模块化多焦点式和环面聚焦式菲涅尔透镜的设计及光学性能分析

基于菲涅尔透镜设计原理,提出模块化多焦点式和环面聚焦式菲涅尔透镜的设计方法,并进行了理论设计与模拟.结果表明:(1)采用模块化多焦点式菲涅尔透镜可使焦斑能量在接收面重新分布、焦斑总体能量均匀;(2)对于环面聚焦式菲涅尔透镜,环状焦面越多、越密集,接收面上的能量分布将越均匀.两种透镜结构均能很好的提高聚光辐照均匀性.     

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。     

菲涅尔高倍聚光PV/T系统的均光优化与热特性研究

为提高三结砷化镓太阳能电池芯片表面能流分布的均匀性,对菲涅尔高倍聚光PV/T系统采用正交试验法进行多因素均光优化,并根据极差分析结果进一步优化得到光斑均匀性89.11%、光学效率89.29%、接收角1.09°的菲涅尔高倍聚光系统。将计算所得能流密度加载至电池芯片表面,通过有限元分析法模拟了电池芯片的温度分布,并与原系统、菲涅尔单级聚光系统和理想均匀辐照度下电池芯片温度分布进行比较。研究结果表明优化后的能流分布更均匀;电池芯片表面的温差随着能流密度分布均匀性的增加而减小,优化的菲涅尔高倍聚光系统能有效降低电池芯片中心位置能流密度,提高能流和温度分布的均匀性。     

菲涅尔透镜光学系统在弹道测量中的应用

目前,间接阴影照相系统多数采用光学透镜或凹面反射镜组成锥形光路或平行光路,但向大口径推广时受到加工难度及造价的限制。而菲涅尔透镜则以其加工方便、口径极易扩大且价格低廉的特点,显示了其它光学系统无法比拟的优点。本文介绍菲涅尔透镜的基本原理及目前在弹道流场显示中已开拓的几种用途;分析了加工误差对光学质量的影响。大量的拍摄结果表明,清晰度满足要求。同时亦指出了菲涅尔透镜的使用局限性。     

FZD—50型非跟踪焦带式聚光发电设备

宁波太阳能电源厂最近研制成功的50瓦级非跟踪焦带式聚光发电设备,是太阳能电源的新品种之一。该设备采用大面积浇铸单体有机玻璃作菲涅尔透镜,共四组。透镜的聚光比为29.87倍,聚光度为10.64倍,焦距1040毫米。太阳光经菲涅尔透镜聚焦投射在     

~(60)Coγ射线辐射制备菲涅尔透镜

采用甲基丙烯酸甲酯为主单体,丙烯酸甲酯为共聚单体,利用60Coγ射线辐射聚合技术制备菲涅尔透镜.研究了辐射剂量、辐射剂量率、交联剂和单体组成对菲涅尔透镜光学性能的影响.结果表明,采用辐射聚合方法制备菲涅尔透镜时,选择适宜的辐射剂量(35kGy)和辐射剂量率(84.40Gy/min),所制备的菲涅尔透镜具有优异的光学性能.     

高倍聚光光伏模组中不同二次聚光结构性能研究

目前高倍聚光光伏(high concentrating photovoltaic,HCPV)模组效率与III-V多结高倍聚光太阳电池效率相比还有很大差距;而在高倍聚光光伏模组中,常用菲涅尔透镜及二次聚光器作为聚光器件。不同的聚光结构会对光照及温度分布产生影响,进而影响模组整体的输出特性。通过对室外条件下不同二次聚光类型的高倍聚光光伏模组性能进行实验探究。结果表明二次聚光棱镜模组具有较好的温度均匀性和光线接收角,实际发电性能较优。对于二次聚光模组的设计具有参考意义。     

高倍聚光光伏模组中不同二次聚光结构性能

目前高倍聚光光伏(high concentrating photovoltaic,HCPV)模组效率与III-V多结高倍聚光太阳电池效率相比还有很大差距;而在高倍聚光光伏模组中,常用菲涅尔透镜及二次聚光器作为聚光器件。不同的聚光结构会对光照及温度分布产生影响,进而影响模组整体的输出特性。通过对室外条件下不同二次聚光类型的高倍聚光光伏模组性能进行实验探究。结果表明二次聚光棱镜模组具有较好的温度均匀性和光线接收角,实际发电性能较优。对于二次聚光模组的设计具有参考意义。     

聚焦型太阳能集热器的研究进展

聚焦型太阳能集热器具有热能吸收密度高、运行效率好的优点,是目前国内外太阳能资源开发利用常用的装置。该文总结了抛物面槽式、菲涅尔透镜、菲涅尔反射镜和复合式四种典型聚焦型集热器的特点和研究进展,有助于聚焦型太阳能集热器的进一步优化和推广。     

菲涅尔全息型波分复用器的初步设计与制作

提出一种利用离轴全息菲涅尔透镜制作全息型波分复用器的新方法.全息菲涅尔透镜具有会聚和色散两种功能,因此在光纤通信的波分复用元件中存在巨大的应用潜力.此种元件的主要优点为节省辅助元器件,并且成本低.阐述了波分复用器的设计原理和制作方法,其工作的中心波长为1550nm,信道间隔为2nm.通过理论分析证实制作的元件满足光纤通信系统的要求.给出了初步的实验方法、实验结果并进一步讨论了应改进的方案.     

