CN202735853U - 一种反射镜对准检测装置 - Google Patents

Abstract

一种反射镜对准检测装置，包括反射辐射测量装置，对反射聚光系统中反射镜是否对准进行检测，反射聚光系统包括辐射吸收装置、反射镜、反射镜调整驱动系统以及控制器，辐射吸收装置布置在反射镜聚焦的位置，反射镜调整驱动系统输入端和控制器电连接，反射镜调整驱动系统输出端和反射镜相连接，反射辐射测量装置下端辐射入射口正对反射镜，反射辐射测量装置输出端和控制器相连接；控制器对调整反射镜角度的驱动系统控制，反射辐射测量装置对从反射镜反射的辐射量测量，将辐射测量结果传输至控制器，在控制器内进行辐射量分析并控制驱动系统调节反射镜的角度，使反射镜反射至反射辐射测量装置的辐射量最大，使反射镜的聚光效果达到最优。

Description

一种反射镜对准检测装置

技术领域

本实用新型涉及反射镜技术领域，具体涉及一种反射镜对准检测装置。

背景技术

随着经济社会的不断发展，能源的需求与日俱增，化石能源存在污染日益严重且不可再生的问题，发展清洁可再生的能源势在必行。太阳能储量丰富，是一种环保清洁的可再生能源。利用太阳能发电或进行工业热利用是未来能源利用的一种重要形式。

由于太阳光的直射辐射量通常在500-2000W/m2，能量密度相对较低，进行太阳光利用时，通常采用聚光装置将太阳光聚集到某一个点或者面上，提高该位置的辐射光强，使太阳率用效率达到更高。太阳能热发电系统就采用了太阳聚光系统，太阳光聚焦后可以将工质加热到400度至1200度的高温，利用高温产生蒸汽进入传统的汽轮机系统进行发电。

太阳光的聚光有多种实现方式，如有悠久使用历史的太阳灶，采用了一种旋转抛物面形状，将照射的太阳光聚焦到一点。在大规模的太阳光聚光发电或者热利用系统中，常用的聚光形式包括碟式、抛物线槽式、塔式以及线性菲涅耳式等。

线性聚焦式聚光系统，一般包括多列平行布置的反射镜，聚光时调整每一列反射镜的角度，将光线聚焦到同一个位置，即焦线处，在该位置布置集热器或光伏电池等辐射吸收装置，获得比较高的聚光能量。

在对太阳进行聚光利用时，由于太阳在不停的运动，反射镜片如果静止不动，太阳光反射光的方向会随着时间不断变化，不能使光线总是会聚到所布置的辐射利用装置上。因此需要设置一套太阳跟踪系统，根据太阳、辐射吸收装置以及反射镜的位置，调节反射镜的角度，来保证太阳光的反射光会聚到辐射吸收装置上。。

通常辐射吸收装置都比较小，反射镜偏离正确位置一个很小的角度，都可能使反射光偏出辐射吸收装置，因此需要设置反射镜对准检测装置，来确保反射镜的准确的聚焦，提高辐射吸收装置收集的能量。针对此情形，本实用新型提出了一种反射镜对准检测装置及其工作方法，并根据实际应用中出现的问题，进行了优化设计。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的在于提供一种反射镜对准检测装置，使得反射聚光系统的反射镜能够很好的跟踪入射光线，提高整个系统收集的能量。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种反射镜对准检测装置，包括反射辐射测量装置5，对反射聚光系统中反射镜是否对准进行检测，反射聚光系统包括辐射吸收装置1、反射镜2、反射镜调整驱动系统3以及控制器4，辐射吸收装置1布置在反射镜2聚焦的位置，反射镜调整驱动系统3输入端和控制器4电连接，反射镜调整驱动系统3输出端和反射镜2相连接，反射辐射测量装置5下端辐射入射口正对反射镜2，反射辐射测量装置5输出端和控制器4相连接。

所述反射辐射测量装置5为直辐射仪。

还包括用于直接测量入射辐射的参考辐射测量装置8，所述参考辐射测量装置8的辐射入射口正对入射光线，所述参考辐射测量装置8输出端和控制器4相连接。

当所述反射镜2为多列时，在垂直于每列反射镜2长度方向上均配备有反射辐射测量装置5。

当所述反射镜片2为多列时，辐射吸收装置1附近只布置一个反射辐射测量装置5，反射辐射测量装置5配置在旋转机构601的固定底座61上，旋转机构601的电机与控制器4相连，所述反射辐射测量装置5能够在控制器4的控制下通过旋转机构601进行旋转。

