一种太阳模拟灯阵

航天遥感器真空热环境试验中,太阳模拟灯阵是最真实准确的热流模拟手段,由氙灯组件、椭球镜、积分器等组成。介绍了椭球聚光镜系统,分析了积分器的体均匀性,选择了太阳模拟灯阵光源。通过技术性能测试,辐照不均匀度小于±5%,辐照不稳定度小于±5%。     

槽式太阳能系统聚光镜面参数对聚光特性的影响研究

对槽式太阳能系统聚光镜面参数对聚光特性的影响进行了理论、模拟及实验研究。结果显示,平行光下聚光镜面厚度、焦距、折射率导致汇聚光线在焦线位置发生横向离焦偏移△X与纵向离焦偏移△Y,采用OriginPro拟合出具有高相关指数的实用经验公式,并通过TracePro仿真及以焦距1060mm、反射镜折射率1.5、开口宽度1 600mm的典型槽式系统为平台进行实验验证。此研究可为太阳能槽式聚光系统进一步的设计优化提供参考。     

一种低成本高亮度的太阳能仿真器的设计与实现

为了研究熔盐的遇光的融化和光线的吸收,设计了一种低成本高亮度的太阳能仿真器,使用了7盏1500W的金属卤灯（用在体育馆照明的灯）来模拟太阳能光源,配合聚光器件组合,能产生高强度光斑．实验效果显示太阳能仿真器能良好地模仿自然太阳的光能曲线．     

全自动红外导引头成像光斑测试仪的研制

研制了一种全自动1．064μm红外导引头的成像光斑测试仪,介绍了各部分功能实现的措施以及最小成像光斑和离焦光斑的图像处理方法,该测试仪以1．064μm导引头为被测对象,采用1．064μm的激光光源模拟无穷远点光源,以红外面阵CCD探测器为接收器,实时采集的信号通过RS-232串口通信进入计算机,采用重心法对所采集的光斑信号进行处理,分析光源通过被检测系统后在其焦面上和成像光斑的质量,它用数据和三维图形显示测量结果,可用于检测红外导引头最佳像面和离焦像面光斑的位置、大小及光能分布,并用于测试轴外视场的光斑,全部检测实现了“一键通”,该方法可以广泛应用于不同光学系统的检测,评价光学系统的质量,特别是光学聚焦系统的质量。     

新型空间光学阵列LED紫外固化光源系统研究

大功率紫外LED是一种新型半导体光源,具有体积小、发热量小、光电转化效能高等优点。但是单管UV-LED存在功率小、辐射发散角大等缺陷,无法满足实际现场应用要求,制约了该型光源的拓展性推广使用。鉴于存在的问题,提出了针对多管UV-LED的空间合理阵列排布光学设计方案,以实现空间能量累加且控制辐照面的光斑尺寸、辐照度、后工作距离等光学指标,经过Light-Tools软件的优化设计与光学仿真模拟分析,证明了文中给出的点、线、面光固化光源系统设计方案合理、可行,为大功率UV-LED的拓展性应用研究提供了可靠的实验依据与可行性分析。     

大口径椭球型单管X射线聚焦镜设计与仿真

针对同步辐射光源点到样品距离长的特点,设计了镀膜与非镀膜这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜,并利用带有面型误差模型的仿真程序模拟了这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜的聚焦性能．结果表明:镀Ir膜的大口径椭球型单管X射线聚焦镜的入口直径、焦斑尺寸、焦深分别为19.0 mm、7.1 μm和0.2 mm,接收立体角约为未镀膜聚焦镜的3倍;未镀膜聚焦镜的入口直径和焦斑尺寸分别为15.0 mm和6.4 μm,焦深为镀Ir膜聚焦镜的4倍．分析了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的面型误差对其焦斑尺寸的影响,讨论了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的应用前景．      

圆柱形光电探测器透镜聚光特性研究

运用透镜聚光原理,以光线追迹法建立平行光偏转角α与透镜焦距、光强分布的光学仿真模型,模拟仿真得到随偏转角α的变化焦平面聚焦光斑位置与光强分布图,进一步研究分析光焦斑位置大小变化、焦距长度和光强分布特性.结果表明:平行主光轴的入射光线经透镜后光斑区域集中、光强分布均匀,并且随α的增大,焦斑中心位置偏离主光轴越大,且焦斑区域的光强分布越不均匀.结论为光电探测器设计需要确定圆柱的高度和半径等参数提供了理论参考依据.     

