[發(fā)明專利]一種聚光倍率測試裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110451178.4
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN103175675A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁培;董前民;鄒世碧;陳志明;黃杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測試裝置，尤其涉及一種透鏡聚光性能測試裝置。

背景技術(shù)

太陽能利用主要基于光伏效應(yīng)和光熱效應(yīng)，目前，太陽能光伏效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于太陽能發(fā)電，而對于太陽能光伏系統(tǒng)，其中聚光系統(tǒng)的使用能夠大大提高太陽能的利用率。人們對聚光系統(tǒng)的性能要求越來越高，對聚光系統(tǒng)光學(xué)、電學(xué)等性能的測試顯得尤為重要。傳統(tǒng)的聚光倍率測試方法主要采用比較聚光前后光斑的大小來確定，但這種方法有兩個難點(diǎn)，其一是準(zhǔn)平行光的夾角僅為0.2°，難以模擬，光源系統(tǒng)難以獲得；其二是光斑的大小受諸多因素的影響，最重要的有激光模式、衍射和球差，因此準(zhǔn)確判定光斑大小難度高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種以能量的方法來測試聚光倍率的裝置，即將聚光前后的光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換成電信號來比較獲得聚光倍率，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、測試方便，在室內(nèi)便可對聚光系統(tǒng)的聚光倍率進(jìn)行測試。

本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案為：一種聚光倍率測試裝置，其特征在于該裝置包括：光源、擴(kuò)束系統(tǒng)、斬波器、聚光透鏡、硅光電池、信號采集系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌、底座等，導(dǎo)軌，步進(jìn)電機(jī)位于底座上，光源、擴(kuò)束系統(tǒng)、斬波器、聚光透鏡、硅光電池位于導(dǎo)軌上，步進(jìn)電機(jī)通過導(dǎo)軌調(diào)節(jié)聚光透鏡和硅光電池水平位置，硅光電池與信號采集系統(tǒng)連接，信號采集系統(tǒng)與信號處理系統(tǒng)連接。

所述的光源采用是激光光源或白光LED光源，可模擬太陽光。

所述的擴(kuò)束系統(tǒng)使用二級擴(kuò)束，得到焦斑直徑較大的平行光，以測試不同聚光倍率的聚光鏡。

所述的光源、擴(kuò)束系統(tǒng)、斬波器、聚光透鏡、硅光電池可根據(jù)需要調(diào)節(jié)方向、位置，可拆卸。

所述的信號采集系統(tǒng)由硅光電池，NI數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成，硅光電池采集光強(qiáng)信號并轉(zhuǎn)變成電信號輸出到NI數(shù)據(jù)采集卡，NI數(shù)據(jù)采集卡將信號傳送到信號處理系統(tǒng)。

所述的信號處理系統(tǒng)采用LabVIEW程序語言編程處理數(shù)據(jù)。首先將采集得到的信號進(jìn)行放大和窗口函數(shù)濾波處理，再通過計算聚光前后的電流信號數(shù)值大小，輸出實(shí)時聚光倍數(shù)測量值。

圖1是該聚光倍率測試裝置的系統(tǒng)框圖。

圖2是該聚光倍率測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為光源，2為斬波器，3為擴(kuò)束系統(tǒng)，4為聚光透鏡，51、52為硅光電池，6為底座，7為水平導(dǎo)軌，8為垂直導(dǎo)軌，9為垂直導(dǎo)軌，101、102為步進(jìn)電機(jī)，11為數(shù)據(jù)采集線。

圖3是該聚光倍率測試裝置中信號采集系統(tǒng)的構(gòu)成框圖。

圖4是該聚光倍率測試裝置的底座幾何關(guān)系示意圖。圖中1為光源，2為斬波器，3為擴(kuò)束系統(tǒng)，4為聚光透鏡，51、52為硅光電池。

圖5是該聚光倍率測試裝置中聚光透鏡和硅光電池52的控制電路。圖中P1、P2為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，U1、U2分別為P1、P2的控制電路，S1、S2、S3、S4、S5為開關(guān)。

圖6是該聚光倍率測試裝置中擴(kuò)束系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖7是該聚光倍率測試裝置中信號處理系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)示意圖，圖7a為聚光后光強(qiáng)信號采集過程，圖7b為采集得到的矩陣數(shù)據(jù)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

圖1中，光源發(fā)出光束，連續(xù)光束通過斬波器形成脈沖光束，通過擴(kuò)束系統(tǒng)得到焦斑直徑較大的平行光，脈沖光束經(jīng)過聚光透鏡，硅光電池掃描，采集信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵龅絅I數(shù)據(jù)采集卡，聚光透鏡每在軌道上滑動一個掃描點(diǎn)，硅光電池勻速滑動過整個軌道，由單片機(jī)控制的兩個步進(jìn)電機(jī)控制其運(yùn)動，按照預(yù)定的采樣頻率采集信號，直到聚光透鏡逐點(diǎn)滑動過整個軌道后，通過NI數(shù)據(jù)采集卡將采集到的電信號傳送到PC，得到聚光后光強(qiáng)信號。信號處理系統(tǒng)Labview通過將電信號進(jìn)行放大、濾波，將聚光前后電信號強(qiáng)度進(jìn)行比較，顯示輸出實(shí)時測試結(jié)果，得到聚光透鏡的聚光倍率。信號處理系統(tǒng)Labview通過將電信號進(jìn)行放大、濾波，將聚光前后電信號強(qiáng)度進(jìn)行比較，顯示輸出實(shí)時測試結(jié)果，得到聚光透鏡的聚光倍率。