CN103940591A - 一种碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碟式太阳能聚焦精度的检测装置，包括对焦靶板、光强传感器组和滤光片；对焦靶板不透光，还设有多个定位槽；光强传感器组由布置方式与碟式太阳能聚光器的反光镜布置方式相同的光强传感器组成；光强传感器设置在上述定位槽内；上述光强传感器组包括由位于对焦靶板中部的光强传感器组成的中部光强传感器组，以及由位于对焦靶板外周，并围成环状的多个光强传感器组成的环状光强传感器组；上述滤光片用于覆盖在上述光强传感器上，其中，同一组光强传感器组内各个光强传感器对应的滤光片的滤光系数相同，不同组光强传感器对应的滤光片的滤光系数不同。该检测装置能够便于用户调整反光镜的聚光精度，以提高碟式斯特林热发电系统的效率。

Description

一种碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置

技术领域

本发明涉及太阳能聚光器技术领域，更具体地说，涉及一种碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置。

背景技术

随着科技的进步和全面协调可持续发展战略的要求，太阳能热发电技术的利用具有越来越彰显出其重要意义。碟式斯特林太阳能热发电就属于太阳能热发电技术的利用，这种技术是将太阳辐射能汇集生成热能、通过热力循环发电的技术。

目前，碟式斯特林热发电系统包括斯特林发电机，斯特林发电机是光电转换部件，其通过热头吸收碟式太阳能聚光器汇聚的太阳能光能，将其转化为热能传递给热头吸热管中的工质。通常碟式太阳能聚光器是由若干片反射镜安装在支撑网架上，然后根据聚光器太小，反射镜布置成若干圈，每圈有若干片反射镜。根据设计要求，每片反射镜要在焦平面上聚焦时，必须与设计布置位置一致才能保证焦斑的尺寸、形状和能量密度分布均匀。而为了提高工质与吸热管之间的换热能力，工质一般采用氢气或氦气等小分子气体，并具有高达12MPa以上的工作压力。对于热头端的部件来说，由于承受高温高压，并且工作热流密度大，工作环境非常恶劣。因此，对碟式太阳能聚光器在焦平面聚焦形成的光斑具有很高要求，聚焦光斑必须在尺寸、形状和能量分布特征上达到设计要求。当碟式太阳能聚光器聚焦精度较差时，聚焦光斑在尺寸和形状上会产生误差，焦斑的能量分布不均匀，从而导致热头吸热不均匀，会造成传递给各缸的能量不均匀，使得各缸工作不平衡，降低斯特林机效率。

另外，焦斑能量分布不均匀的情况严重时，会在热头上形成局部高温点，造成热头上的吸热管过热，若超过许用温度，则有可能造成吸热管烧蚀损坏，一旦吸热管烧坏，管内高压氢气或氦气喷出，直接暴露于焦斑的高温下，将造成非常严重的后果，甚至爆炸起火。

综上所述，如何提供一种碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置，以便于用户根据检测结果调整碟式太阳能聚光器的聚焦精度成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置，其能够检测上述碟式太阳能聚光器中各个反光镜的聚焦精度，方便用户根据检测结果调整聚焦精度不合格的反光镜，避免该碟式太阳能聚光器中热头吸热均匀，提高应用该碟式太阳能聚光器的碟式斯特林热发电系统的工作效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置，包括：

不透光的对焦靶板；所述对焦靶板上设有多个定位槽；

由布置方式与所述碟式太阳能聚光器的反光镜的布置方式相同的光强传感器组成的光强传感器组；所述光强传感器设置在所述定位槽内；所述光强传感器组包括由位于所述对焦靶板中部的所述光强传感器组成的中部光强传感器组，以及由位于所述对焦靶板外周，并围成环状的多个光强传感器组成的环状光强传感器组；和

用于覆盖在所述光强传感器上的滤光片，其中，同一组所述光强传感器组内的各个所述光强传感器对应的滤光片的滤光系数相同，不同组所述光强传感器对应的滤光片的滤光系数不同。