太阳能中央热水系统节能控制算法的设计与实现

通过实验方法获得平板集热器的效率随自身温度的变化规律及其能量平衡温度,并以此为依据,分析了传统太阳能集热器热循环控制方式存在的不足;提出以集热板的温升速率和太阳能辐照度来简化评估集热器集热效率的方法;给出了对太阳能集热器控制算法的优化方案和控制流程.实验数据表明:优化后集热器的集热效率随太阳辐照度的变化明显变小,太阳能的利用率得到明显提高.     

太阳能中央热水系统节能控制算法的设计与实现

通过实验方法获得平板集热器的效率随自身温度的变化规律及其能量平衡温度,并以此为依据,分析了传统太阳能集热器热循环控制方式存在的不足;提出以集热板的温升速率和太阳能辐照度来简化评估集热器集热效率的方法;给出了对太阳能集热器控制算法的优化方案和控制流程.实验数据表明:优化后集热器的集热效率随太阳辐照度的变化明显变小,太阳能的利用率得到明显提高.     

太阳敏感器输出误差测量装置研究

设计完成了一种太阳敏感器输出误差测量装置,其原理简单、成本较低,可以满足大部分太阳敏感器地面测试测量精度的需求。太阳敏感器是卫星动态模拟器敏感器部件的重要组件之一。太阳敏感器输出误差测量是卫星动态模拟器研制和实验操作的一项重要的前期工作,精确测量太阳敏感器误差对以后的理论计算和仿真实验有重要意义。太阳敏感器主要通过测量太阳光线与卫星某一体轴之间的夹角,确定太阳在敏感器本体坐标系中的位置,通过坐标矩阵变换得到太阳在卫星本体坐标系中的位置,最终在卫星的姿态控制系统中求出卫星姿态,即卫星的空间方位。提出了一种新的基于ARM7单片机的数字太阳敏感期输出误差测量装置设计方法。采用高精度数字式二自由度电动转台作为测量装置的基台,用于改变输入角度。采用ARM单片机控制器控制转台的转动角度和转动速度;采用专用的太阳模拟器作为太阳敏感器的输入光源;太阳敏感器的输出角度通过无线模块传送至PC机进行输出处理操作。对比转台角度和太阳敏感器的输出实测角度,可以得到太阳敏感器的输出误差曲线。本测试系统误差来源较少,主要为动力学转台的运动误差和太阳模拟器光源误差。转台的运动控制精度为0.00125mm/(°)。理想情形本装置的测量精度为角...     

光强自助校准的太阳能电池 J-V 自动测试系统

为解决现有太阳能电池测试系统结构复杂、价格昂贵和使用不便等问题,研制了一种具有光强自动校准功能的太阳能电池 J-V( Current Density-Voltage) 特性测试系统,能实现多个太阳能电池器件的自动测 量。系统由计算机及测试软件、数字源表 Keithley2400、输出功率为 500 W 的氙灯光源及其驱动电源、多器件自动 切换及其测量电路、标准光电二极管组成的光电流测量电路及光强校准电路、氙灯工作时长测量电路等模块构成,上位机测试软件采用 Visual Basic 语言编写。测试软件依据在标准光电二极管测到的光电流,并通过单片机控制的调光电路输出相应的直流电压到氙灯驱动电源,实现了氙灯光强的自动校准和标准100 mW /cm2 AM1． 5太阳光谱的输出,同时测试软件通过数字源表和多器件自动测量电路分别测得各器件的 J-V 特性,并计算出器件的效率等参数。测试结果表明,该系统达到了既定的设计目标,具有成本低、自动化程度高且使用方便等特点。     

光纤照明光源发生器的设计与制作

采用金属卤化物作发光物质,将发光管设计成球泡形状,给出了金属卤化物发光管的结构及制作工艺;将光学界面设计为椭球形状,采用3个不同中心波长的λ/4膜堆叠加而成的多层介质膜系对反射聚光器进行镀膜,从而获得所需要的高反射波长区域.将发光管和光学界面精确定焦,使出射光束均匀聚焦到光纤首端面,提高了光纤照明系统的发光效率.测试结果表明:设计制作的100W和150W的两种光纤照明光源的稳定性好、寿命长.     

