一種高空輻射探測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高空輻射探測裝置，包括高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端；其中，高空探測終端包括飛行器、設(shè)置在飛行器上的高空控制模塊、以及分別與高空控制模塊相連接的定位模塊、氣象輻射測量傳感器、第一通信模塊；地面監(jiān)測控制終端包括地面控制模塊、以及分別與地面控制模塊相連接的第二通信模塊、控制輸入裝置、信息輸出裝置；高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端之間通過第一通信模塊、第二通信模塊進(jìn)行通信。本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，能夠針對不同位置的太陽輻射情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測，且監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確，具有權(quán)威性。
【專利說明】一種高空輻射探測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種高空輻射探測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽輻射通過大氣，一部分到達(dá)地面，稱為直接太陽輻射；另一部分被大氣的分子、大氣中的微塵、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太陽輻射一部分返回宇宙空間，另一部分到達(dá)地面,到達(dá)地面的這部分稱為散射太陽輻射。到達(dá)地面的散射太陽輻射和直接太陽輻射之和稱為總輻射。太陽輻射通過大氣后，其強(qiáng)度和光譜能量分布都發(fā)生變化。到達(dá)地面的太陽輻射能量比大氣上界小得多，在太陽光譜上能量分布在紫外光譜區(qū)幾乎絕跡，在可見光譜區(qū)減少40%，而在紅外光譜區(qū)增至60%。
[0003]在地球大氣上界，北半球夏至?xí)r，日輻射總量最大，從極地到赤道分布比較均勻；冬至?xí)r，北半球日輻射總量最小，極圈內(nèi)為零，南北差異最大。南半球情況相反。春分和秋分時，日輻射總量的分布與緯度的余弦成正比。南、北回歸線之間的地區(qū)，一年內(nèi)日輻射總量有兩次最大，年變化小。緯度愈高，日輻射總量變化愈大。
[0004]就全球平均而言，太陽總輻射只占到達(dá)大氣上界太陽輻射的45%?？傒椛淞侩S緯度升聞而減小，隨聞度升聞而增大。一天內(nèi)中午如后最大，夜間為O ; —年內(nèi)夏大冬小。太陽輻射能在可見光線(0.4?0.76 μ m)、紅外線(>0.76 μ m)和紫外線(〈0.4 μ m)分別占43%、53%和4%，即集中于短波波段,故將太陽輻射稱為短波輻射。
[0005]近年來，大量化學(xué)物質(zhì)破壞了大氣層中的臭氧層，破壞了這道保護(hù)人類健康的天然屏障。據(jù)國家氣象中心提供的報告顯示，1979年以來我國大氣臭氧層總量逐年減少，在20年間臭氧層減少了 14%。而臭氧層每遞減I %，皮膚癌的發(fā)病率就會上升3 %。因此，我們需要隨時對大氣中的太陽輻射進(jìn)行監(jiān)測，但是現(xiàn)有技術(shù)中，針對太陽輻射的監(jiān)測，多采用地面固定式儀器，所測數(shù)據(jù)只能反映所測局部地區(qū)的情況，不具權(quán)威性，并且由于監(jiān)測裝置設(shè)置地面，相對大氣層來說，距離遠(yuǎn)，對于大氣層中太陽輻射情況的測量缺乏準(zhǔn)確性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，能夠針對不同位置的太陽輻射情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測的高空輻射探測裝置。
[0007]本實(shí)用新型為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:本實(shí)用新型設(shè)計了一種高空輻射探測裝置，包括高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端；其中，高空探測終端包括飛行器、設(shè)置在飛行器上的高空控制模塊、以及分別與高空控制模塊相連接的定位模塊、氣象輻射測量傳感器、第一通信模塊；地面監(jiān)測控制終端包括地面控制模塊、以及分別與地面控制模塊相連接的第二通信模塊、控制輸入裝置、信息輸出裝置；高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端之間通過第一通信模塊、第二通信模塊進(jìn)行通信。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述飛行器包括探空氣球、以及設(shè)置在探空氣球表面的數(shù)個微型電控氣泵，各個微型電控氣泵分別與所述高空控制模塊相連接。[0009]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述飛行器為無人機(jī)。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述定位模塊包括衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊，衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊分別與所述高空控制模塊相連接。
[0011]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述高空探測終端還包括與高空控制模塊相連接的云層圖像采集模塊。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述云層圖像采集模塊為0V7670圖像采集模塊。
[0013]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述氣象輻射測量傳感器為CNR4型號傳感器。
