[实用新型]一种高精度辐射采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高精度辐射采集装置，属于辐射检测设备的技术领域。

背景技术

太阳辐射是地球能量的主要来源，它的准确测量是研究太阳辐射的重要手段之一，对农业、气象、太阳能利用、气候预测等都具有重要性的基础性作用和现实意义。因此，如何测量太阳辐射，设计什么结构的仪器，采用哪种探测方法，确定和统一哪些技术标准，一直是人们十分关注的重要问题。辐射测量分为辐射传感器和辐射采集器，其中辐射传感器接收太阳辐射，辐射采集器将辐射传感器采集到的模拟电压信号暗规定的格式转换为在时间和幅度上均量化了的数字量输出，根据比例关系得到辐射值。因此，辐射采集器的精度是辐射测量的关键因素。但随着采集器使用环境和时间的变化，其内部的温度不可避免会发生变化，还会带来电源噪声影响，从而给辐射测量带来误差。因此，需要对采集器进行电源隔离与温度补偿来提高精度。

20世纪60年代末期，数据采集器首次在国外市场上出现，之后的几十年间数据采集器不断扩展到各个领域，包括军事、航空电子设备及宇航技术、工业等。20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集技术已成为一种专门的技术，在辐射、温度，湿度等都能做到较高的精度。国内从80年代开始就对辐射的数据采集有了高度的重视，80年代末到90年代初，我国一些仪器厂家已经研制出多种数据采集器，近几年来一直通过各种方式来努力提高其精度。

标准太阳辐射传感器输出是微伏级电压信号，目前国内用的自动气象站中其辐射传感器的技术指标正在不断提升，其输出电压信号幅度达到20mV，灵敏度达到7~14μV/W/m²，工作温度范围-40~80℃，但是在不同季节和不同地区都存在差异。由于小信号本身非常微弱，甚至会被噪声淹没，造成数据采集设计比较困难，同时对滤波电路和放大电路的也要求较高。对放大电路的设计乃至放大器本身会受到各种因素的干扰导致提升不了指标。要采集小信号,尤其像微伏级的电压,对其放大就需要较高的放大倍数，因此从输入端或中间某个环节进入放大器的干扰信号,也同样被放大，电路放大后,混杂在正常的输出信号中,使得输出信号的质量下降很多,严重影响指标。

因此，目前现有的辐射采集装置存在的缺陷是：

采集器直接对辐射传感器进行采样，精度差，源于电源干扰大，噪声大，导致进入A/D转换器的输入信号已存在干扰，无法消除。如果要降低电源噪声，电源电路将设计的十分复杂，成本太高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高精度辐射采集装置，利用超级电容电路对外接电源进行隔离，采用光电开关对超级电容充放电进行控制，同时对充放电两种不同的地进行切换，达到了电源隔离的效果，极大的减少了电源带来的噪声影响。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种高精度辐射采集装置，包括依次连接的辐射传感器、A/D转换器、控制器，还包括用于隔离外接电源的超级电容电路，所述超级电容电路包括超级电容充电器、稳压器和至少一组充放电电路；所述每组充放电电路由第一光电开关、第二光电开关和超级电容组成，其中外接电源连接超级电容充电器的一端，所述超级电容充电器的另一端连接第一光电开关的一端，第一光电开关的另一端分别连接超级电容的一端、第二光电开关的一端；所述超级电容的另一端连接参考地；所述第二光电开关的另一端连接稳压器；所述稳压器与A/D转换器连接；所述控制器分别与第一光电开关、第二光电开关相连。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述每组充放电电路还包括第三光电开关和第四光电开关，所述每个超级电容的另一端分别与第三光电开关、第四光电开关的一端连接；所述第三光电开关和第四光电开关的另一端分别连接参考地。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述超级电容电路包括两组充放电电路，所述两组充放电电路之间并联以形成交替隔离和供电。

作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括数字隔离器，所述数字隔离器的一端连接A/D转换器，数字隔离器的另一端连接控制器。

本实用新型采用上述技术方案，能产生如下技术效果：