高倍聚光光伏模组中菲涅尔透镜沿光轴方向的光照非均匀性变化及影响

对于菲涅尔透镜作为主要聚光器件的高倍聚光光伏模组,应用中通常把多结电池放置于透镜焦平面处,然而光学系统非理想性造成焦平面处的光照非均匀性,会影响三结电池及模组整体的输出特性。本文通过光线追踪模拟和三维三结电池网络模型,分析沿光轴方向不同位置,菲涅尔透镜聚光光照非均匀性的变化,以及对高倍聚光光伏模组的影响机理和优化。结果表明沿光轴填充因子与光照非均匀性有密切关系,沿光轴不同程度的光照非均匀性导致不同程度的横向电流,填充因子随之发生变化,在远离焦平面的位置存在更优的填充因子,提升最大输出功率。实验结果也很好地验证了模拟的结果,本文结论对实际应用中高倍聚光光伏模组的结构优化有参考意义。     

民用机场LED停止排灯光学设计

随着LED光效的不断提升,其作为照明光源的技术也在不断探索发展中,这使得LED应用于民用机场灯光系统中成为可能.设计了一种民用机场滑行道LED停止排灯的光学系统,在光学设计软件Tracepro中建立模型进行了追迹模拟仿真,并通过分布式光度计测试其光学输出效果.实验结果证明,该系统结构可靠,光度学性能均达到国家标准的要求.该系统相比传统的卤钨灯光源,具有功率低、寿命长、抗震度好、低污染等优点,并且在提高整灯寿命的同时降低了整灯功率,符合国家"节能减排"的政策.     

温度对太阳能电池特性的影响

对硅太阳能电池温度特性进行实验研究。在无光照条件下,太阳能电池可看做成一个PN结,正向电流在确定外加电压下是随着温度升高而增大的。用高压氙灯模拟太阳光,测得太阳能下电池不同温度的光照特性。温度升高使得太阳能电池短路电流Isc小幅升高,开路电压Voc降低明显,填充因子下降,光电转换效率明显下降。     

一种新型聚光光伏组件的光学设计

传统的聚光光伏组件(CPV)采用菲涅耳透镜聚光或者大型反射式聚光。这些组件的尺寸较大,不利于聚光光伏组件的小型化与模块化。该文主要设计制作了一种新型平板反射式聚光器,并应用到聚光光伏系统中完成相关测试,上述工作均在顺德中山大学太阳能研究院完成。该文提出了一种新型的平板反射式聚光器的设计方法。文章首先介绍聚光器的建模方法,然后进行软件模拟与分析,最后制作聚光器并组装成聚光光伏组件(CPV)进行相关测试,组件的结构设计也将详细介绍。测试结果表明通过该光学设计方法能够灵活,有效的设计适应不同应用要求的反射式聚光器。     

飞行模拟器动态特性的仿真研究

分析了李钟武等给出的姿态运动模拟器的数学模型－一个病态系统模型；采用适合病态性的有效的数值积分方法对模拟器进行了仿真研究；结合实际导弹系统考察了模拟器对半实物仿真系统的影响。     

多曲面槽式聚光太阳电池电热联供系统性能研究

介绍了一种多曲面槽式太阳能聚光器的工作原理,对该装置进行了三维建模,利用光学分析软件对该聚光器安装平板式太阳电池进行光线追迹分析,直观地再现了聚焦光线的分布.基于该多曲面槽式聚光系统,提出一种新型的聚光太阳电池电热联供系统(TCPV/T).该系统能够有效利用太阳辐射能量,提高太阳电池输出电功率、光电转换效率,并将太阳电池产生的热量有效回收,实现聚光发电系统对外输出电能、热能.构建了多曲面槽式聚光多晶硅太阳电池电热联供实验系统.实验结果表明,在约3倍太阳聚光作用下,与非聚光平板电池、安装于同一聚光器内的太阳电池输出电功率相比,聚光电热联供系统输出最大电功率分别提高了96.4%和64.2%,系统综合性能效率达到62.8%.