CN112880816B - 一种线性菲涅尔能流密度测试*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种线性菲涅尔能流密度测试***，包括线性菲涅尔支架、吸热器、反射镜场、能流密度测试主体、转向滑轮、左导向轨、右导向轨、冷水机、吊滑轮横梁组件、一位手摇绞盘、二位手摇绞盘、控制柜、相机支撑组件和测试软件构成。所述能流密度测试主体通过二位手摇绞盘将其沿着左导向轨和右导向轨升到吸热器位置；所述冷水机开启给能流密度测试主体中一位热流传感器和二位热流传感器进行冷却；所述反射镜场开启自动跟踪模式，太阳光反射到能流密度测试主体中朗泊靶面上，同时相机支撑组件中工业相机拍照，将拍摄的照片和采集的数据传回到电脑上测试软件中后台分析，得出整个吸热器入口能流密度分布图。

Description

一种线性菲涅尔能流密度测试***

技术领域

本发明涉及太阳能密度检测技术领域。具体地说是一种线性菲涅尔能流密度测试***。

背景技术

太阳能作为一种新型清洁能源，现已被人类广泛应用，尤其是在利用太阳能发电领域，认为是一种可再生能源，各个国家均投入了大量资金和人员进行研究，提高太阳能利用效率，为了达到高效太阳能转换效率，需要提高反射镜场光学效率和跟踪精度，并增加吸热器吸热效率，目前最终能量大小主要是依靠硬件理论参数模拟计算，实际忽略了很多环境因素影响，如灰尘、湿度和辐照等因素，因此，需对最终实际能量进行测量，来反推硬件哪方面因素影响，进而去优化硬件设施。

CN102788640A公开了小朗伯靶能流密度测量仪，采用铝合金型材制作主体，热流传感器固定，朗泊靶上下移动采集光斑，相机固定高速拍照，最后合成完整光斑图，后台进行分析得出能流密度分布，这个专利针对点聚焦高温能流密度测量的一种装置。

CN103206792A公开了槽式聚光器太阳能能流测量仪,采用电动驱动朗泊靶和相机同步移动，使得朗泊靶在槽式聚光器焦点位置采集光斑，快速移动，相机高速拍照，最后合成完整光斑图，后台后台进行分析得出能流密度分布，这个专利针对线聚焦槽式结构能流密度测量的一种仪器。

上述公开的测量仪中，均无法适用于线性菲涅尔结构聚光***能流密度测量，针对线性菲涅尔本身结构，发明了一种线性菲涅尔能流密度测试***。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种与线性菲涅尔聚光***结构匹配的一种线性菲涅尔能流密度测试***，为了避免高空测试和低温环境情况下出问题，采用手动升降结构，实现了结构简单，便于维护和测量***的稳定性的特性。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

上述一种线性菲涅尔能流密度测试***，包括线性菲涅尔支架、吸热器、反射镜场、能流密度测试主体、转向滑轮、左导向轨、右导向轨、冷水机、吊滑轮横梁组件、一位手摇绞盘、二位手摇绞盘、控制柜、相机支撑组件和测试软件构成。

所述的线性菲涅尔支架、吸热器和反射镜场三部分构成线性菲涅尔聚光***,作为本发明的被测试对象。

所述能流密度测试主体,包括左端板、一位支撑座、一位方管、一位加强板、一位滑轮、一位斜支撑杆、一位斜杆支撑座、一位滑轨、一位锁紧滑块、二位支撑座、右端板、滑块、朗泊靶、一位提手、二位提手、一位合页、二位合页、三位支撑座、二位方管、二位加强板、二位滑轮、二位斜支撑杆、二位斜杆支撑座、二位滑轨、二位锁紧滑块、四位支撑座、传感器支架、一位热流传感器、二位热流传感器和吊环。