所述旋转机构601包括固定底座61及安装反射辐射测量装置5的平台54，底座61上有两个平行的光滑T型导轨，平台54通过边缘的卡槽固定在底座61的T型导轨上并可沿着导轨自由滑动，平台54内设有驱动装置53，驱动装置53包括电机和与电机相连的齿轮，齿轮与底座61上的齿条65相啮合，控制器4和驱动装置53的电机相连接，通过电机带动齿轮，进而带动齿条65转动，实现平台54在底座61上的移动。

所述反射辐射测量装置5及固定底座61上配置有定位装置，所述定位装置包括设置在平台54上的定位孔52以及固定底座61没有齿条65一面上安装的定位销控制机构63，所述定位销控制机构63包括带有轨道的外壳68，固定在外壳68上的电机及丝杠66，卡在轨道上并与丝杠66配合的移动板67，以及安装在移动板67上的能插入定位孔52内的定位销62及其附属弹簧。

通过调整镜片角度的驱动系统3调整反射镜2角度至分析计算得到的反射角度附近，旋转反射镜片，控制器4对反射辐射测量装置5测得的辐射值及对应的反射镜2位置进行记录和分析，最大反射辐射值对应的反射镜2位置即为最佳反射镜2位置。

或者通过调整镜片角度的驱动系统3调整反射镜2的角度，同时用反射辐射测量装置5对反射镜2反射的辐射量进行测量，控制器4对反射辐射测量装置5测得的辐射值与参考辐射测量装置8测得的辐射量相比较，直到测得的反射辐射量与参考辐射测量装置8测得的辐射量相一致时对应的反射镜2位置即为最佳反射镜2位置，需要充分考虑辐射测量装置5以及辐射测量装置8与所测辐射之间的夹角，使两个辐射测量装置测得的辐射值具有可比性。

所述一种反射镜对准检测装置用于线性太阳聚光系统。

本实用新型提供了一种反射镜对准检测装置，尤其适用于具有多列反射镜的应用，使得反射聚光集热系统的反射镜能够很好的跟踪入射光线，提高整个系统收集的热量，在大规模的太阳聚光发电的应用中，显著降低反射镜对准检测的成本。

附图说明

图1是反射镜对准检测装置及线性聚焦镜场系统。

图2是反射镜对准检测装置工作流程图。

图3是反射辐射测量装置对准反射辐射示意图。

图4是线性聚焦镜场中面对多列反射镜的多个反射辐射测量装置示意图。

图5是线性聚焦镜场中面对多列反射镜的单个可旋转反射辐射测量装置示意图。

图6是一种反射辐射测量装置旋转机构及其机械定位示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作更详细的说明。

如图1所示，本实用新型一种反射镜对准检测装置，包括反射辐射测量装置5，对反射聚光系统中反射镜是否对准进行检测，反射聚光系统包括辐射吸收装置1、反射镜2、反射镜调整驱动系统3以及控制器4，辐射吸收装置1布置在反射镜2聚焦的位置，反射镜调整驱动系统3输入端和控制器4电连接，反射镜调整驱动系统3输出端和反射镜2相连接，控制器4能够通过反射镜调整驱动系统3对反射镜2进行角度调整，反射辐射测量装置5下端辐射入射口正对反射镜2，对反射镜2投向辐射吸收装置1的反射辐射进行测量，反射辐射测量装置5输出端和控制器4相连接，测量结果输出到控制器4，在控制器4内判断反射镜是否对准并可通过反射镜调整驱动系统3调整反射镜至对准位置。本实施例的反射辐射测量装置5为直辐射仪。线性聚光系统包含多列平行布置的反射镜2，这些反射镜2将入射的太阳光9以反射光90的形式反射到布置在焦线位置上的辐射吸收装置1上。辐射吸收装置1可以是太阳能真空集热管或光伏电池等。调整镜片角度的驱动系统3通过镜片旋转机构31对镜片进行旋转。

优选的，本实用新型一种反射镜对准检测装置，还包括用于直接测量入射辐射的参考辐射测量装置8，所述参考辐射测量装置8的辐射入射口正对入射光线，所述参考辐射测量装置8输出端和控制器4相连接。

