一种多通道的太阳光光谱观测装置及高精度观测方法与流程

文档序号:24299042发布日期:2021-03-17 00:49阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多通道太阳光光谱观测装置,其特征在于:包括用于接收太阳光的柱状腔体(1),设置在所述柱状腔体(1)外周侧的多通道测量装置(2),以及与所述多通道测量装置(2)的数据输出端通讯连接的观测控制中心(3),其中,

所述多通道测量装置(2)包括从所述柱状腔体(1)侧壁伸入所述柱状腔体(1)内部的多个测量通道(201),设置于所述测量通道(201)端部的光谱传感元件(202),以及用于接收所有所述光谱传感元件(202)测量的光谱数据的数据处理模块(203),所述数据处理模块(203)与所述观测控制中心(3)连接,且所述数据处理模块(203)将预处理后的光谱数据传输至所述观测控制中心(3)进行光谱分析。

2.根据权利要求1所述的一种多通道太阳光光谱观测系统,其特征在于,

所述柱状腔体(1)包括入射腔体(101)和反射腔体(102),且在所述入射腔体(101)和反射腔体(102)之间形成用于伸入所述测量通道(201)的环形开口(103),所述入射腔体(101)位于所述反射腔体(102)的上端且用于直接接收太阳光;

所述多通道测量装置(2)包括支撑底座(204),以及设置于所述支撑底座(204)上的多角度转换结构(205),所有所述测量通道(201)均设置在所述多角度转换结构(205)上,且所述多角度转换结构(205)用于使所述测量通道(201)在所述环形开口(103)内按照预设要求旋转动作以使得所述测量通道(201)端部的光谱传感元件(202)测定不同位置下的光谱数据。

3.根据权利要求2所述的一种多通道太阳光光谱观测系统,其特征在于,所述入射腔体(101)和所述反射腔体(102)为相同材质的防亚克力板结构,且同一所述测量通道(201)的端部设置两个所述光谱传感元件(202),且分别为朝向所述入射腔体(101)的入射光谱传感元件(2021)和朝向所述反射腔体(102)的反射光谱传感元件(2022),所述入射腔体(101)用于给所有所述测量通道(201)端部的所述入射光谱传感元件(2021)维持一个相同的外界环境,所述反射腔体(102)用于放置待测地物,其中,

在所述测量通道(201)的端部设置有用于将入射光谱传感元件(2021)和反射光谱传感元件(2022)分隔开的隔板(4),且在所述隔板(4)朝向所述反射腔体(102)的一侧面边缘设置有用于延伸挡板(5),所述延伸挡板(5)用于围绕所述反射光谱传感元件(2022)以使所述反射光谱传感元件(2022)仅接收所述反射腔体(102)内所述待测地物的反射光线。

4.根据权利要求3所述的一种多通道太阳光光谱观测系统,其特征在于,所述多角度转换结构(205)包括设置在柱状腔体(1)外周部的转台(2051)和设置在所述支撑底座(204)底部的移位机构(6),所述测量通道(201)位于所述转台(2051)的上下边缘处,所述移位机构(6)用于为所述转台(2051)提供沿柱状腔体(1)外周部转动的预设驱动力以使得所述测量通道(201)在所述环形开口(103)内按照预设要求旋转动作,所述移位机构(6)包括设置在支撑底座(204)底部的转动电机(601)和设置在转动电机(601)驱动轴外周部的联动环(602),所述联动环(602)与转台(2051)之间通过若干条形连柱(603)构成一体传动结构,所述一体传动结构用于使转动电机(601)的提供的所述预设驱动力依次通过联动环(602)和连柱(603)传导到转台(2051)上以驱动转台(2051)沿柱状腔体(1)外周部转动。

5.根据权利要求4所述的一种多通道太阳光光谱观测系统,其特征在于,所述数据处理模块(203)设置在所述支撑底座(204)的内部,同一测量通道(201)内的与所述数据处理模块(203)相连接,所有测量通道(201)内所述入射光谱传感元件(2021)和反射光谱传感元件(2022)均通过依次贯穿转台(2051)内部、连柱(603)内部和联动环(602)内部的数据线(7)并从联动环(602)朝向支撑底座(204)的一侧穿出进入所述支撑底座(204)内部汇聚连接到所述数据处理模块(203)上,以形成获得所有入射光谱传感元件(2021)和反射光谱传感元件(2022)测定的光谱数据的传输线路,所述数据处理模块(203)、移位机构(6)通过网络通信与观测控制中心(3)进行数据交互和指令控制。

