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專利名稱：槽式聚光器太陽能能流測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種槽式聚光器太陽能能流密度測量儀器。
背景技術(shù)：
聚光器聚焦光斑能流密度分布的測量對最優(yōu)化系統(tǒng)效率起到關(guān)鍵作用，系統(tǒng)的最優(yōu)化程度取決于聚光器中接收器位置和接收器表面能流密度分布，而這些因素又是通過修改跟蹤參數(shù)和反射表面曲率來決定的。改變聚光器光軸接收面的位置，準(zhǔn)確測量接收面上的能流密度分布情況，可為聚光器系統(tǒng)的未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)。接收器效率用接收器上的輸出熱能與入射到接收器孔徑內(nèi)的輸入輻射能的比值來求得，而對接收器表面的能流密度進(jìn)行積分可以得到接收器孔徑的輸入輻射能。因此，對于聚光系統(tǒng)來說，要想評價接收器的吸收效率，測量接收器表面的能流密度分布必不可少。國外各國學(xué)者對聚光器聚焦光斑能流密度分布的研究已經(jīng)開展很多年，提出了針對各種聚光器的理論模型，并且設(shè)計了各種測量裝置。拋物槽式能流掃描儀是太陽能流測試的一種設(shè)備，它沿著接收軸進(jìn)行移動測量。在流量傳感器寄存器前后分布高精度的接收器，根據(jù)流量分布，通過該接收器計算干擾因素和分析接收器光學(xué)性能。相機(jī)-靶測量方法是使用漫反射特性的朗伯靶和標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)對其進(jìn)行拍照，朗伯靶是垂直于直線接收器焦點(diǎn)周圍。根據(jù)圖像結(jié)果很快捷形象化的反映接收器附近反射光線軌跡并檢測出光學(xué)誤差。然而我國的太陽能研究進(jìn)展緩慢，現(xiàn)在還處于基礎(chǔ)研究階段，對于聚焦光斑能流密度分布的研究更是處于萌芽階段。為了提高槽式太陽能系統(tǒng)的光學(xué)效率和確保太陽能發(fā)電站發(fā)電要求，表征拋物槽式集熱器光學(xué)性能和檢測其光學(xué)損失變有的尤為重要。在國外期刊雜志《SolarEnergy》中，題為《Performance enhancement ofparabolic trough collectors by solar flux measurement in the focal region〉〉所設(shè)計的測試裝置由支架結(jié)構(gòu)、滑動機(jī)構(gòu)和背面安裝光電傳感器的半透明朗伯特性靶構(gòu)成，并且安裝在集熱器外表面進(jìn)行測量，而非焦點(diǎn)軸線位置進(jìn)行，這樣得到的最終結(jié)果，存在較大誤差性，實(shí)際集熱器吸收的能量無法準(zhǔn)確評價，也就無法去評價聚光器的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種槽式聚光器太陽能能流測試裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，測試精度高。本發(fā)明包括主體部分、支撐部分和傳動部分。所述的主體部分安裝在支撐部分上，傳動部分安裝在主體部分上。所述的主體部分由朗伯靶、能流計座和能流計組成，主體部分主的要功能是采集圖像和數(shù)據(jù)。所述的支撐部分由端座、拖鏈安裝座、線纜拖鏈和支撐桿構(gòu)成，支撐部分主要功能是支撐主體部分和傳動部分。所述的傳動部分由滑軌、齒條、滑塊、齒輪、聯(lián)軸器、步進(jìn)電機(jī)、齒輪支架和線管構(gòu)成，傳動部分主要功能是提供動力使主體部分在支撐部分上移動。所述的主體部分安裝在支撐部分的支撐桿上。所述的主體部分中，朗伯靶噴涂有表面涂層，朗伯靶安裝在傳動部分的齒輪支架上，位于能流計座正前方。