如图2所示，本实用新型一种反射镜对准检测装置的运行方法，通过调整反射镜2角度的驱动系统3调整反射镜2角度至分析计算得到的反射角度附近，旋转反射镜片，控制器4对反射辐射测量装置5测得的辐射值及对应的反射镜2位置进行记录和分析，最大反射辐射值对应的反射镜2位置即为最佳反射镜2位置。

线性聚光系统一般包括多列平行布置的反射镜2，每列反射镜2的长度都很长，通过反射镜拼接而成，某些位置反射镜2之间可能留有间隔。在布置反射辐射测量装置5时，需要确保反射辐射不会正对着间隔处。为避免反射辐射测量装置5正对间隔，也可以采取在反射辐射测量装置5平行于镜面长度方向上进行加长的措施，保证能够测得反射镜2的反射辐射。

优选的，本实用新型一种反射镜对准检测装置的运行方法，控制器4也可以与参考辐射测量装置8一起工作，参考辐射测量装置8得到当前的太阳直辐射值，通过调整镜片角度的驱动系统3调整反射镜2的角度，同时用反射辐射测量装置5对反射镜2反射的辐射量进行测量，控制器4对反射辐射测量装置5测得的辐射值与参考辐射检测装置测得的辐射量相比较，直到测得的反射辐射量与参考辐射检测装置测得的辐射量相一致时对应的反射镜2位置即为最佳反射镜2位置。测量辐射时，测量装置与入射光线不正对时，由于余弦效应的存在，测得的辐射值会比真实值小。因此反射辐射测量装置5和参考辐射测量装置8不正对入射光线时，也可以在控制器内考虑余弦效应，当反射辐射测量装置测得的结果与考虑余弦效应后的参考辐射测量装置一致时，即可认为反射镜2已经到达最佳角度。

如图3所示，反射镜2在跟踪太阳光时，由于太阳位置时刻变化，在平行于反射镜2的方向上，焦线上的某一点的接收到的反射辐射的方向也会发生变化。为了保证反射辐射测量装置5能够尽量准确的测得反射辐射，反射辐射测量装置5需要安装在一个旋转支架6上，通过旋转改变反射辐射装置5与竖直方向的夹角5a，保证反射辐射测量装置5能够测得准确的反射辐射。在实际应用中，如果反射镜的长度方向沿南北方向布置，角度5a随着季节发生变化，但比较缓慢，可以隔几天对反射辐射测量装置的朝向进行调节。一种改变夹角5a的旋转支架6可参考附图5中的旋转机构601设计。

也可以通过在反射镜2长度的方向上安装多个反射辐射测量装置5，从而避免其中一个反射辐射测量装置5正对着反射镜2间隔处，或者避免其中某个发生故障而无法测量反射辐射。

如图4所示，对方向一致的入射光9进行聚光时，每列反射镜2的反射光90最终都将会聚到反射光焦线位置上的辐射吸收装置1上，因此可以在每个反射光90的光路上设置一个反射辐射测量装置5，用于调整每列反射镜片2至最佳角度。

如图5所示，为降低反射镜对准检测成本，在具有多列平行反射镜片2的线性聚光系统中，也可以只安装一个反射辐射测量装置5，反射辐射测量装置5配置在旋转机构601的固定底座61上，旋转机构601的电机与控制器4相连，所述反射辐射测量装置5能够在控制器4的控制下通过旋转机构601进行旋转，并可以在底座61上移动到图中5z、5y、5x等位置，对不同列反射镜2的位置进行调整，5z、5y及5x等位置都位于反射镜至聚焦焦线的连线上。

如图6所示，旋转机构601包括固定底座61及安装反射辐射测量装置5的平台54，底座61上有两个平行的光滑T型导轨，平台54通过边缘的卡槽固定在底座61的T型导轨上并可沿着导轨自由滑动，平台54内设有驱动装置53，驱动装置53包括电机和与电机相连的齿轮，齿轮与底座61上的齿条65相啮合，控制器4和驱动装置53的电机相连接，通过电机带动齿轮，进而带动齿条65转动，控制器4可以通过驱动电机53实现平台54在底座61上的移动。

为了实现反射辐射测量装置的定位，可以通过在反射辐射测量装置平台的驱动装置53中加入转动记录，通过转动换算得到反射辐射测量装置的位置，或者在底座61上对应各列反射镜的位置处设置接近开关。

