【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳跟踪传感器，具体涉及一种基于线阵ccd的数字式太阳敏感器。
技术介绍
1、大气气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒物，气溶胶对气候变化、空气质量和人类健康等方面都会产生重要的影响。为了对大气中的气溶胶进行定性或者定量测量，可以使用太阳光度计等设备对太阳进行跟踪测量，获取在太阳不同波段到达观测点的辐射亮度，从而对当地的大气气溶胶进行反演计算。此类对太阳进行跟踪观测的设备均需要准确的将观测光轴对准太阳，从而实现高精度的测量，太阳敏感器是太阳跟踪设备中必不可少的反馈器件。太阳敏感器可以将太阳位置在传感器中的位置量化后，以角度形式输出，作为太阳跟踪设备的闭环反馈，从而使太阳跟踪转台具有实时跟踪功能。
2、目前，太阳敏感器常见的类型主要分为模拟式和数字式。模拟式太阳敏感器的核心器件为四象限硅电池传感器，小孔成像原理将太阳成像在四象限探测器的4个感光面上，利用4个感光面产生的电流差来计算太阳位置相对于四象限中心的偏差角度。公开号为cn115420282a和cn112432638b的中国专利所公开的太阳敏感器均为模式太阳敏感器。模拟式太阳敏感器被专利技术出来的时间相对较早，其原理是基于四个象限的硅光电池对太阳光的光信号响应产生的电流不同，从而计算太阳的方位角和高度角。由于四象限中不同象限的硅光电池对光信号的敏感度不同，各象限硅光电池在制造时存在个体差异，后续开发电路也不能做到完全一致，机械小孔的中心也不能完全与四象限中心对齐，因此，基于四象限的太阳敏感器精度相对较低，模拟式太阳敏感器逐步被数字式太阳敏感器取代。>
3、数字式太阳敏感器是将太阳成像到面阵ccd的感光面上，通过太阳所成的像的中心距离面阵ccd中心的像素偏差来计算太阳相对于面阵ccd中心像素法线的方位角和高度角。公开号为cn114760405b、cn107202583b、cn218765320u和cn116147570a的中国专利公开的技术方案均为基于面阵ccd的数字式太阳敏感器。当前，几乎所有的数字式太阳敏感器均采用了面阵ccd作为成像器件，对太阳进行成像，通过图像处理算法计算太阳的像在面阵ccd中的位置距离中心位置的像素偏差来反算太阳方位角和高度角。面阵ccd一般使用fpga或高端的dsp进行开发，硬件开发难度较高，且随着面阵ccd像素的增加，其硬件成本和功耗都会显著增加，单次图像处理时间也会相应变长，整个系统的功耗也会增加。在气温较高的季节进行连续太阳跟踪时，面阵ccd的散热也会导致系统性能的下降，甚至过热不能工作。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种基于线阵ccd的数字式太阳敏感器，解决现有技术存在的硬件开发难度较高以及硬件成本和功耗大的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术的基于线阵ccd的数字式太阳敏感器包括整体外壳以及沿整体外壳轴线方向依次设置在整体外壳内部的保护窗口、双矩形开口光阑片、中性衰减片、线阵ccd模块、旋转电机以及主控板；所述主控板控制所述旋转电机带动双矩形开口光阑片、中性衰减片和线阵ccd模块整体旋转；线阵ccd模块和所述主控板电连接；
3、所述保护窗口与整体外壳密封连接，对内部进行密封；
4、所述双矩形开口光阑片上设置有两个长条状的矩形开口，所述矩形开口的长边始终与所述线阵ccd模块的长度方向垂直；
5、太阳光经保护窗口进入整体外壳通过中性衰减片进行衰减，经双矩形开口光阑片后在线阵ccd模块上进行成像，主控板根据至少两个不同的角度时在线阵ccd模块上成的像的中心计算太阳的方位角和高度角。
6、所述数字式太阳敏感器还包括：
7、设置在所述整体外壳内的支撑座，所述双矩形开口光阑片和中性衰减片通过压圈安装在支撑座上；
8、设置在所述整体外壳内的线阵ccd安装座，所述线阵ccd模块安装在所述线阵ccd安装座上，所述支撑座和所述线阵ccd安装座通过螺钉连接为整体；支撑座和线阵ccd安装座整体安装在所述旋转电机上部的转子上；
9、以及固定座，所述固定座固定安装在所述整体外壳的内部台阶面上，所述旋转电机下部的定子安装在固定座上。
10、所述数字式太阳敏感器还包括：