6.根据权利要求1所述的一种多通道太阳光光谱观测系统,其特征在于,所述移位机构(6)提供的所述预设驱动力包括定点驱动力和连续驱动力以分别满足所述光谱数据定点测量和实时测量的需求,所述定点驱动力形成的所述预设要求旋转动作为定点旋转,所述连续驱动力形成的所述预设要求旋转动作为以固定频率连续旋转。。

7.一种用于权利要求1-6任一项的所述多通道的太阳光光谱观测装置的高精度观测方法,其特征在于,具体包括如下步骤:

步骤s1、将柱状腔体固定到太阳光光谱的观测点,调整柱状腔体朝向以使得柱状腔体顶部朝向太阳光呈最佳观测方位,并将待测地物按照要求放入所述反射腔体中;

步骤s2、太阳光射入柱状腔体内,并直射在所述入射光谱传感元件以及待测地物上,所述入射光谱传感元件获取太阳光光谱数据,所述反射光谱传感元件接收经所述待测地物反射后的反射光,并获取反射光光谱数据;

步骤s3、观测控制中心通过控制多角度转换结构的动作同步改变所有所述测量通道的测量位置,并通过所述数据处理模块获取每个所述测量通道在不同所述测量位置时的太阳光光谱数据和反射光光谱数据;

步骤s4、观测控制中心分别对所有的所述太阳光光谱数据和所述反射光光谱数据进行分析处理,以获取太阳光直射下的第一光谱数据曲线,以及经待测地物反射后的第二光谱数据曲线,并存储作为基础数据;

步骤s5、观测控制中心将所述第一光谱数据曲线和所述第二光谱数据曲线进行拟合,在进一步比较分析,以作为分析待测地物的物理特性的参考数据。

8.根据权利要求7所述的一种高精度观测方法,其特征在于,所述步骤s3中,多角度转换结构改变测量通道测量位置的模式为两种,分别是:一、移位机构提供间歇性的定点驱动力使测量通道呈间歇性定点旋转;二、移位机构提供连续驱动力使测量通道呈固定频率连续旋转,所述测量通道获取每个所述测量通道在不同所述测量位置时的太阳光光谱数据和反射光光谱数据的具体方式为:

步骤s301、移位机构提供间歇性的定点驱动力,测量通道呈间歇性定点旋转在观测控制中心预设的多个测量点上,获得太阳光光谱点数据和反射光光谱点数据;

步骤s302、移位机构提供连续驱动力,测量通道呈固定频率连续旋转获得太阳光光谱实时数据和反射光光谱实时数据。

9.根据权利要求8所述的一种高精度观测方法,其特征在于,所述步骤s4中,观测控制中心获得第一光谱数据曲线和第二光谱数据曲线的具体方式为:

步骤s401、将太阳光光谱点数据和太阳光光谱实时数据分别进行曲线绘制获得太阳光光谱点数据曲线和太阳光光谱实时数据曲线,将太阳光光谱点数据曲线和太阳光光谱实时数据曲线进行拟合获得既能展示太阳光光谱整体规律又能突出太阳光光谱重点特征的第一光谱数据曲线;

步骤s402、将反射光光谱点数据和反射光光谱实时数据分别进行曲线绘制获得反射光光谱点数据曲线和反射光光谱实时数据曲线,将反射光光谱点数据曲线和反射光光谱实时数据曲线进行拟合获得既能展示反射光光谱整体规律又能突出反射光光谱重点特征的第二光谱数据曲线。


技术总结
本发明公开了一种多通道太阳光光谱观测装置,包括用于接收太阳光的柱状腔体,设置在所述柱状腔体外周侧的多通道测量装置,以及与所述多通道测量装置的数据输出端通讯连接的观测控制中心。本发明能够同时接收太阳光入射光谱和地物反射光谱实现地物的物理特性数据的测量,同时在通过多位置转换结构改变测量通道接收太阳光入射光谱和地物反射光谱的位置,将获得不同位置下太阳光入射光谱和地物反射光谱反馈到观测控制中心分析获得地物的物理特性,避免搬动整体装置调整测量通道的位置,保持测量数据的连贯性和有效性,从而降低测量误差提高测量精度。

技术研发人员:周毅;周艳霞
受保护的技术使用者:西藏大学
技术研发日:2020.11.27
技术公布日:2021.03.16
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