能流計座安裝在支撐桿上面，兩個能流計安裝在同一個能流計座上，同時工作采集數(shù)據(jù)。所述的支撐部分中，第一端座和第二端座分別與五根支撐桿的兩端固連，五根支撐桿和兩個端座構(gòu)成本發(fā)明測試裝置的支架。第一端座和第二端座由支撐板和鋁型材支撐座構(gòu)成，結(jié)構(gòu)相同。支撐板上安裝有兩行并列布置的鋁型材支撐座，其中第一行的三個鋁型材支撐座分別位于支撐板的兩端和中間，第二行的兩個鋁型材支撐座分別安裝在支撐板的兩端；第二行的兩個鋁型材支撐座按照固定間距依次排列，與第一排外側(cè)的兩個鋁型材支撐座垂直對齊。這五個鋁型材支撐座分別固定連接五根支撐桿。拖鏈安裝座安裝在支撐板的第一行鋁型材支撐座上，拖鏈安裝座的一端與位于這一行中間的鋁型材支撐座連接，拖鏈安裝座的另一端與這一行外側(cè)的一個鋁型材支撐座連接。線纜拖鏈的一端與拖鏈安裝座通過螺栓固定連接，線纜拖鏈的另外一端與傳動部分的齒輪支架相連。能流計座跨裝在第二行的兩根支撐桿上，緊靠第一端座。所述的傳動部分中，兩個滑軌分別安裝在第一端座第一排兩端的兩根支撐桿上，齒條安裝在位于這一排中間的支撐桿上。通過聯(lián)軸器把齒輪與步進(jìn)電機(jī)裝配在一起，齒輪安裝在齒輪支架上，使齒輪與齒條嚙合?；瑝K跟齒輪支架裝配在一起，滑塊與滑軌配合，齒輪支架下端與朗伯靶支座通過螺栓進(jìn)行連接。線管緊貼齒輪支架外側(cè)，一端與齒輪支架側(cè)面中間位置孔配合裝配，另一端與齒輪支架下端孔配合。所述的步進(jìn)電機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動，驅(qū)動由齒輪、滑塊、齒輪支架、線管、朗伯靶和線纜拖鏈構(gòu)成的裝配體在滑軌上移動，朗伯靶勻速平移過太陽光斑的焦點(diǎn)位置，同時安裝在朗伯靶上專業(yè)相機(jī)記錄每一個坐標(biāo)位置的朗伯靶表面光斑圖像，此光斑圖像與能流計記錄的數(shù)值對應(yīng)，以能流計坐標(biāo)位置的光斑圖像為參考點(diǎn)，擬合出太陽能光斑能流分布圖。本發(fā)明采用齒輪-齒條嚙合傳動方式，其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、精度高等優(yōu)點(diǎn)。齒輪選用滿足設(shè)計要求的標(biāo)準(zhǔn)碳鋼齒輪，與齒輪嚙合的齒條進(jìn)行選配。本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn):第一,支撐架由5根支撐桿和兩個端座構(gòu)成，支撐架大部分加工件的材質(zhì)選用鋁合金，所以整個儀器總體重量輕、抗腐蝕性比普通鋼材好、易維護(hù)、互換性高，并且外觀視覺感好。第二，朗伯靶在測試過程中穩(wěn)定移動，受環(huán)境風(fēng)速的影響力很小，得到的測試結(jié)果更加精確。本發(fā)明安裝在槽式聚光器集熱器聚焦軸線處，在安裝集熱器之前先安裝本發(fā)明槽式聚光器太陽能能流測試儀，進(jìn)行測量能流輸入。


圖1槽式聚光器太陽能能流測試儀示意圖；圖2傳動部分局部放大示意圖；圖3端板裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖4夾緊塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖5朗伯靶結(jié)構(gòu)示意圖；圖6槽式聚光器太陽能能流測試儀安裝示意圖；圖中:I第一端座、2拖鏈安裝座、3滑軌、4齒條、5滑塊、6齒輪、7聯(lián)軸器、8步進(jìn)電機(jī)、9齒輪支架、10線纜拖鏈、11線管、12朗伯靶、13支撐桿、14能流計座、15能流計、16航空插頭、17第二端座、18支撐板、19鋁型材支座、20螺紋桿、21夾緊塊、22朗伯板、23第一支撐座、24散熱管一、25線管、26第二支撐、27防護(hù)管、28相機(jī)支座、29散熱管二、30軸承蓋、31軸承、32反射鏡、33真空管支撐座板。