所述左端板采用不锈钢加工为T性结构，上半部分内侧左右位置分别安装三位支撑座和一位支撑座；中间部分内侧横梁处安装一位合页和二位合页；下半部分外侧安装两个滑块。

所述右端板采用不锈钢加工为T性结构，上半部分内侧左右位置分别安装二位支撑座和四位支撑座，下半部分外侧安装两个滑块。

所述一位方管左端与一位支撑座通过螺栓固定在一起，一位方管中间部位上表面安装固定一位加强板；所述一位加强板上安装一位滑轮；一位方管右端与二位支撑座固定一起，二位支撑座安装在右端板内侧。

所述一位方管与二位支撑座位置内侧，安装一位滑轨和一位锁紧滑块；所述一位斜支撑杆一端与一位斜杆支撑座连接，一端与一位锁紧滑块连接。朗泊靶调整角度时，一位斜支撑杆跟随变化一定角度，一位锁紧滑块沿着一位滑轨移动到一定距离后，人工固定一位锁紧滑块，让一位斜支撑杆顶住朗泊靶保持这个角度。

所述二位方管一端与三位支撑座固定，一端与四位支撑座固定；所述四位支撑座安装在右端板内侧，二位方管中间位置安装二位加强板；所述二位加强板上安装二位滑轮，靠近四位支撑座二位方管内侧安装二位滑轨和二位锁紧滑块。

所述二位斜支撑杆一端与二位斜杆支撑座连接在一起，一端与二位锁紧滑块连接在一起，朗泊靶调整角度时，二位斜支撑杆跟随变化一定角度，二位锁紧滑块沿着二位滑轨移动到一定距离后，人工固定二位锁紧滑块，让二位斜支撑杆顶住朗泊靶保持这个角度。

所述朗泊靶采用优质铝合金材质加工而成，为增加朗泊靶刚性，四个边采用不锈钢制作框架来支撑，背面焊接固定铝合金矩形管作为加强筋，围成一个矩形框，背部加强筋宽度方向短边上分别安装一位提手和二位提手；选取不锈钢框架左边短边安装一位合页和二位合页并固定，一位合页和二位合页另外一边与左端板内侧中间横梁固定；在支撑朗泊靶不锈钢框架中间部位安装传感器支架，一位斜杆支撑座和二位斜杆支撑座分别固定在不锈钢框架两个长边中间位置；所述传感器支架采用优质铝合金加工而成，上面设置了安装一位热流传感器和二位热流传感器孔，对应朗泊靶面也设置了传感器孔，安装到位与朗泊靶正面齐平；朗泊靶正面喷涂三氧化二铝涂层，使其漫反射率达到90％以上，硬度达到HRC40以上。

所述吊环安装在支撑朗泊靶不锈钢框架右边短边中间位置，与一位手摇绞盘配合使用；所述一位手摇绞盘，当实验需要调整角度时，一位手摇绞盘上钢丝绳钩把吸热器横梁位置作为支点，穿过横梁下来钩住吊环，人工辅助手摇一位手摇绞盘，将朗泊靶拉起所需要的角度，一位斜支撑杆和二位斜支撑杆随动到一定角度，一位锁紧滑块和二位锁紧滑块也移动到指定位置，然后固定滑块，让一位斜支撑杆和二位斜支撑杆同时顶住朗泊靶保持这个角度，然后通过二位手摇绞盘将能流密度测试主体沿着左导向轨和右导向轨升到吸热器位置进行实验。

所述转向滑轮安装在线性菲涅尔支架左侧立柱侧面，靠近顶部位置；所述左导向轨安装在线性菲涅尔支架左侧两个立柱之间，右导向轨安装在线性菲涅尔支架右侧两个立柱之间，分别与能流密度测试主体中左端板和右端板外侧滑块配合工作。

所述冷水机主要作用是在实验时，给一位热流传感器和二位热流传感器冷却。

所述吊滑轮横梁组件主要由不锈钢方管横梁、一位方管支撑座、二位方管支撑座、一位吊滑轮、二位吊滑轮和三位转向滑轮构成。

所述二位手摇绞盘主要是为升降能流密度测试主体提供动力，二位手摇绞盘上钢丝绳通过转向滑轮，从吊滑轮横梁组件中三位转向滑轮穿过，向下绕过二位滑轮，享受穿过二位吊滑轮和一位吊滑轮，再向下绕过一位滑轮，钢丝绳头向上固定在一位吊滑轮旁边，这种滑轮绕线法，可以使一位滑轮和二位滑轮变为动滑轮，手摇升降重量减少一半，操作者比较省力。