Archimedes螺线式Fresnel透镜的设计及加工方法

为解决传统同心环式Fresnel透镜及其模具金刚石刀具加工存在对加工系统要求过高及效率较低的问题,给出了Archimedes螺线式Fresnel透镜的设计方法。从几何聚光比和能流透射率方面对比了2种透镜的性能,发现两者性能基本一致。分析了大型Fresnel透镜及其模具金刚石车削机床的运动。计算了Archimedes螺线式Fresnel透镜车削加工的刀具轨迹。对比机床各轴精度对透镜光学性能的影响,发现刀具摆角、透镜法线方向进给轴的精度影响最大,采用附加沿刀具轴线方向微进给装置的机床结构能有效提高加工精度。     

Archimedes螺线式Fresnel透镜的设计及加工方法

为解决传统同心环式Fresnel透镜及其模具金刚石刀具加工存在对加工系统要求过高及效率较低的问题,给出了Archimedes螺线式Fresnel透镜的设计方法。从几何聚光比和能流透射率方面对比了2种透镜的性能,发现两者性能基本一致。分析了大型Fresnel透镜及其模具金刚石车削机床的运动。计算了Archimedes螺线式Fresnel透镜车削加工的刀具轨迹。对比机床各轴精度对透镜光学性能的影响,发现刀具摆角、透镜法线方向进给轴的精度影响最大,采用附加沿刀具轴线方向微进给装置的机床结构能有效提高加工精度。     

基于液晶空间光调制器的程控变焦透镜

提出一种利用显示在两个程控液晶空间光调制器（LC—SLM）上的菲涅尔透镜建立程控变焦成像系统的方法．通过对该系统的理论分析,得出了成像系统的放大率与两个菲涅尔透镜焦距之间的关系式．在此基础上利用Matlab设计了系统所需要的菲涅尔透镜,对该成像系统的成像特性进行了计算机模拟研究,并讨论了LC—SLM的抽样基元大小与成像质量的关系．最后,建立了相应的光学实验装置,并给出了与计算机模拟相一致的实验结果．     

全息法改善大口径菲涅耳透镜的成象质量

提出一种根据象面全息法改善有机玻璃制大口径菲涅耳透镜成象质量的方法，给出了“全息干版”和“光导热塑片”制备的两种“补偿板”对菲涅耳透镜进行象质改善的实验结果。     

含铌微合金低碳钢的连续冷却过程的相变

用Gleeble-1500热力模拟实验机研究了含铌微合金低碳钢在不同变形条件下连续冷却过程的相变规律,利用热膨胀法结合金相法建立了静态和动态的连续冷却转变曲线,分析了变形参数对组织的影响规律.研究表明,高温变形促进了珠光体相变,在950℃以上,变形温度的升高导致铁素体转变区减少;从贝氏体转变开始温度看,950℃变形促进了贝氏体相变;在相同变形温度下,随着变形量的增加,先共析铁素体的量增多,贝氏体量减少;在900℃以下变形促进了高温等轴铁素体的形成,抑制了贝氏体的相变.     

高锰无磁钢ZG25Mn18Cr4的加工硬化机理

在应力作用下快速加工硬化是高锰无磁钢ZG25Mn18Cr4的一个重要特征．通过X衍射和电子显微分析证明，变形前和变形后的基体组织都是奥氏体基体加上碳化物，变形前后的基体中均存在条纹状组织，且变形后基体中的条纹数量明显高于变形前基体中的条纹数量．电子衍射分析表明这些出现在粗大奥氏体晶粒内部的条纹组织是高密度层错．由塑性变形产生的大量层错分割了奥氏体基体，缩短了位错运动的自由程，导致了ZG25Mn18Cr4的迅速加工硬化．     

基于光流和多层次B样条自由变形的医学图像鲁棒形变配准

为了跟踪肿瘤病灶对周围正常组织挤压变形,以及脑部手术软组织变形对手术的影响,提出了光流估计框架下的多层次B样条自由变形鲁棒形变配准方法.利用光流法约束下的多层次B样条自由变形,通过加密局部控制点以加强局部形变,能有效建模肿瘤信号及异常变形区域的局部较大形变.通过引入鲁棒估计,给予异常信号(病灶、灰度突变或形变不连续区域)以较小的权值,可减小图像灰度差异、局部不连续形变场所造成异常信号对形变配准优化的不利影响.采用了L BFGS方法,可减少内存开销,提高优化速度.实验表明：形变配准算法得到了较好的效果,可较好建模术前和术中脑部医学图像的形变,本配准算法可用于指导图像导向手术.