附图6还显示了一种实现反射辐射测量装置的更准确的定位装置，所述定位装置包括设置在平台54上的定位孔52以及固定底座61没有齿条65一面上安装的定位销控制机构63，所述定位销控制机构63包括带有轨道的外壳68，固定在外壳68上的电机及丝杠66，卡在轨道上并与丝杠66配合的移动板67，以及安装在移动板67上的能插入定位孔52内的定位销62及其附属弹簧。定位销机构63在底座61上精确安装，保证定位销62能垂直穿过底座61。电机66转动丝杠66可带动移动板67沿外壳68上的轨道上下移动。反射测量装置安装平台54上有锥形的定位孔52。当反射辐射测量装置5在控制器4的驱动下沿着底座61滑动到定位销62附近时，电机及丝杠66转动移动滑动板67使定位销62向测量装置侧移动，并使定位销62的附属弹簧适当受压。定位孔52转动到定位销62附近时，定位销62在附属弹簧的作用下弹出使定位孔52与定位销62精确配合，实现反射辐射测量装置5的精确定位，准确测量对应的反射镜2投向辐射吸收装置1的反射辐射。当反射辐射测量装置5继续移动前，移动滑动板67使定位销62退出定位孔52，保证反射辐射测量装置5顺利移动。

Claims (7)

1.一种反射镜对准检测装置，其特征在于：包括反射辐射测量装置（5），对反射聚光系统中反射镜是否对准进行检测，反射聚光系统包括辐射吸收装置（1）、反射镜（2）、反射镜调整驱动系统（3）以及控制器（4），辐射吸收装置（1）布置在反射镜（2）聚焦的位置，反射镜调整驱动系统（3）输入端和控制器（4）电连接，反射镜调整驱动系统（3）输出端和反射镜（2）相连接，反射辐射测量装置（5）下端辐射入射口正对反射镜（2），反射辐射测量装置（5）输出端和控制器（4）相连接。

2.根据权利要求1所述的反射镜对准检测装置，其特征在于：所述反射辐射测量装置（5）为直辐射仪。

3.根据权利要求1所述的反射镜对准检测装置，其特征在于：还包括用于直接测量入射辐射的参考辐射测量装置（8），所述参考辐射测量装置（8）的辐射入射口正对入射光线，所述参考辐射测量装置（8）输出端和控制器（4）相连接。

4.根据权利要求1所述的反射镜对准检测装置，其特征在于：当所述反射镜（2）为多列时，在垂直于每列反射镜（2）长度方向上均配备有反射辐射测量装置（5）。

5.根据权利要求1所述的反射镜对准检测装置，其特征在于：当所述反射镜片（2）为多列时，辐射吸收装置（1）附近只布置一个反射辐射测量装置（5），反射辐射测量装置（5）配置在旋转机构（601）的固定底座（61）上，旋转机构（601）的电机与控制器（4）相连，所述反射辐射测量装置（5）能够在控制器（4）的控制下通过旋转机构（601）进行旋转。

6.根据权利要求5所述的反射镜对准检测装置，其特征在于：所述旋转机构（601）包括固定底座（61）及安装反射辐射测量装置（5）的平台（54），底 座（61）上有两个平行的光滑T型导轨，平台（54）通过边缘的卡槽固定在底座（61）的T型导轨上并可沿着导轨自由滑动，平台（54）内设有驱动装置（53），驱动装置（53）包括电机和与电机相连的齿轮，齿轮与底座（61）上的齿条（65）相啮合，控制器（4）和驱动装置（53）的电机相连接，通过电机带动齿轮，进而带动齿条（65）转动，实现平台（54）在底座（61）上的移动。

7.根据权利要求5所述的反射镜对准检测装置，其特征在于：所述反射辐射测量装置（5）及固定底座（61）上配置有定位装置，所述定位装置包括设置在平台（54）上的定位孔（52）以及固定底座（61）没有齿条（65）一面上安装的定位销控制机构（63），所述定位销控制机构（63）包括带有轨道的外壳（68），固定在外壳（68）上的电机及丝杠（66），卡在轨道上并与丝杠（66）配合的移动板（67），以及安装在移动板（67）上的能插入定位孔（52）内的定位销（62）及其附属弹簧。 

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