所述相机支撑组件主要由铝型材横梁、左快速夹紧钳、右快速夹紧钳、云台支撑板、相机云台和工业相机构成。所述左快速夹紧钳和右快速夹紧钳分别安装在铝型材横梁左右端部，主要用于固定相机支撑组件；所述云台支撑板安装在铝型材横梁中间位置，云台支撑板上安装相机云台，工业相机安装在相机云台上，微调相机云台使工业相机中心线与朗泊靶中心线重合，保证拍照时，朗泊靶在工业相机视野范围内清晰可见。

所述控制柜是为工业相机提供电源，与工业相机通信的中转站，和一位热流传感器和二位热流传感器数据采集的中转站，再通过网络通信线将工业相机和热流传感器采集的数据传送到电脑里测试软件。

所述测试软件可以实时查看工业相机拍照情况，也可实时采集一位热流传感器和二位热流传感器数据，提供后台进行模拟分析计算，最终输出完整的灰度照片、彩虹图和每个点能流密度数据值。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

本发明，首先接通控制箱总电源，将相机支撑组件安装到合适位置固定，连接工业相机电源线和通信网线，其次，冷水机水管与一位热流传感器和二位热流传感器水管接通，手摇二位手摇绞盘，将能流密度测试主体升到吸热器位置停止；最后，开启冷水机和反射镜场自动跟踪模式，打开电脑上的测试软件实验开始，选择自动模式，测试软件开始采集照片和传感器数据，后台进行模拟计算，完成实验后保存到指定文件夹，与现有技术相比，本发明专用于线性菲涅尔聚光***能流密度测量，具有结构简单、操作方便、便于维护，故障率低的有益技术效果。