[0014]本實(shí)用新型所述一種高空輻射探測裝置采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0015](I)本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，采用飛行器和氣象輻射測量傳感器構(gòu)成高空探測終端，并且與地面監(jiān)測控制終端之間通過通信模塊進(jìn)行通信，保證了本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置能夠?qū)崟r采集各個不同位置的太陽輻射；
[0016](2)本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置中，針對高空探測終端中的飛行器，設(shè)計了兩種應(yīng)用實(shí)時例，不僅可以采用無人機(jī)，而且還可以采用探空氣球配合微型電控氣泵實(shí)現(xiàn)，避免了傳統(tǒng)探空氣球飛行的無方向性問題；設(shè)計的兩種實(shí)施例均可針對飛行器的飛行軌跡實(shí)現(xiàn)有效控制，使得高空輻射探測裝置的工作過程能夠在監(jiān)測人員的控制下進(jìn)行；
[0017](3)本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置中，針對高空探測終端中的定位模塊，采用衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)針對高空探測終端的定位，即提高了定位精度，又保證了高空輻射探測裝置實(shí)際工作中的可靠性；
[0018](4)本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置中，高空探測終端中還設(shè)計了與高空控制模塊相連接的云層圖像采集模塊，可以在對太陽輻射監(jiān)測的同時，實(shí)現(xiàn)對高空云層的拍攝，以便監(jiān)測人員可以更好的對太陽輻射情況進(jìn)行分析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置的功能模塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)計了一種高空輻射探測裝置，包括高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端；其中，高空探測終端包括飛行器、設(shè)置在飛行器上的高空控制模塊、以及分別與高空控制模塊相連接的定位模塊、氣象輻射測量傳感器、第一通信模塊；地面監(jiān)測控制終端包括地面控制模塊、以及分別與地面控制模塊相連接的第二通信模塊、控制輸入裝置、信息輸出裝置；高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端之間通過第一通信模塊、第二通信模塊進(jìn)行通信。本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，采用飛行器和氣象輻射測量傳感器構(gòu)成高空探測終端，并且與地面監(jiān)測控制終端之間通過通信模塊進(jìn)行通信，保證了本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置能夠?qū)崟r采集各個不同位置的太陽輻射。
[0022]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述飛行器包括探空氣球、以及設(shè)置在探空氣球表面的數(shù)個微型電控氣泵，各個微型電控氣泵分別與所述高空控制模塊相連接。
[0023]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述飛行器為無人機(jī)。
[0024]本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置中，針對高空探測終端中的飛行器，設(shè)計了兩種應(yīng)用實(shí)時例，不僅可以采用無人機(jī)，而且還可以采用探空氣球配合微型電控氣泵實(shí)現(xiàn)，避免了傳統(tǒng)探空氣球飛行的無方向性問題；設(shè)計的兩種實(shí)施例均可針對飛行器的飛行軌跡實(shí)現(xiàn)有效控制，使得高空輻射探測裝置的工作過程能夠在監(jiān)測人員的控制下進(jìn)行。
[0025]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述定位模塊包括衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊，衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊分別與所述高空控制模塊相連接。采用衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)針對高空探測終端的定位，即提高了定位精度，又保證了高空輻射探測裝置實(shí)際工作中的可靠性。
[0026]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述高空探測終端還包括與高空控制模塊相連接的云層圖像采集模塊，可以在對太陽輻射監(jiān)測的同時，實(shí)現(xiàn)對高空云層的拍攝，以便監(jiān)測人員可以更好的對太陽輻射情況進(jìn)行分析。
[0027]實(shí)際應(yīng)用中，所述云層圖像采集模塊為0V7670圖像采集模塊。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述氣象福射測量傳感器為CNR4型號傳感器,它是Kipp&Zonen推出的凈輻射傳感器。作為CNRl凈輻射傳感器的升級產(chǎn)品，CNR4在產(chǎn)品性能以及易用性方面有了進(jìn)一步的提升。CNR4采用符合ISO 9060:1990標(biāo)準(zhǔn)的二級短波輻射表作為短波輻射傳感器，同時還配有2個長波輻射傳感器。儀器采用全新設(shè)計的結(jié)構(gòu)外形，4個輻射傳感器與儀器本身有機(jī)整合為一體，外形更加小巧、輕便，為用戶的使用帶來更多的方便。CNR4標(biāo)配有Pt-1OO鉬電阻和IOK熱敏電阻，用于測量儀器的內(nèi)部溫度，對所測量的輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償修正，從而使測量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、可靠。它配備的防水電纜使其能夠避免降水或水汽對設(shè)備產(chǎn)生的不利影響。用戶可以為CNR4選配具備加熱功能的CNF4通風(fēng)裝置，不僅能夠保證凈輻射傳感器周圍環(huán)境的空氣流通，進(jìn)一步減小溫度對測量產(chǎn)生的影響，而且其自帶的加熱裝置能夠有效融化覆蓋在設(shè)備上的積雪、凝霜等，保證設(shè)備正常工作。CNR4配有水平泡，使儀器的安裝、使用與維護(hù)都非常方便。同時其使用的可拆卸安裝支架為運(yùn)輸和使用都提供了極大的便利。衛(wèi)星定位模塊采用XW-ADU3600定位定向OEM模塊，慣性測量模塊由三軸加速度計和三軸陀螺儀組成，其中三軸加速度計采用XW-AS1920石英加速度計，三軸陀螺儀采用ENC03-MB。