优选的，上述检测装置中，还包括用于接收所述光强传感器的检测结果信号的控制器，所述控制器用于比较同组光强传感器组中各个所述光强传感器的检测结果值与该组光强传感器组中所有的所述光强传感器的检测结果的平均值的差额是否超出预设范围，并在判断结果为是时判断与该传感器对应的所述反光镜的聚焦精度是否达标。

优选的，上述检测装置中，所述滤光片包括覆在述中部光强传感器组上的片状滤光片和覆在所述环状光强传感器组上的环形滤光片。

优选的，上述检测装置中，所述片状滤光片为圆形、环状滤光片为圆形环。

优选的，上述检测装置中，所述滤光片粘接或铆接在所述光强传感器上。

优选的，上述检测装置中，所述滤光片为多片，且其重叠设置；不同组所述光强传感器组上覆有不同层数的所述滤光片。

优选的，上述检测装置中，还包括固定在所述对焦靶板上的支架；所述滤光片插设在所述支架上。

优选的，上述检测装置中，每个所述光强传感器对应不同的所述反光镜，且所述反光镜对应不同的所述光强传感器。

优选的，上述检测装置中，每个所述光强传感器对应唯一的所述反光镜，每个所述反光镜对应多个所述光强传感器，且各个所述反光镜对应的所述光强传感器的个数相同。

优选的，上述检测装置中，所述定位槽为腰型槽，所述光强传感器通过固定件卡设在所述腰型槽内。

本发明提供一种碟式太阳能聚焦精度的检测装置，其包括对焦靶板、光强传感器组和滤光片；对焦靶板不透光，其上设有多个定位槽；光强传感器组由布置方式与碟式太阳能聚光器的反光镜布置方式相同的光强传感器组成；光强传感器设置在上述定位槽内；上述光强传感器组包括由位于对焦靶板中部的光强传感器组成的中部光强传感器组，以及由位于对焦靶板外周，并围成环状的多个光强传感器组成的环状光强传感器组；上述滤光片用于覆盖在上述光强传感器上，其中，同一组光强传感器组内各个光强传感器对应的滤光片的滤光系数相同，不同组光强传感器对应的滤光片的滤光系数不同。

应用上述检测装置时，碟式太阳能聚光器的反光镜在聚焦平面的对焦靶板上形成聚焦焦斑，焦斑光线通过滤光片过滤降低强度后照射在光强传感器上，光强传感器检测其接受的光照强度；若同一光强传感器组中出现测量值与该组光强传感器测量的平均值的差超过预设范围的光强传感器，则可根据其与该组中与其相邻的光强传感器的测量值的差值判断该光强传感器对应的反光镜的聚焦精度是否达标，若判断结果为不达标，则用户对该反光镜进行对焦调整即可。

本发明提供的检测装置便于辅助用户校准碟式太阳能聚光器中各个反光镜的聚焦精度，避免该碟式太阳能聚光器因反光镜的聚焦精度差而发生聚焦光斑的能量不均匀，使热头吸热均匀，提高碟式斯特林热发电系统的效率。

另外，本发明提供的检测装置便于用户辅助校准碟式太阳能聚焦器中各个反光镜的聚焦精度，避免反光镜的聚焦光斑能量分布不均匀，防止热头上形成局部高温点，避免吸热头损坏，提高碟式斯特林热发电系统的安全性能。

同时，本发明提供的检测装置中，不同光强传感器组对应的滤光片的滤光系数不同，使得不同径向范围内过滤的光强也不同，便于以光强传感器组为区域检测各个区域对应的反光镜的对焦精度，利于快速完成检测工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的滤光片包括片状滤光片和环状滤光片的碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置的主视结构示意图

图2为图1所示的检测装置的爆炸图；

图3为图1中所示检测装置的剖视图；

图4图3中A部分的放大图；

图5为本发明实施例提供的包括多个大小不同且重叠设置的滤光片的碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置的剖视图；

图6为图5中B部分的放大图；

图7为本发明实施例提供的包括多了个滤光系数不同且相互重叠设置的碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置的主视结构示意图；