附图说明

图1本发明线性菲涅尔能流密度测试***及装置工作状态结构示意图；

图2本发明能流密度测试主体结构示意图；

图3本发明吊滑轮横梁组件结构示意图；

图4本发明相机支撑组件结构示意图。

图中附图标记表示为：100-线性菲涅尔支架；200-吸热器；300-反射镜场；400-能流密度测试主体；500-转向滑轮；600-左导向轨；700-右导向轨；800-冷水机；900-吊滑轮横梁组件；1000-一位手摇绞盘；1100-二位手摇绞盘；1200-控制柜；1300-相机支撑组件；1400-测试软件；401-左端板；402-右端板；403-一位支撑座；404-一位方管；405-一位加强板；406-一位滑轮；407-一位斜支撑杆；408-朗泊靶；409-一位提手；410-二位支撑座；411-一位合页；412-二位合页；413-三位支撑座；414-二位方管；415-二位加强板；416-二位滑轮；417-二位斜支撑杆；418-四位支撑座；419-滑块；420-传感器支架；421-一位热流传感器；422-二位热流传感器；423-一位斜杆支撑座；424-一位滑轨；425-一位锁紧滑块；426-二位提手；427-二位锁紧滑块；428-二位滑轨；429-二位斜杆支撑座；430-吊环；901-不锈钢方管横梁；902-一位方管支撑座；903-二位方管支撑座；904-一位吊滑轮；905-二位吊滑轮；906-三位转向滑轮；1301-铝型材横梁；1302-左快速夹紧钳；1303-右快速夹紧钳；1304-云台支撑板；1305-相机云台；1306-工业相机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为线性菲涅尔能流密度测试***及装置工作状态示意图，包括线性菲涅尔支架100、吸热器200、反射镜场300、能流密度测试主体400、转向滑轮500、左导向轨600、右导向轨700、冷水机800、吊滑轮横梁组件900、一位手摇绞盘1000、二位手摇绞盘1100、控制柜1200、相机支撑组件1300和测试软件1400构成。的线性菲涅尔支架100、吸热器200和反射镜场300三部分构成线性菲涅尔聚光***,作为本发明的被测试对象；能流密度测试主体400中左端板401上的滑块419与左导向轨600装配在一起，右端板402上的滑块419与右导向轨700装配在一起，通过二位手摇绞盘1100中钢丝绳将能流密度测试主体400升到吸热器200位置；转向滑轮500安装在线性菲涅尔支架100左边立柱外侧，为二位手摇绞盘1100钢丝绳提供导向；冷水机800是给能流密度测试主体400中的一位热流传感器421和二位热流传感器422冷却作用；吊滑轮横梁组件900作为能流密度测试主体400升降承载体，并为二位手摇绞盘1100钢丝绳提供导向作用；一位手摇绞盘1000钢丝绳钩穿过吸热器200左边支撑横梁，钩住流密度测试主体400中吊环430，来调整朗泊靶408角度；二位手摇绞盘1100为能流密度测试主体400升降动力机构；控制柜1200是为工业相机1306提供电源，与工业相机1306通信的中转站，和一位热流传感器421和二位热流传感器422数据采集的中转站，通过网络通信线将工业相机1306、一位热流传感器421和二位热流传感器422采集的数据传送到电脑里测试软件1400；相机支撑组件1300作为线性菲涅尔能流密度测试***及装置图像采集模块；测试软件1400可以实时查看工业相机1306拍照情况，也可实时采集一位热流传感器421和二位热流传感器422数据，提供后台进行模拟分析计算，最终输出完整的灰度照片、彩虹图和每个点能流密度数据值。

图2所示为能流密度测试主体，包括左端板401、一位支撑座403、一位方管404、一位加强板405、一位滑轮406、一位斜支撑杆407、一位斜杆支撑座423、一位滑轨424、一位锁紧滑块425、二位支撑座410、右端板402、滑块419、朗泊靶408、一位提手409、二位提手426、一位合页411、二位合页412、三位支撑座413、二位方管414、二位加强板415、二位滑轮416、二位斜支撑杆417、二位斜杆支撑座429、二位滑轨428、二位锁紧滑块427、四位支撑座418、传感器支架420、一位热流传感器421、二位热流传感器422和吊环430。

左端板401上半部分内侧左右位置分别安装三位支撑座413和一位支撑座403；中间部分内侧横梁处安装一位合页411和二位合页412；下半部分外侧安装2个滑块419；右端板402上半部分内侧左右位置分别安装二位支撑座410和四位支撑座418，下半部分外侧安装2个滑块419；一位方管404两头分别与一位支撑座403和二位支撑座410连接，一位方管404中间位置上面安装一位加强板405，一位滑轮406安装在一位加强板405上；一位滑轨424和一位锁紧滑块425组合安装在一位方管404内侧，靠近二位支撑座410位置；一位斜支撑杆407一端与一位锁紧滑块425连接在一起，另外一端与一位斜杆支撑座423连接；二位方管414两头分别与三位支撑座413和四位支撑座418连接，二位方管414中间位置上面安装二位加强板415；二位滑轨428和二位锁紧滑块427组合安装在二位方管414内侧，靠近四位支撑座418位置；二位斜支撑杆417一端与二位锁紧滑块427连接在一起，另外一端与二位斜杆支撑座429连接；一位热流传感器421和二位热流传感器422分别安装在传感器支架420相应的位置固定，传感器支架420与朗泊靶408外框中间位置固定；一位斜杆支撑座423和二位斜杆支撑座429分别固定在朗泊靶408不锈钢框架两个长边中间位置；一位提手409和二位提手426分别安装在朗泊靶408背部加强筋宽度方向短边上；吊环430安装在朗泊靶408不锈钢外框右端短边上。