11、电滑环，所述电滑环的转动部分安装在所述线阵ccd安装座上，所述电滑环的固定部分与旋转电机的定子连接，所述电滑环的固定部分和所述主控板电连接；
12、以及对外插座，所述对外插座设置在整体外壳内，一端从所述整体外壳侧壁穿出，所述主控板的数据线与供电线通过对外插座与外界相连。
13、所述数字式太阳敏感器还包括：
14、通过螺栓和所述整体外壳上端面可拆卸连接的窗口压盖，通过所述窗口压对所述保护窗口进行压紧密封，所述窗口压盖和所述整体外壳的台阶面之间设置有外密封圈；
15、内密封圈，所述保护窗口上端与所述窗口压盖的接触面之间以及保护窗口下端与整体外壳的台阶面之间均设置有内密封圈；
16、以及通过螺栓和所述整体外壳下端面可拆卸连接的底盖，所述底盖和所述整体外壳接触面之间设置有径向密封圈。
17、所述保护窗口为透过率为1％的中性衰减滤光片，材料为石英玻璃。
18、所述中性衰减片为透过率为0.1％的石英玻璃。
19、所述外密封圈和内密封圈为o型密封圈，材料为氟橡胶。
20、本专利技术的有益效果为：本专利技术的基于线阵ccd的数字式太阳敏感器利用旋转电机带动线阵ccd模块旋转，在两个角度进行测量即可计算出太阳位置相对于太阳敏感器的角度差，使用单片机即可完成数据采集和处理工作，线阵ccd只有一列数据，大大降低了数据处理难度，与面阵ccd的数字太阳敏感器相比，开发难度、成本、功耗等都显著降低；采用保护窗口和中性衰减片构成的两个中性密度衰减片来实现太阳直射光的衰减，一方面可以防止探测器过度饱和，另一发面可以隔绝绝大部分的环境光干扰，提高安全性和探测准确性；旋转电机集成了导电滑环，可以避免工作过程中的绕线问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.基于线阵CCD的数字式太阳敏感器，包括整体外壳(4)，其特征在于，还包括沿整体外壳(4)轴线方向依次设置在整体外壳(4)内部的保护窗口(3)、双矩形开口光阑片(15)、中性衰减片(16)、线阵CCD模块(5)、旋转电机(7)以及主控板(11)；所述主控板(11)控制所述旋转电机(7)带动双矩形开口光阑片(15)、中性衰减片(16)和线阵CCD模块(5)整体旋转；线阵CCD模块(5)和所述主控板(11)电连接；
2.根据权利要求1所述的基于线阵CCD的数字式太阳敏感器，其特征在于，所述数字式太阳敏感器还包括：
3.根据权利要求2所述的基于线阵CCD的数字式太阳敏感器，其特征在于，所述数字式太阳敏感器还包括：
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于线阵CCD的数字式太阳敏感器，其特征在于，所述数字式太阳敏感器还包括：
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于线阵CCD的数字式太阳敏感器，其特征在于，所述保护窗口(3)为透过率为1％的中性衰减滤光片，材料为石英玻璃。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于线阵CC
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于线阵CCD的数字式太阳敏感器，其特征在于，所述外密封圈(1)和内密封圈(18)为O型密封圈，材料为氟橡胶。
...【技术特征摘要】
1.基于线阵ccd的数字式太阳敏感器，包括整体外壳(4)，其特征在于，还包括沿整体外壳(4)轴线方向依次设置在整体外壳(4)内部的保护窗口(3)、双矩形开口光阑片(15)、中性衰减片(16)、线阵ccd模块(5)、旋转电机(7)以及主控板(11)；所述主控板(11)控制所述旋转电机(7)带动双矩形开口光阑片(15)、中性衰减片(16)和线阵ccd模块(5)整体旋转；线阵ccd模块(5)和所述主控板(11)电连接；
2.根据权利要求1所述的基于线阵ccd的数字式太阳敏感器，其特征在于，所述数字式太阳敏感器还包括：
3.根据权利要求2所述的基于线阵ccd的数字式太阳敏感器，其特征在于，所述数字式...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹佃生，张辉，何金国，赵敏，王福鹏，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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