[發明專利]一種碟式Stirling太陽能聚光質量檢測方法

有效

• 申請號: 201710110005.3
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106950036B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 許金山;李松;陳勝勇;帥永輝
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種碟式Stirling太陽能聚光質量檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)以分段擬合的方式對相機像素響應進行校準

校準的設備為一臺可由電腦控制亮度的LCD顯示屏和相機，LCD屏幕顯示的亮度與電腦的控制量間存在線性關系，校準過程為：電腦將屏幕的亮度分為256個梯度，并分別顯示出來，操作人員設置相機參數與拍攝光斑圖像時的參數一致后，拍攝每個梯度屏幕亮度圖像；之后，將相機拍攝的圖像亮度與電腦控制屏幕顯示的亮度繪制成曲線，并在拐點處將其分為三段，然后分別以高階方程對其進行擬合，至此完成了相機響應曲線的擬合；

2)拍攝碟面匯聚陽光產生的光斑圖像；

3)根據擬合的相機響應曲線對圖像進行校準

在得到光斑圖像后，根據步驟1)中得到的相機響應曲線，將圖像中的像素值映射到對應的亮度值上，即得到了新的光斑亮度分布圖，此校準后的圖片用于物體表面照度的估算；

4)估算光斑的照度分布

光斑圖片經相機響應校準后得到光斑亮度分布圖片，亮度圖中像素值與光斑表面輻照度成線性關系，設圖片某處亮度值為i,其對應的光斑上的輻照度為I，則：

I＝n×i

其中，n為比例系數；

5)估算光斑的能量密度分布

由物體表面輻射強度與輻照度的轉化關系可知，設輻射強度為則

其中，m為常數；

設碟面單位面積上反射的太陽輻射強度為1000kW·m^-2；又因為碟面覆蓋的總面積已知，所以計算出其反射的總輻射功率為M，則光斑上單個像素區域內的功率θ表示為：

其中，i表示校準后的圖片像素亮度；

至此，光斑圖像轉化為功率分布圖像；

6)根據聚光的效率、光斑的形狀、大小和分布均勻性判斷光斑的質量

輻射功率分布圖中，加熱頭區域內的輻射為有效輻射，其占總輻射量的比例，這里稱之為碟面的聚光效率；輻射功率分布圖的形狀應與發動機加熱頭形狀相似，過大或者過小都將影響聚光效率；在加熱頭區域內，各像素位置上對應的輻射功率與區域內平均功率的差值不能過大，當其大于設定閾值時，則認為能量分布不均勻。

2.如權利要求1所述的一種碟式Stirling太陽能聚光質量檢測方法，其特征在于：所述步驟2)中，接收光斑的屏幕需要帶有水冷系統，并預先架設在發動機位置上；相機需要預先設置拍攝參數，并加上中性濾光片，架設于光斑接收屏前方沒有陽光照射到的支架上；圖像的拍攝采用遙控的方式，在天氣晴朗的條件下，操作人員控制碟面的追日系統運行，使得碟面正對太陽，平行于碟面光軸的陽光經碟面匯聚后投射到接收屏上，此時控制相機拍攝光斑圖像。