图3为吊滑轮横梁组件示意图，主要由不锈钢方管横梁901、一位方管支撑座902、二位方管支撑座903、一位吊滑轮904、二位吊滑轮905和三位转向滑轮906构成。不锈钢方管横梁901两端分别焊接固定一位方管支撑座902和二位方管支撑座903；一位吊滑轮904靠近一位方管支撑座902位置固定；二位吊滑轮905和三位转向滑轮906安装在二位方管支撑座903旁边。

图4为相机支撑组件示意图，主要由铝型材横梁1301、左快速夹紧钳1302、右快速夹紧钳1303、云台支撑板1304、相机云台1305和工业相机1306构成。左快速夹紧钳1302和右快速夹紧钳1303分别安装在铝型材横梁1301左右端部，主要用于固定相机支撑组件1300；云台支撑板1304安装在铝型材横梁1301中间位置，云台支撑板1304上安装相机云台1305，工业相机1306安装在相机云台1305上，微调相机云台1305使工业相机1306中心线与朗泊靶408中心线重合，保证拍照时，朗泊靶408在工业相机1306视野范围内清晰可见。

工作原理：首先接通控制箱总电源，将相机支撑组件1300安装到合适位置固定，连接工业相机1306电源线和通信网线，其次，冷水机800水管与一位热流传感器421和二位热流传感器422水管接通，手摇二位手摇绞盘1100，将能流密度测试主体400升到吸热器200位置停止；最后，开启冷水机800和反射镜场300自动跟踪模式，打开电脑上的测试软件1400实验开始，选择自动模式，测试软件1400开始采集照片和传感器数据，后台进行模拟计算，完成实验后保存到指定文件夹。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种线性菲涅尔能流密度测试***，其特征在于，包括：线性菲涅尔支架(100)、吸热器(200)、反射镜场(300)、能流密度测试主体(400)、转向滑轮(500)、左导向轨(600)、右导向轨(700)、冷水机(800)、吊滑轮横梁组件(900)、一位手摇绞盘(1000)、二位手摇绞盘(1100)、控制柜(1200)、相机支撑组件(1300)和测试软件(1400)构成，所述线性菲涅尔支架(100)、吸热器(200)和反射镜场(300)三部分构成线性菲涅尔聚光***，作为本发明被测试对象；所述能流密度测试主体(400)中左端板(401)上滑块(419)与左导向轨(600)装配在一起，右端板(402)上滑块(419)与右导向轨(700)装配在一起，通过二位手摇绞盘(1100)中钢丝绳将能流密度测试主体(400)升到吸热器(200)位置；所述转向滑轮(500)安装在线性菲涅尔支架(100)左边立柱外侧，为二位手摇绞盘(1100)钢丝绳提供导向；所述冷水机(800)是给能流密度测试主体(400)中一位热流传感器(421)和二位热流传感器(422)冷却作用；所述吊滑轮横梁组件(900)作为能流密度测试主体(400)升降承载体，并为二位手摇绞盘(1100)钢丝绳提供导向作用；所述一位手摇绞盘(1000)钢丝绳钩穿过吸热器(200)左边支撑横梁，钩住能流密度测试主体(400)中吊环(430)，来调整朗泊靶(408)角度；所述二位手摇绞盘(1100)为能流密度测试主体(400)升降动力机构；所述控制柜(1200)为工业相机(1306)提供电源，与工业相机(1306)通信的中转站，和一位热流传感器(421)和二位热流传感器(422)数据采集的中转站，通过网络通信线将工业相机(1306)、一位热流传感器(421)和二位热流传感器(422)采集的数据传送到电脑里测试软件(1400)；所述相机支撑组件(1300)作为线性菲涅尔能流密度测试***及装置图像采集模块支撑结构；所述测试软件(1400)可以实时查看工业相机(1306)拍照情况，也可实时采集一位热流传感器(421)和二位热流传感器(422)数据，提供后台进行模拟分析计算，最终输出完整的灰度照片、彩虹图和每个点能流密度数据值；

