CN208860576U - 用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统。该自动跟踪测试系统包括控制装置、驱动装置、旋转载物装置及基座，旋转载物装置上分别设置有触发装置、方向指示装置，基座上分别设置有第一限位装置与第二限位装置。本水平跟踪测试系统通过各部件之间的配合，不仅能够从预设时间开始控制待测试全玻璃真空太阳集热管完成水平自动跟踪太阳；还可以实现对待测试全玻璃真空太阳集热管热性能测试中各测量数据进行自动计算与处理，从而得到待测试全玻璃真空太阳集热管的热性能参数。因此，本自动跟踪测试系统保证了采集处理的测量数据的一致性。

Description

用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统(以下简称水平跟踪测试系统)，属于热性能测试技术领域。

背景技术

全玻璃真空太阳集热管是太阳能热利用的重要集热部件，具有广泛的应用前景。热性能是评估全玻璃真空太阳集热管质量优劣的核心指标，准确测试热性能对全玻璃真空太阳集热管产品应用和改进具有重大影响。例如，GB/T33297-2016《中温(100℃～150℃)全玻璃真空太阳集热管》、GB/T17049-2005《全玻璃真空太阳集热管》中户外检测指标包括空晒和闷晒性能。

在专利号为201220501134.8的中国实用新型专利公开了一种全玻璃真空太阳集热管热性能测试装置。该测试装置包括集热管支撑架上铺设漫反射平板，待测全玻璃真空太阳集热管放置在支撑架上，集热管内管中部设有集热管内测温元件，集热管开口处设有保温帽，集热管内测温元件的导线穿过保温帽的小孔与数据采集仪连接。并且，该测试装置可自动计算空晒性能参数、闷晒太阳辐照量，具有低成本、高精度、高效率、高智能、易操作等优点。

但是，上述测试装置为固定式的，难以解决太阳相对移动造成的入射角变动问题以及传感器平面辐射和半球面太阳法向辐射不一致问题，而且测试数据离散性较大，数据可参考性较差，因此测试装置亟需改进。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，包括控制装置、驱动装置、旋转载物装置及基座，所述旋转载物装置上分别设置有触发装置、方向指示装置，所述基座上分别设置有第一限位装置与第二限位装置；所述控制装置分别与所述驱动装置、所述触发装置连接，所述驱动装置与所述旋转载物装置连接，所述触发装置分别与所述第一限位装置、所述第二限位装置连接；

所述控制转置用于根据时移和太阳位置关系，确定出所述旋转载物装置的脉冲数和脉冲方向，以驱动所述旋转载物装置转动至方向指示装置与太阳投影重合，以使得待测试全玻璃真空太阳集热装置自动对准及水平跟踪太阳。

其中较优地，所述水平跟踪测试系统还包括信号处理装置和测量装置，所述信号处理装置分别与所述控制装置、所述测量装置连接；

所述控制装置接收所述信号处理装置采集的所述测量装置检测的测量数据，并根据如下公式得到所述待测试全玻璃真空太阳集热装置的热性能参数，

Y＝(T_s-T_a)*G

其中，Y表示所述待测试全玻璃真空太阳集热装置的空晒性能参数，T_s表示测试期间的所述待测试全玻璃真空太阳集热装置内温度，T_a表示对应的环境温度，G表示对应的太阳辐照强度；H表示所述待测试全玻璃真空太阳集热装置的闷晒性能参数，τ1表示测试期间的所述待测试全玻璃真空太阳集热装置内温度上升至第一预设温度所对应的时刻，τ2表示测试期间的所述待测试全玻璃真空太阳集热装置内温度上升至第二预设温度所对应的时刻，Δτ表示采集数据的时间间隔，G(τ)表示每个记录时刻对应的太阳辐照强度。

其中较优地，当所述控制装置驱动所述旋转载物装置完成预设时间自动对准时，根据如下公式得到所述旋转载物装置对应的脉冲数，

n＝ω÷(i₁×i₂×360°)

N＝n×f

其中，n表示所述旋转载物装置的转动圈数，ω表示所述旋转载物装置的转角，所述转角为预设时间所对应的太阳方位角与所述第一限位装置提供的基准信号所对应的太阳方位角之差，i₁表示减速机减速比，i₂表示回转装置减速比，N表示所述旋转载物装置的数字脉冲数，f表示预先设定的所述旋转载物装置转动的脉冲频率；

并且，以太阳方位角零点为正南方向，以正南方向为基准，向东偏时所述旋转载物装置所需的转角为负值，向西偏时所述旋转载物装置所需的转角ω为正值。

其中较优地，当所述控制装置驱动所述旋转载物装置完成从预设时间开始自动水平跟踪太阳时，以循环周期为时间间隔，将某一时间所对应的太阳方位角与循环周期所对应的太阳方位角做差，得到所述旋转载物装置所需的转角，并带入上述公式，得到所述旋转载物装置对应的脉冲数。

