[发明专利]测定太阳光线相对水平地面倾斜角度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及物理参数的测量，特别是太阳光线相对于水平地面的倾斜角度的测量方法。

背景技术

由于地球要围绕太阳公转，地球的轴线相对于公转轨道所在平面（黄道面）是倾斜的，随着地球所处位置的改变，太阳光直射点的位置也在发生变化，在南北回归线之间移动，在南北回归线外侧的区域，太阳光线永远都是斜射状态，那么地球水平表面与太阳光线的夹角就是一个动态变化的物理量，那么怎样来测定这样一个参数呢。

发明内容

为测量太阳光线相对于水平地面的倾斜角度，本发明提出一种测量方法。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：测定太阳光线相对水平地面倾斜角度的方法，其特征是：一个探测圆盘，探测圆盘的中心是光强传感器，光强传感器通过传导线电气连接到光强显示装置，探测圆盘和光强传感器处于同一平面并有共同的圆心，探测圆盘的边缘有一个水平泡；探测圆盘的下表面有两个沟槽和一个铰链，两个沟槽均为长方体空腔，两个沟槽的中心轴线相互垂直，两个沟槽的中心轴线延长线的交点为探测圆盘下表面的圆心，铰链位于其中一个沟槽中心轴线的延长线上，所述沟槽和铰链位于探测圆盘下表面的圆心的两侧，所述沟槽的下方接触一个支柱的球形顶部和所述铰链下方铰链另外一个支柱的顶部，这两个支柱的底部通过连杆连接，两个支柱和连杆形成一个门字框，所述沟槽的下方接触的支柱上有上下方向调节装置；另一个沟槽的下方接触第三个支柱的球形顶部，第三个支柱有左右方向调节装置，第三个支柱的底部通过连杆连接到门字框底部连杆的中心；先调节上下方向调节装置，使光强显示装置显示的光强值为最大，然后调节左右方向调节装置，使光强显示装置显示的光强值为最大，记录下此时的光强值Q1；调节上下方向调节装置和左右方向调节装置，通过水平泡观察，使探测圆盘处于水平，此时记录光强显示装置的光强值Q2，则Q2/Q1=cos²θ，其中θ为太阳光线相对水平地面的倾斜角度。

本发明的有益效果是：太阳光照射到地面，地面的水平方向（地球表面的切线方向），由于地球表面并非一个平面（局部球面），存在高低起伏，所以需要一个水平泡来指示探测圆盘内嵌入的光强传感器的是否处于水平方向；当光强传感器的表面与太阳光线垂直时，此时探测到的光强最大，由于三点决定一个平面，所以至少应该调节两个点来改变平面的方位，由于有两个支柱呈现门字型，当其中一个支柱升高或者降低后，探测圆盘发生倾斜，其下表面接触的两个支柱之间的距离必须发生变大，所以通过一个沟槽来实现，使其中一个支柱的上端位于沟槽中，并能够在沟槽中滑动，其顶部为球形，有利于减少摩擦；第三个支柱的顶部位于另一个沟槽中，顶部为球形，有利于减少摩擦，调节支柱的高度，从而改变探测圆盘的方位；支柱的底部通过连杆连接，增强其稳定性；结构简单，操作简便。

附图说明

图1是本发明的装置示意图。

具体实施方式

支架由三个支柱组成，其中两个支柱和底部连杆形成一个门字框，另一个支柱的底部连杆连接到门字框底部连杆的中心；支架的顶部固定一个探测圆盘，探测圆盘的中心是光强传感器，光强传感器通过传导线电气连接到光强显示装置，探测圆盘和光强传感器处于同一平面并有共同的圆心，探测圆盘的边缘有一个水平泡；探测圆盘的下表面有两个沟槽和一个铰链，两个沟槽均为长方体空腔，两个沟槽的轴线相互垂直，两个沟槽的轴线延长线的交点为探测圆盘下表面的圆心，铰链位于其中一个沟槽轴线的延长线上，所述沟槽和铰链位于探测圆盘下表面的圆心的两侧，门字框的其中一个支柱顶部（球面接触，减少摩擦）位于沟槽中，能够在沟槽中滑动，所述支柱有上下方向调节装置，门字框的另一个支柱上端连接到铰链；探测圆盘下方的另一个沟槽接触剩余的一个支柱（或者称为第三个）的顶部（球面接触，减少摩擦），支柱有左右方向调节装置；先调节上下方向调节装置，使光强显示装置显示的光强值为最大，然后调节左右方向调节装置，使光强显示装置显示的光强值为最大，记录下此时的光强值Q1；调节上下方向调节装置和左右方向调节装置，通过水平泡观察，使探测圆盘处于水平，此时记录光强显示装置的光强值Q2，则Q2/Q1=cos²θ，其中θ为太阳光线相对水平地面的倾斜角度。

太阳光直射到光强传感器时光矢量最大，当太阳光倾斜θ角度后射到光强传感器时，其光矢量分量为cosθ，光强与光矢量振幅的平方成正比，因此光强变化为cos²θ倍。