图8为图7中所示检测装置的结构示意图；

图9为图8中C部分的放大图；

其中，图1-图9中：

对焦靶板11；腰型槽111；光强传感器12；滤光片1313；支架14。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置，其能够检测上述碟式太阳能聚光器中各个反光镜的聚焦精度，方便用户根据检测结果调整聚焦精度不合格的反光镜，避免该碟式太阳能聚光器中热头吸热均匀，提高应用该碟式太阳能聚光器的碟式斯特林热发电系统的工作效率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图9，本发明实施例提供一种碟式太阳能聚焦精度的检测装置，其包括对焦靶板11、光强传感器组和滤光片13；对焦靶板11不透光，其上设有多个定位槽；光强传感器组由布置方式与碟式太阳能聚光器的反光镜布置方式相同的光强传感器组成；光强传感器12设置在上述定位槽内，且每个定位槽内仅设有一个光强传感器12；上述光强传感器组包括由位于对焦靶板11中部的光强传感器组成的中部光强传感器组，以及由位于对焦靶板11外周，并围成环状的多个光强传感器组成的环状光强传感器组；上述滤光片13用于覆盖在上述光强传感器12上，其中，同一组光强传感器组内各个光强传感器12对应的滤光片13的滤光系数相同，不同组光强传感器12对应的滤光片13的滤光系数不同。

应用上述检测装置时，碟式太阳能聚光器的反光镜在聚焦平面的对焦靶板11上形成聚焦焦斑，焦斑光线通过滤光片13过滤降低强度后照射在光强传感器12上，光强传感器12检测其接受的光照强度；若同一光强传感器组中出现测量值与该组光强传感器12测量的平均值的差超过预设范围的光强传感器12，则可根据其与该组中与其相邻的光强传感器12的测量值的差值判断该光强传感器12对应的反光镜的聚焦精度是否达标，若判断结果为不达标，则用户对该反光镜进行对焦调整即可。

本发明实施例提供的检测装置便于辅助用户校准碟式太阳能聚光器中各个反光镜的聚焦精度，避免该碟式太阳能聚光器因反光镜的聚焦精度差而发生聚焦光斑的能量不均匀，使热头吸热均匀，提高碟式斯特林热发电系统的效率。

另外，本发明实施例提供的检测装置便于用户辅助校准碟式太阳能聚焦器中各个反光镜的聚焦精度，避免反光镜的聚焦光斑能量分布不均匀，防止热头上形成局部高温点，避免吸热头损坏，提高碟式斯特林热发电系统的安全性能。

同时，本发明实施例提供的检测装置中，不同光强传感器组对应的滤光片13的滤光系数不同，使得不同径向范围内过滤的光强也不同，便于以光强传感器组为区域检测各个区域对应的反光镜的对焦精度，利于快速完成检测工作。

应用上述实施例提供的检测装置中，上述判断各光强传感器组中检测结果与该组的检测结果的平均值超过预设范围的光强传感器12的步骤，以及后续各个步骤可由用户完成，但为了更方便用户使用，上述检测装置还包括用于接收各个光强传感器12的检测结果信号的控制器；该控制器用于比较同组光强传感器12中各个光强传感器12的检测结果值与该组光强传感器组中所有的光强传感器12的检测结果的平均值差额是否超出预设范围，并在判断结果为是时，根据该光强传感器组中其相邻的光强传感器12的检测结果判断与该传感器对应的反光镜的聚焦精度是否达标。

具体的，上述实施例提供的检测装置中，滤光片13可以设置为包括覆在中部光强传感器组上的片状滤光片和覆在环状传感器组上的环形滤光片13；上述环状滤光片圈在片状滤光片外周；环状滤光片的片数设置为1片，其还可根据环状光强传感器组的组数设置为多片，相应的各片环状滤光片沿对焦靶板11的径向依次排布。

更具体的，上述检测装置中，片状滤光片为圆形、环状滤光片为圆环结构。本实施例对滤光片13的形状不做限定，但其需与各组光强传感器组配合。上述滤光片13可设置为粘接或铆接在光强传感器组中的各个光强传感器12上。