[0028]本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置在實(shí)際應(yīng)用中，高空探測終端升空前，定位模塊中的衛(wèi)星定位模塊工作，獲取當(dāng)前高空探測終端的位置坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)針對慣性測量模塊的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)束后，高空探測終端中的飛行器開始工作，高空探測終端升空，當(dāng)天氣情況較好時，定位模塊中的衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊共同工作，對高空探測終端進(jìn)行實(shí)時定位，當(dāng)天氣情況不好時，如大氣中的電離層對衛(wèi)星信號產(chǎn)生影響時，關(guān)閉衛(wèi)星定位模塊，由慣性測量模塊單獨(dú)工作，為高空探測終端提供定位；高空探測終端升空后，高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端之間通過第一通信模塊、第二通信模塊進(jìn)行通信，設(shè)置在高空探測終端中的氣象輻射測量傳感器、云層圖像采集模塊實(shí)時工作，實(shí)現(xiàn)針對太陽輻射的實(shí)時監(jiān)測，以及云層圖像的實(shí)時拍攝，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)和采集的云層圖像實(shí)時發(fā)回地面監(jiān)測控制終端，通過信息輸出裝置向監(jiān)測人員顯示輸出；并且地面監(jiān)測人員還可以利用地面監(jiān)測控制終端中的控制輸入裝置通過地面監(jiān)測控制終端與高空探測終端進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對云層圖像采集模塊的控制，使得云層圖像采集模塊的工作控制方式變得更加人性化；高空探測終端升空后，針對飛行器可以采用的兩種結(jié)構(gòu)，可以按如下方式分別操作，實(shí)現(xiàn)針對飛行器飛行軌跡的控制，其中，當(dāng)飛行器采用無人機(jī)時，地面監(jiān)測人員可以直接遠(yuǎn)程控制無人機(jī)的飛行，實(shí)現(xiàn)飛行軌跡的控制；當(dāng)飛行器采用探空氣球結(jié)構(gòu)時，由于探空氣球表面的數(shù)個微型電控氣泵分別與高空控制模塊相連接，地面監(jiān)測人員就可以利用地面監(jiān)測控制終端中的控制輸入裝置通過地面監(jiān)測控制終端與高空探測終端進(jìn)行通信，分別控制各個微型電控氣泵工作，利用微型電控氣泵噴氣產(chǎn)生的反沖力去控制探空氣球的飛行軌跡；當(dāng)?shù)孛姹O(jiān)測控制終端實(shí)現(xiàn)了針對高空探測終端飛行軌跡的控制之后，就可以實(shí)現(xiàn)針對太陽輻射準(zhǔn)確監(jiān)測，以及實(shí)現(xiàn)針對云層圖像的采集工作，實(shí)際應(yīng)用中，高空控制模塊和地面控制模塊均可采用單片機(jī)或是PC實(shí)現(xiàn)。
[0029]綜上，本實(shí)用新型設(shè)計的高空輻射探測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，解決了傳統(tǒng)檢測裝置的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了針對太陽輻射更加準(zhǔn)確、更加靈活的監(jiān)測方式，具有廣泛的市場應(yīng)用推廣價值。
[0030]上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種高空輻射探測裝置，其特征在于:包括高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端；其中，高空探測終端包括飛行器、設(shè)置在飛行器上的高空控制模塊、以及分別與高空控制模塊相連接的定位模塊、氣象輻射測量傳感器、第一通信模塊；地面監(jiān)測控制終端包括地面控制模塊、以及分別與地面控制模塊相連接的第二通信模塊、控制輸入裝置、信息輸出裝置；高空探測終端和地面監(jiān)測控制終端之間通過第一通信模塊、第二通信模塊進(jìn)行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述飛行器包括探空氣球、以及設(shè)置在探空氣球表面的數(shù)個微型電控氣泵，各個微型電控氣泵分別與所述高空控制模塊相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述飛行器為無人機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述定位模塊包括衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊，衛(wèi)星定位模塊和慣性測量模塊分別與所述高空控制模塊相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述高空探測終端還包括與高空控制模塊相連接的云層圖像采集模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述云層圖像采集模塊為0V7670圖像采集模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高空輻射探測裝置，其特征在于:所述氣象輻射測量傳感器為CNR4型號傳感器。
【文檔編號】G01W1/02GK203720382SQ201320822158
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】王其, 楊常松, 唐慧強(qiáng), 張自嘉 申請人:南京信息工程大學(xué)