所述能流密度测试主体(400)，包括左端板(401)、一位支撑座(403)、一位方管(404)、一位加强板(405)、一位滑轮(406)、一位斜支撑杆(407)、一位斜杆支撑座(423)、一位滑轨(424)、一位锁紧滑块(425)、二位支撑座(410)、右端板(402)、滑块(419)、朗泊靶(408)、一位提手(409)、二位提手(426)、一位合页(411)、二位合页(412)、三位支撑座(413)、二位方管(414)、二位加强板(415)、二位滑轮(416)、二位斜支撑杆(417)、二位斜杆支撑座(429)、二位滑轨(428)、二位锁紧滑块(427)、四位支撑座(418)、传感器支架(420)、一位热流传感器(421)、二位热流传感器(422)和吊环(430),所述左端板(401)上半部分内侧左右位置分别安装三位支撑座(413)和一位支撑座(403)；中间部分内侧横梁处安装一位合页(411)和二位合页(412)；下半部分外侧安装两个滑块(419)；所述右端板(402)上半部分内侧左右位置分别安装二位支撑座(410)和四位支撑座(418)，下半部分外侧安装两个滑块(419)；所述一位方管(404)两头分别与一位支撑座(403)和二位支撑座(410)连接，一位方管(404)中间位置上面安装一位加强板(405)，所述一位滑轮(406)安装在一位加强板(405)上；所述一位滑轨(424)和一位锁紧滑块(425)组合安装在一位方管(404)内侧，靠近二位支撑座(410)位置；所述一位斜支撑杆(407)一端与一位锁紧滑块(425)连接在一起，另外一端与一位斜杆支撑座(423)连接；所述二位方管(414)两头分别与三位支撑座(413)和四位支撑座(418)连接，二位方管(414)中间位置上面安装二位加强板(415)；所述二位滑轨(428)和二位锁紧滑块(427)组合安装在二位方管(414)内侧，靠近四位支撑座(418)位置；所述二位斜支撑杆(417)一端与二位锁紧滑块(427)连接在一起，另外一端与二位斜杆支撑座(429)连接；所述一位热流传感器(421)和二位热流传感器(422)分别安装在传感器支架(420)相应的位置固定，传感器支架(420)与朗泊靶(408)外框中间位置固定；所述一位斜杆支撑座(423)和二位斜杆支撑座(429)分别固定在朗泊靶(408)不锈钢框架两个长边中间位置；所述一位提手(409)和二位提手(426)分别安装在朗泊靶(408)背部加强筋宽度方向短边上；所述吊环(430)安装在朗泊靶(408)不锈钢外框右端短边上。

2.根据权利要求1所述的一种线性菲涅尔能流密度测试***，其特征在于，所述吊滑轮横梁组件(900)，包括不锈钢方管横梁(901)、一位方管支撑座(902)、二位方管支撑座(903)、一位吊滑轮(904)、二位吊滑轮(905)和三位转向滑轮(906)，所述不锈钢方管横梁(901)两端分别焊接固定一位方管支撑座(902)和二位方管支撑座(903)；所述一位吊滑轮(904)靠近一位方管支撑座(902)位置固定；所述二位吊滑轮(905)和三位转向滑轮(906)安装在二位方管支撑座(903)旁边。

3.根据权利要求1所述的一种线性菲涅尔能流密度测试***，其特征在于，所述相机支撑组件(1300)，包括铝型材横梁(1301)、左快速夹紧钳(1302)、右快速夹紧钳(1303)、云台支撑板(1304)、相机云台(1305)和工业相机(1306)，所述左快速夹紧钳(1302)和右快速夹紧钳(1303)分别安装在铝型材横梁(1301)左右端部，主要用于固定相机支撑组件(1300)；所述云台支撑板(1304)安装在铝型材横梁(1301)中间位置，云台支撑板(1304)上安装相机云台(1305)，工业相机(1306)安装在相机云台(1305)上，微调相机云台(1305)使工业相机(1306)中心线与朗泊靶(408)中心线重合，保证拍照时，朗泊靶(408)在工业相机(1306)视野范围内清晰可见。

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