[发明专利]一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及光照监测领域，具体涉及一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置。

背景技术

太阳光线的照射，是生物生长和发育的必要条件之一，同时太阳光线产生的能量不会像煤和石油一样在燃烧时产生废气来污染环境，不像煤和石油有耗尽的一天，更不会有用核能发电所带来的危险性和后遗症。所以如果以太阳能来取代现有的煤，石油，天然气等能源，环境污染的问题便可大大地减少，因其不会产生废气来污染环境，因此越来越受人重视。

对光线强度的测量是能够直观且准确的识别目标地区光照条件的最直接的手段之一，也为对太阳光的研究及利用提供了最基本的研究数据。

目前一般使用照度计直接测量光照强度，而使用这些仪器直接测量的方法均存在易受电磁干扰造成可靠性低及对温度等环境要求要的缺陷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置，该装置灵敏度高、不受电磁干扰且对环境温度要求低，实现了对光照强度的高可靠性及高精度的测量，为太阳光的研究及利用提供了准确且可靠的研究数据。

本发明提供了一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置，包括光照采集单元、传感单元及光纤光栅转换单元；

所述光照采集单元与所述传感单元电气连接，所述光照采集单元用于采集光能并转化为电流，将电流传输至所述电流传感单元；

所述传感单元将电流转化为磁力变化频率，并与所述光纤光栅转换单元发生磁力作用；

所述光纤光栅转换单元固定设置在固定板上，磁力作用使得所述固定板发生位移，所述光纤光栅转换单元将所述固定板发生位移而产生的应变变化的频率转化为光纤波长的变化频率。

进一步的，所述传感单元包括圆盘状的转动盘、转动磁铁及竖直放置的直流电机；

所述直流电机竖直放置且其设有输出轴的一侧朝上，且所述直流电机与所述太阳能采集设备电气连接；

所述转动盘的底面圆心处与所述输出轴的顶端固定连接；

所述转动磁铁固定设置在所述转动盘顶面的边缘处；

当所述直流电机运转时，传动轴带动所述转动盘转动，位于所述转动盘边缘处的转动磁铁发生位移，与所述光纤光栅转换单元产生磁力作用。

进一步的，所述光纤光栅转换单元包括均设置在所述固定板上的光纤光栅传感器及固定磁铁；

所述光纤光栅传感器设置在所述固定板上；

所述固定磁铁设置在所述固定板一端的板底上，且所述固定板另一端固定放置；

位于所述固定板一端板底的所述固定磁铁设置在所述转动盘的上方且与所述转动盘之间的距离大于零；

所述固定磁铁与所述转动磁铁之间的距离在磁力范围内，所述转动磁铁产生的磁力与所述固定磁铁发生磁力作用，使得设有固定磁铁的所述固定板发生位移，所述光纤光栅传感器将所述固定板发生位移而产生的应变的变化频率转化为光纤波长的变化频率。

进一步的，所述固定板为悬臂梁，所述悬臂梁包括一端固定设置的固定支座、及设置在固定支座另一端的自由端板；

所述光纤光栅传感器设置在所述悬臂梁的自由端板上；

所述固定磁铁设置在所述悬臂梁的自由端板上远离固定支座的一侧板底上。

进一步的，所述光纤光栅传感器有2个，且分别对称设置在所述固定板的2个板面上。

进一步的，所述转动磁铁与所述固定磁铁均为形状相同的片状磁铁。

进一步的，所述光照采集单元包括设置在户外的太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述传感单元电气连接。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种基于光纤光栅传感技术的光照强度测量装置，该装置灵敏度高、不受电磁干扰且对环境温度要求低，实现了对光照强度的高可靠性及高精度的测量。

1、本发明的技术方案，光照采集单元、传感单元及光纤光栅转换单元的设置，有效将光照强度转化为光纤波长的变化频率，避免了一般干涉型传感器中相对测量的不清晰和对固有参考点的需要，实现了对光照强度的高分辨力和大范围地测量。

2、本发明的技术方案，圆盘状的转动盘、转动磁铁及竖直放置的直流电机的设置，有效将光能转化为磁力，实现了与光纤光栅转换单元之间的磁力作用，此种设置成本低且设置过程简单高效。