán)利要求
1.一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)，包括安裝于車體上的光譜儀，其特征在于還包括有安裝于車體上的跟蹤模塊、反射模塊、單片機，所述跟蹤模塊包括由電機驅(qū)動可在水平面方向和豎直面方向轉(zhuǎn)動的四象限探測器，所述四象限探測器的探測面上垂直安裝有鏡筒，太陽光由鏡筒射入四象限探測器中，由四象限探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，所述反射模塊包括由電機驅(qū)動可在水平面方向和豎直面方向轉(zhuǎn)動的反射鏡，所述單片機的輸入與四象限探測器的輸出連接，接收四象限探測器四個象限面源的電信號，所述單片機的輸出分別與四象限探測器、反射鏡的驅(qū)動電機控制端電連接，當四象限探測器四個象限面源的電信號變化時，所述單片機控制四象限探測器的驅(qū)動電機帶動四象限探測器轉(zhuǎn)動，直至單片機接收到的四象限探測器四個象限面源的電信號大小相同，然后單片機根據(jù)四象限探測器驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動步數(shù)計算出太陽方位，所述單片機再向反射鏡的驅(qū)動電機發(fā)送控制信號，控制反射鏡按照相應(yīng)的太陽方位轉(zhuǎn)動以將太陽光反射至光譜儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)，其特征在于所述跟蹤模塊包括第一水平驅(qū)動電機、第一垂直驅(qū)動電機、轉(zhuǎn)臺，所述第一水平驅(qū)動電機帶動轉(zhuǎn)臺在水平面方向轉(zhuǎn)動，所述第一垂直驅(qū)動電機、四象限探測器分別設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上，所述第一垂直驅(qū)動電機帶動四象限驅(qū)動器在豎直面方向轉(zhuǎn)動，所述單片機分別與第一水平驅(qū)動電機、第一垂直驅(qū)動電機的控制端電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)，其特征在于所述反射鏡模塊包括第二水平驅(qū)動電機、第二垂直驅(qū)動電機、轉(zhuǎn)臺，所述第二水平驅(qū)動電機帶動轉(zhuǎn)臺在水平面方向轉(zhuǎn)動，所述第二垂直驅(qū)動電機、反射鏡分別設(shè)置在轉(zhuǎn)臺上，所述第二垂直驅(qū)動電機帶動反射鏡在豎直面方向轉(zhuǎn)動，所述單片機分別與第二水平驅(qū)動電機、第二垂直驅(qū)動電機的控制端電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車載太陽光譜采集系統(tǒng)，包括安裝于車體上的光譜儀、跟蹤模塊、反射模塊、單片機，跟蹤模塊由四象限探測器采集光信號，反射模塊由反射鏡將光信號反射至光譜儀，單片機作為數(shù)據(jù)處理單元。本發(fā)明易于實現(xiàn)，實現(xiàn)了對太陽的跟蹤定位和太陽光的反射采集，使光譜儀能夠成功應(yīng)用于動態(tài)太陽光譜的分析研究。
文檔編號G01N21/01GK102156098SQ201110022048
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者余桂周, 傅威, 張 林, 徐亞迪, 朱大振, 陳曉寧 申請人:安徽大學