[发明专利]用于太阳精密跟踪的角度测量方法与数字式光电角度传感器

摘要

本发明涉及用于太阳精密跟踪的角度测量方法与数字式光电角度传感器，属于太阳能应用、气象观测仪器领域。该测量方法基于狭缝成像原理，将太阳入射的平行光经光学成像单元成像到CCD的光敏元上。通过测量光斑质心所对应的像元编码位置信号，再利用已知参数经反正切计算，求得某一时刻太阳光一个方向上的入射角度。该数字式光电角度传感器包括：光学成像单元、光电探测单元、信息处理单元、输出接口单元、壳体等。利用本发明的方法与两个数字式光电角度传感器，可精确测量太阳入射光两个方向的入射角度，提供精确的太阳方位信号，实现太阳目标的精密跟踪与辐射测量。传感器结构简单，体积小，无像差；精密测量角度，准确度高。

主权项

一种用于太阳精密跟踪的角度测量方法，基于狭缝成像原理和数字式线阵CCD光电角度传感器，其特征在于：步骤如下：步骤一：将狭缝中心线与线阵CCD的一维像元阵列的中心线相互垂直安装，CCD像元宽度为已知(a)，狭缝中心线与CCD感光像元表面的距离为已知(H)；角度测量范围的大小和角度分辨率的高低由狭缝与线阵CCD像元表面的距离和CCD像元数决定；步骤二：测量狭缝中心线在CCD像元表面上的正投影所得到的像元编码位置为(N0)，并以此为基准原点，对应太阳位置(1)；步骤三：测量当太阳运转到位置(2)时，太阳的入射光线经成像单元成像到CCD像元表面上，得到新的像元编码位置(N1)；步骤四：由几何关系即可得到，太阳光偏离垂直入射的角度θ为： θ = arctan ( a ( N 1 - N 0 ) H ) 当太阳入射光位于狭缝的左侧，即N1＜N0时，测得的入射角θ为负值；当太阳入射光位于狭缝的右侧，即N1＞N0时，测得的入射角θ为正值。