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本發(fā)明。本發(fā)明結(jié)構(gòu)如圖1所示。槽式聚光器太陽能能流測試儀由主體部分、支撐部分和傳動部分，主體部分安裝在支撐部分上，傳動部分安裝在主體部分上。所述的主體部分由朗伯靶12、能流計座14和能流計15組成，主體部分的主要功能是采集圖像和數(shù)據(jù)。所述的支撐部分由第一端座1、拖鏈安裝座2、第二端座17、線纜拖鏈10和支撐桿13構(gòu)成,支撐部分主要功能是支撐主體部分和傳動部分。所述的傳動部分由滑軌3、齒條4、滑塊5、齒輪6、聯(lián)軸器7、步進(jìn)電機(jī)8、齒輪支架9和線管11構(gòu)成，傳動部分主要功能是提供動力使主體部分在支撐部分上移動。所述的主體部分安裝在支撐部分的支撐桿13上。所述的主體部分中，朗伯靶12噴涂有表面涂層，朗伯靶12安裝在傳動部分的齒輪支架9上，位于能流計座14的正前方。能流計座14安裝在支撐桿13上面,緊靠第一端座I。能流計15安裝在能流計座14上。所述支撐部分中，第一端座I和第二端座17采用鋁材制作。五根長度相同的支撐桿13的一端與第一端座I裝配在一起，五根支撐桿13的另一端與第二端座17裝配一起,構(gòu)成了槽式聚光器太陽能能流測試儀的支撐架。所述的支撐部分中，第一端座I和第二端座17由支撐板18和鋁型材支撐座19構(gòu)成。支撐板18上安裝有兩行并列布置的鋁型材支撐座19，第一行的三個鋁型材支撐座19分別位于支撐板18的兩端和中間；第二行的兩個鋁型材支撐座19分別安裝在支撐板18的兩端，這兩個鋁型材支撐座分別與第一行兩端的兩個鋁型材支撐座在一個平面內(nèi)。這五個鋁型材支撐座19分別固定連接五根鋁型材的支撐桿13,五根支撐桿13的一端安裝第一端座I，另外一端安裝第二端座17。五根支撐桿13、第一端座I和第二端座17構(gòu)成測試儀器的支架。在第一端座I上安裝一個拖鏈安裝座2，拖鏈安裝座2呈U型形狀，拖鏈安裝座2的一端與位于第一端座I上第一行中間的鋁型材支撐座19連接，另外一端與第一行中間鋁型材支撐座左邊的鋁型材支撐座19相連。線纜拖鏈10的一端與拖鏈安裝座2通過螺栓固定連接，線纜拖鏈10的另外一端與傳動部分的齒輪支架9相連。能流計座14跨裝在第二行的兩根支撐桿13上面。圖2為傳動部分局部視圖，所述的轉(zhuǎn)動部分中，滑軌3安裝在第一排支撐桿13上面，并根據(jù)支撐桿13安裝實(shí)際長度選配滑軌3，滑軌3安裝在這一排支撐桿13最外側(cè)兩根支撐桿上，其中安裝于第一排中間鋁型材支撐座的支撐桿安裝有齒條4。所述滑塊5安裝在齒輪支架9下端，齒輪6通過聯(lián)軸器7與步進(jìn)電機(jī)8連接構(gòu)成一體，安裝在齒輪支架9第二個臺階位置。線纜拖鏈10—端固定在齒輪支架頂端，線管11的一端緊貼齒輪支架9外側(cè)孔配合安裝，另外一端向下延伸到和朗伯靶12裝配，以上這些部件裝配在一起構(gòu)成一個整體。這一整體安裝在滑軌3上，在滑軌3上來回往復(fù)運(yùn)動。聯(lián)軸器7連接步進(jìn)電機(jī)8和齒輪6，步進(jìn)電機(jī)8輸出動力，驅(qū)動齒輪6帶動所述的整體在齒條4上來回往復(fù)運(yùn)動。所述線纜拖鏈10的一端與拖鏈安裝座2固連一起，線纜拖鏈10的另一端與齒輪支架9固定連接。所述拖鏈安裝座2呈U型形狀，采用鋁材質(zhì)加工而成，安裝在第一行鋁型材安裝座19上，位于支撐桿13上面，拖鏈安裝座2的一端與位于這一行中間的鋁型材支撐座固定相連，拖鏈安裝座2的另一端與這一行最外側(cè)的一個鋁型材安裝座19固定相連；所述朗伯靶12上第一支撐座23和第二支撐座26分別與齒輪支架9最下端通過螺栓連接；所述能流計座14采用鋁材質(zhì)機(jī)械加工制作，在其上面安裝兩個能流計15，用作參考點(diǎn)采集能流數(shù)據(jù)。