野外太阳辐射测量技术研究

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太阳辐射能够为地球提供能量,加速有机材料或金属材料老化,对其进行测量能够指导农业生产、推断大气状况。在利用太阳紫外辐射部分的强大破坏力进行的“自然环境下超高加速光老化试验”中,对太阳辐射强度的测量,作为衡量老化程度的主要指标,对“自然环境下超高加速光老化试验”结果的准确性有重要的意义。因此本文针对太阳辐射测量进行了相关的研究,结合与中国兵器工业第五九研究所合作的“自然环境下超高加速光老化试验”的科研项目,设计了一套野外太阳辐射测量系统。该系统基于STM32F103RCT6单片机进行设计,由太阳辐射传感器、信号调理电路、模数转换电路、无线通讯模块、存储模块、电源转化电路、太阳能供电模块以及上位机软件组成,能够在野外实时精确测量太阳辐射强度,并实现远程无线通讯。利用该系统测得的辐射强度将作为数据源提供给老化评估系统进行失效性分析。本文主要完成的工作如下:(1)首先根据太阳辐射的波段划分,确定了要对紫外波段、红外波段、太阳总辐射三个波段的辐射量进行测量,制定了方案。(2)设计并研究了作为辐射测量系统前端的敏感元件即太阳辐射表,并针对输出的模拟量信号设计了相应的调理电路,实现滤波、放大等相关功能。(3)设计了以单片机为主控芯片的最小系统,及通信电路、模数转换电路、FLASH存储电路设计等,能够配合辐射表输出的数据进行辐射采集。(4)设计了以计算机为上位机的MFC界面,能够在测量界面实时监测太阳辐射测量数据,并且能够将辐射数据存储至上位机中,以供后续分析处理。最终,对所有PCB进行了焊接调试,系统通过了功能测试,能够正常运行,对可能造成的误差进行了分析,达到了所需的要求指标。
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