另外，上述实施例提供的检测装置中，滤光片13还可设置包括多片，且各片均呈片状结构，并且呈重叠设置状态。相应的，不同组上述光强传感器组上覆有不同层数的滤光片13。本实施例对上述各个滤光片13的滤光系数是否相同不做限定，但其需满足不同组光强传感器12对应的滤光片13的总滤光系数各不相同。具体的，上述滤光片13可设置为圆形结构，且不同的绿光片的直径不同，如图5所示；上述滤光片13还可设置为矩形结构，且其仅中部圆形区域为滤光区域的结构，同时，不同滤光片13的圆形滤光区域的直径不同如图8所示。

优选的，上述检测装置中，还包括与对焦靶板11固定连接的支架14；上述滤光片13插设在支架14上。

上述实施例提供的检测装置中，光强传感器12与反光镜可设置为一一对应，即每个光强传感器12分别用于检测不同的反光镜所形成的聚焦光斑的光照强度，且每个反光镜均对应一个光强传感器12。

上述光强传感器12与反光镜还可设置为多对一，即每个光强传感器12对应唯一的反光镜，每个反光镜对应多个光强传感器12，且各个反光镜对应的光强传感器12的个数相同；该检测装置中，每个反光镜形成的聚焦光斑由多个传感器进行光照强度检测，相应的，每个反光镜形成的聚焦光斑可设置为由同组光强传感器组内的多个光强传感器12检测，还可设置为由多组光强传感器组内的光强传感器12检测。本实施例提供的检测装置中，一个反光镜形成的聚焦光斑由多个光强传感器进行检测，利于提高检测精度。

优选的，上述实施例提供的定位槽为腰型槽111，且光强传感器12通过固定件卡设在上述腰型槽111内。应用本实施例提供的检测装置时，可根据反光镜在对焦靶板11上形成的聚焦光斑的位置调整传感器在腰型槽111内的位置，以使光强传感器12位于聚焦光斑的中部。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种碟式太阳能聚光器聚焦精度的检测装置，其特征在于，包括：

不透光的对焦靶板；所述对焦靶板上设有多个定位槽；

由布置方式与所述碟式太阳能聚光器的反光镜的布置方式相同的光强传感器组成的光强传感器组；所述光强传感器设置在所述定位槽内；所述光强传感器组包括由位于所述对焦靶板中部的所述光强传感器组成的中部光强传感器组，以及由位于所述对焦靶板外周，并围成环状的多个光强传感器组成的环状光强传感器组；和

用于覆盖在所述光强传感器上的滤光片，其中，同一组所述光强传感器组内的各个所述光强传感器对应的滤光片的滤光系数相同，不同组所述光强传感器对应的滤光片的滤光系数不同。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括用于接收所述光强传感器的检测结果信号的控制器，所述控制器用于比较同组光强传感器组中各个所述光强传感器的检测结果值与该组光强传感器组中所有的所述光强传感器的检测结果的平均值的差额是否超出预设范围，并在判断结果为是时判断与该传感器对应的所述反光镜的聚焦精度是否达标。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述滤光片包括覆在述中部光强传感器组上的片状滤光片和覆在所述环状光强传感器组上的环形滤光片。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述片状滤光片为圆形、环状滤光片为圆形环。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述滤光片粘接或铆接在所述光强传感器上。

6.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述滤光片为多片，且其重叠设置；不同组所述光强传感器组上覆有不同层数的所述滤光片。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，还包括固定在所述对焦靶板上的支架；所述滤光片插设在所述支架上。

8.根据权利要求2或6所述的检测装置，其特征在于，每个所述光强传感器对应不同的所述反光镜，且所述反光镜对应不同的所述光强传感器。

9.根据权利要求2或6所述的检测装置，其特征在于，每个所述光强传感器对应唯一的所述反光镜，每个所述反光镜对应多个所述光强传感器，且各个所述反光镜对应的所述光强传感器的个数相同。

10.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述定位槽为腰型槽，所述光强传感器通过固定件卡设在所述腰型槽内。