所述航空插頭16安裝端座I上，測試過程中所有線纜通過保護(hù)套線纜拖鏈10匯集在一起連接到航空插頭16上。圖3為第一端座I裝配結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，第一端座I和第二端座17由支撐板18、鋁型材支座19、螺紋桿20和夾緊塊21構(gòu)成。所述支撐板18和鋁型材支撐座19采用鋁材質(zhì)機(jī)械加工制作，鋁型材支撐座19通過焊接方式固定在支撐板18上，成兩行排列，第一行按照固定距離依次排列三個鋁型材支撐座19，第二行的兩個鋁型材支撐座19按照固定間距依次排列，與第一排外側(cè)兩個鋁型材支撐座19垂直對齊。圖4為螺紋桿20裝配結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4為夾緊塊結(jié)構(gòu)示意圖，由螺紋桿20、夾緊塊21、軸承蓋30和軸承31構(gòu)成。螺紋桿20、夾緊塊21和軸承蓋30均采用鋁材質(zhì)機(jī)械加工制作。所述螺紋桿20前端與軸承31裝配構(gòu)成一個整體，安裝在夾緊塊21上，通過軸承蓋30固定。軸承蓋30套裝在螺紋桿20上，通過螺釘與夾緊塊21固定連接。螺紋桿20、夾緊塊21、軸承蓋30和軸承31組合在一起，安裝到支撐板18上，構(gòu)成第一端座I和第二端座17。圖5所示為朗伯靶結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，朗伯靶12由朗伯板22、第一支撐座23、散熱管一 24、線管25、第二支撐26、防護(hù)管27、相機(jī)支座28和散熱管二 29構(gòu)成；所的朗伯板22由鋁材質(zhì)加工而成，朝向相機(jī)支座28的一面為正面，噴涂有三氧化二鋁涂層。朗伯板22的背面加工有卡槽,用于安裝熱管一 24和熱管二 29。所述的熱管一 24和熱管二 29根據(jù)卡槽空間大小進(jìn)行選配。所述的第一支撐座23和第二支撐座26采用鋁材質(zhì)加工制作，第一支撐座23和第二支撐座26焊接在朗伯板22背面，第一支撐座23位于防護(hù)管27的左側(cè)，第二支撐座26位于防護(hù)管27的右側(cè)；所述防護(hù)管27采用不銹鋼鋼管，并表面鍍鉻。防護(hù)管27的一端與朗伯板22正面長邊焊接，防護(hù)管27的另外一端與相機(jī)支座28焊接；所述線管25采用不銹鋼鋼管，折彎為L形狀，插入防護(hù)管27中間，線管25的一端與相機(jī)支座28齊平，線管25的另一端與朗伯板22背面貼合在一起。圖6所示為槽式聚光器太陽能能流測試儀安裝示意圖，槽式聚光器太陽能能流測試儀分別與槽式聚光器真空管支撐座板33通過夾緊裝置安裝，然后通過發(fā)射鏡32作用，將太陽光聚焦在朗伯靶正表面，相機(jī)同時進(jìn)行拍照，朗伯靶在真空管外側(cè)進(jìn)行往復(fù)移動，并采集照片。
權(quán)利要求
1.一種槽式聚光器太能能流測量儀，其特征在于，所述的測試儀器包括主體部分、支撐部分和傳動部分，所述的主體部分為朗伯靶(12)、能流計座(14)和兩個能流計(15);所述朗伯靶(12)安裝在能流計座(14)正前方；兩個能流計(15)安裝在同一個能流計座(14)上；能流計座(14)安裝在支撐桿(13)上，緊靠第一端座(I);所述的支撐部分由第一端座(I )、拖鏈安裝座(2)、線纜拖鏈(10)、支撐桿(13)、第二端座(17)構(gòu)成；所述支撐桿(13)的一端與第一端座(I)固連，所述支撐桿(13)的另一端與第二端座(17)固連；所述拖鏈安裝座(2)安裝于第一端座(I)上；所述線纜拖鏈(10)的一端與第一端座(I)相連,線纜拖鏈(10)的另一端與齒輪支架(9)相連；所述的傳動部分由滑軌(3)、齒條(4)、滑塊(5)、齒輪(6)、聯(lián)軸器(7)、步進(jìn)電機(jī)(8)、齒輪支架(9)和線管(11)構(gòu)成；支撐桿(13)共有5根，所述兩個滑軌(3)分別安裝在兩根支撐桿(13)上，所述齒條(4)安裝在另一根支撐桿(13)上；所述齒輪(6)通過聯(lián)軸器(7)與步進(jìn)電機(jī)(8)連接，齒輪(60安裝在齒輪支架(9)上；所述線管(11)緊貼齒輪支架(9)的外側(cè)；所述的滑塊(5)、聯(lián)軸器(7)、步進(jìn)電機(jī)(8)、齒輪支架(9)、線纜拖鏈(IO )、線管(11)和朗伯靶(12 )構(gòu)成一個整體，通過步進(jìn)電機(jī)(8 )輸出動力，驅(qū)動在滑軌(3)上往復(fù)移動。
