[实用新型]一种宽波段太阳直射照度测量装置

说明书

本实用新型公开了一种宽波段太阳直射照度测量装置，包括有匀光器、光纤束、分光探测单元、太阳跟踪装置和二维转台。其中，匀光器包括内置光阑和散射片，限制仪器测量视场为3°。匀光器首先对太阳直射辐射进行均匀光漫射，然后通过一根低损耗的“一分三”光纤束将匀光后的光信号传递至二维转台内部的分光探测单元。本实用新型采用独立的三个分光探测单元实现400‑2500nm宽光谱范围的太阳直射照度测量。三个分光探测单元均采用狭缝、滤光片、平场凹面光栅与线阵探测器的形式，实现光信号采集。本实用新型采用高精度匀光设备，高精度太阳跟踪装置和分光探测单元，能够实现宽波段范围内太阳直射辐射的自动测量，满足使用需求。

技术领域

本实用新型涉及光辐射测量装置技术领域，尤其涉及一种用于大气光学特性研究和太阳辐射传输观测的宽波段太阳直射照度测量装置。

背景技术

在太阳辐射研究、环境监测、卫星遥感等领域，太阳直射辐射是获得大气气溶胶光学厚度，整层大气透过率等参数的重要前提。

目前，太阳直射辐射的测量方法主要有两种。一种方法是使用太阳光度计直接测量获得。太阳光度计利用多个窄带滤光片，在双驱动步进电机和太阳跟踪器的辅助作用下，可测得相应波长的太阳直射辐射。这种方法的测量精度比较高，但受限于滤光片的数量，难以实现宽光谱范围的全覆盖。

另一种方法是通过太阳光谱辐照度计间接测量获得。当太阳光谱辐照度计遮光装置运动至与仪器积分球入瞳平面平齐位置时，积分球入光口完全暴露在阳光下，此时太阳光谱辐照度仪的测量数据为天空总辐照度。当太阳光谱辐照度计遮光装置运动至太阳直射位置时，太阳、遮光装置和积分球入光口在一条直线上，遮光装置完全遮挡住太阳，避免太阳直射光入射至积分球，此时太阳光谱辐照度仪的测量数据为天空漫射辐照度。天空总辐射与天空漫射辐射的差值即为太阳直射辐射。这种测量方法的测量过程复杂，测量周期长。

随着科技的发展，各科学领域对于宽波段范围、高精度分辨率、全自动化的太阳直射辐射测量数据的需求与日俱增，而现有技术手段难以直接适用。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种宽波段太阳直射照度测量装置，以满足宽波段范围内太阳直射照度的全自动、高精度探测。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种宽波段太阳直射照度测量装置，包括有匀光器、光纤束、分光探测单元、太阳跟踪装置和二维转台。所述匀光器对太阳直射辐射进行匀光，并通过光纤束传导至分光探测单元，分光探测单元实现400-2500nm的宽光谱信号测量；根据太阳跟踪装置内置四象限探测器的信号反馈，二维转台实时调整转动方向和角度，使太阳跟踪装置和匀光器始终对准太阳。

所述匀光器的视场角为3°（可以根据使用需求改变视场角的大小），包括视场光阑、消杂光光阑、散射片和石英光窗。太阳直射辐射经散射片均匀扩散后传输至光纤束输入端。所述散射片在紫外至短波红外的宽波段范围内能够实现低损失的入射光匀光。测量过程中，匀光器一端为粘接的石英光窗，另一端为密封连接的光纤束，因此能够实现测量过程中的防水密封。

所述光纤束采用低OH-石英光纤，在400-2500nm范围内具有较高的传输效率。所述光纤束包括一个光输入端和三个光输出端。其中，光纤束的输入端与匀光器密封连接，光纤束的三个输出端分别与转台内部的分光探测单元对应连接。光纤束两端分别连接转台外部和内部的匀光器与分光探测单元，转台壳体表面的光纤出孔位置采用防水接头密封。所述光纤束在实现光信号低损传输的同时，保证了三个分光探测单元具有相同的信号输入。