[发明专利]基于光电原理的太阳辐射观测装置及其实现方法

权利要求书

1.基于光电原理的太阳辐射观测装置，其特征在于，包括微处理器，与微处理器相连的1~3路基于光电原理的信号检测及处理电路，与微处理器双向连接的补偿电路、监控电路、存储电路、时钟电路和通信接口电路。

2.根据权利要求1所述的基于光电原理的太阳辐射观测装置，其特征在于，所述信号检测及处理电路包括光电检测电路，输入端与光电检测电路相连的信号调理电路，输入端与信号调理电路相连、输出端与微处理器相连的A/D转换电路。

3.根据权利要求1所述的基于光电原理的太阳辐射观测装置，其特征在于，所述信号检测及处理电路还包括输入端与微处理器相连、输出端与信号调理电路相连的自动调零电路。

4.根据权利要求2~3任意一项所述的基于光电原理的太阳辐射观测装置，其特征在于，所述光电检测电路包括对总辐射进行接收的第一光电二极管，仅对直接辐射或散射辐射进行接收的第二光电二极管和第三光电二极管，以及输入端与第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管均相连、输出端与信号调理电路相连的信号检测电路。

5.根据权利要求4所述的基于光电原理的太阳辐射观测装置，其特征在于，所述微处理器为嵌入式低功耗微处理器。

6.权利要求1~5任意一项所述的基于光电原理的太阳辐射观测装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）用三只光电二极管感应太阳辐射，其中一只用于感应太阳总辐射，另外两只用于感应太阳散射辐射；

（2）光电检测电路对总辐射进行检测，并将检测到的信号依次传递至信号调理电路和A/D转换电路进行处理和转换，之后将转换后的数字信号传递至微处理器进行分析计算；

（3）微处理器根据接收到的数字信号分析计算得到太阳总辐射、直接辐射和散射辐射实时观测数据；

（4）微处理器将采集到的信号进行处理，并根据经纬度和北京时计算地方时，与计算到的数据一并存储，并自动根据时间判断在新月时启动调零电路进行自动调零处理。

7.根据权利要求6所述的基于光电原理的太阳辐射观测装置的实现方法，其特征在于，所述微处理器连接有进行数据输入和输出的通信接口电路。

8.根据权利要求7所述的基于光电原理的太阳辐射观测装置的实现方法，其特征在于，所述步骤（3）中，直接辐射通过以下公式得出：

其中，为光照度到辐照度转换线性比例修正系数；为第一支光电二极管光接收总辐射的光电强度；为直接辐射或散射辐射光电二极管光接收窗口系数；为第二支光电二极管光接收直接辐射或散射辐射的光电强度；为第三支光电二极管光接收直接辐射或散射辐射的光电强度；为光照度到辐照度转换补偿系数；

水平面直接辐射通过以下公式得出：

其中，为垂直于太阳入射光的直接辐射；为根据经纬度和北京时间计算的太阳高度角；

    散射辐射通过以下公式得出：

    

其中，为太阳总辐射和散射辐射光电二极管接收窗口至天空2π立体角系数；

太阳总辐射通过以下公式得出：。