2.按照權(quán)利要求1所述的槽式聚光器太能能流測量儀，其特征在于所述的支撐部分中，第一端座(I)和第二端座(17)由支撐板和鋁型材支撐座構(gòu)成，第一端座(I)和第二端座(17)的結(jié)構(gòu)相同；支撐板上安裝有兩行并列布置的鋁型材支撐座，其中第一行的三個鋁型材支撐座分別位于支撐板的兩端和中間，第二行的兩個鋁型材支撐座分別位于支撐板的兩端；第二行的兩個鋁型材支撐座按照固定間距依次排列，與第一排外側(cè)兩個鋁型材支撐座垂直對齊；五個鋁型材支撐座分別固定連接五根支撐桿；在第一端座(I)上安裝一個拖鏈安裝座(2)，拖鏈安裝座(2)的一端與位于第一端座(I)上第一行中間的鋁型材支撐座連接，拖鏈安裝座(2)的另一端與第一行兩端的兩個中間鋁型材支撐座中一個相連；線纜拖鏈(10)的一端與拖鏈安裝座(2)通過螺栓固定連接，線纜拖鏈(10)的另外一端與傳動部分的齒輪支架(9)相連。
3.按照權(quán)利要求1所述的槽式聚光器太陽能能流測量儀，其特征在于:所述的朗伯靶(12)由朗伯板(22)、第一支撐座(23)、第一散熱管(24)、線管(25)、第二支撐座(26)、防護(hù)管(27)、相機(jī)支座(28)和第二散熱管(29)構(gòu)成；所的朗伯板(22)朝向相機(jī)支座(28)的一面為正面，正面噴涂有三氧化二鋁涂層，朗伯板(22)的背面加工有卡槽，用于安裝第一熱管(24)和第二熱管(29);所述的第一支撐座(23)和第二支撐座(26)焊接在朗伯板(22)的背面；第一支撐座(23)位于防護(hù)管(27)的左側(cè)，第二支撐座(26)位于防護(hù)管(27)的右側(cè)；所述防護(hù)管(27)的一端與朗伯板(22)正面的長邊焊接連接，防護(hù)管(27)的另外一端與相機(jī)支座(28)焊接連接；所述線管(25)折彎為L形狀，插入防護(hù)管(27)中間；線管(25)的一端與相機(jī)支座(28)齊平，線管(25)的另一端與朗伯板(22)背面貼合在一起。
4.按照權(quán)利要求3所述的槽式聚光器太陽能能流測量儀，其特征在于:所述的防護(hù)管27采用不銹鋼鋼管，表面鍍鉻。
全文摘要
一種槽式聚光器太能能流測量儀，包括主體部分、支撐部分和傳動部分。所述主體部分為朗伯靶、能流計座和兩個能流計；所述的支撐部分由第一端座、航空插頭、拖鏈安裝座、五根鋁型材、線纜拖鏈和第二端座構(gòu)成；所述傳動部分由兩個滑軌、兩個滑塊、齒輪支架、齒輪、齒條、步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器和線管構(gòu)成。步進(jìn)電機(jī)(8)通過聯(lián)軸器(7)與齒輪(6)連接，步進(jìn)電機(jī)(8)驅(qū)動齒輪(6)在齒條(4)上往復(fù)運(yùn)動。與齒輪支架(9)相連的朗伯靶(12)和線纜拖鏈(10)，通過齒輪(6)的驅(qū)動，使滑塊(5)、聯(lián)軸器(7)、進(jìn)電機(jī)(8)、齒輪支架(9)、線纜拖鏈(10)、線管(11)和朗伯靶(12)組合的整體，在滑軌(3)上往復(fù)運(yùn)動。
文檔編號G01J1/04GK103206792SQ20131014417
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者張鴻斐, 張劍寒, 王志峰 申請人:中國科學(xué)院電工研究所