其中较优地，所述待测试全玻璃真空太阳集热装置包括集热管支架与预设数量的待测试全玻璃真空太阳集热管，所述集热管支架上固定有采光面，所述待测试全玻璃真空太阳集热管设置在所述采光面上；

当太阳光投射到所述待测试全玻璃真空太阳集热装置内管涂层时，内管表面光区将固定不变，并且光区法线方向与采光面法线方向一致。

其中较优地，所述测量装置包括辐射表、风速计、集热管内测温元件及环境温度测量元件，所述辐射表、所述风速计、所述集热管内测温元件及所述环境温度测量元件分别与所述信号处理装置的输入端连接，所述信号处理装置的输出端与所述控制装置连接。

其中较优地，所述旋转载物装置包括载物台与回转装置，所述回转装置套接在所述基座上，并通过所述法兰与所述载物台连接。

其中较优地，所述方向指示装置包括方向指示标线和指示杆，所述方向指示标线设置在所述载物台上，并且所述方向指示标线为贯穿所述载物台两端及所述载物台中心位置的一条连接线；所述指示杆设置在所述方向指示标线上避开所述待测试全玻璃真空太阳集热装置的位置并与所述方向指示标线垂直。

其中较优地，所述待测试全玻璃真空太阳集热装置的采光面垂直于所述方向指示标线和所述指示杆所围合的平面。

其中较优地，所述第一限位装置采用第一限位开关，所述第二限位装置采用第二限位开关，所述触发装置采用限位开关触发器；所述第一限位开关用于提供基准信号点和逆时针转角过载信号，以使得所述控制装置获取所述水平跟踪测试系统的零位行程点，并防止逆时针方向转角过大；所述第二限位开关用于提供顺时针转角过载信号，以使得所述控制装置控制所述驱动装置在达到顺时针转角过载位置时停止工作。

本实用新型所提供的水平跟踪测试系统通过各部件之间的配合,能够从预设时间开始控制待测试全玻璃真空太阳集热管完成自动跟踪太阳；还可以实现对待测试全玻璃真空太阳集热管热性能测试中各测量数据进行自动计算与处理，从而得到待测试全玻璃真空太阳集热管的热性能参数。因此，本水平跟踪测试系统保证了采集处理的测量数据的一致性，解决了现有固定式的全玻璃真空太阳集热管热性能测试系统所存在的测试数据离散性较大的问题。

附图说明

图1为本实用新型所提供的水平跟踪测试系统的结构示意图；、

图2为本实用新型所提供的水平跟踪测试系统用于测试待测试全玻璃真空太阳集热装置的使用状态示意图；

图3为测试待测试全玻璃真空太阳集热装置的一种结构示意图；

图4为本实用新型所提供的水平跟踪测试系统的局部放大示意图A。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术内容做进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型所提供的水平跟踪测试系统包括控制装置1、驱动装置2、旋转载物装置3、信号处理装置4、测量装置13及基座5，旋转载物装置3套接在基座5上，在旋转载物装置3上分别设置有触发装置6、方向指示装置(图中未示出)，在基座5上分别设置有第一限位装置7与第二限位装置8；其中，控制装置1分别与驱动装置2、信号处理装置4及触发装置6连接，驱动装置2与旋转载物装置3连接，信号处理装置4与测量装置13连接，触发装置6分别与第一限位装置7、第二限位装置8连接。旋转载物装置3用于放置待测试全玻璃真空太阳集热装置9，并带动待测试全玻璃真空太阳集热装置9发生转动；通过控制装置1控制驱动装置2驱动旋转载物装置3转动，以使得本水平跟踪测试系统在完成对待测试全玻璃真空太阳集热装置9的热性能测试时能够水平跟踪太阳，保证了采集处理的测量数据的一致性，从而解决了现有用于固定式的全玻璃真空太阳集热管的热性能测试系统所存在的测试数据离散性较大的问题。

其中，本水平跟踪测试系统在完成对待测试全玻璃真空太阳集热装置9的热性能测试时能够水平跟踪太阳的过程中，本水平跟踪测试系统的平面为水平面，其回转轨迹也处于水平面内。

如图4所示，驱动装置2包括伺服驱动器201、伺服电机202及减速机203，伺服驱动器分别与控制装置1、伺服电机202连接，伺服电机202的输出轴通过减速机203与旋转载物装置3连接；通过伺服驱动器201接收控制装置1输出的数字脉冲信号，以控制伺服电机202按照指定旋转方向转动指定圈数及指定角度，从而驱动旋转载物装置3转动至方向指示装置与太阳投影重合。具体的，可以采用脉冲板卡(如型号为MP412的脉冲板卡)输出数字脉冲信号给伺服驱动器201；其中，数字脉冲信号包括脉冲数、脉冲方向(转动方向)等。因此，通过控制装置1可以持续不间断的计算本水平跟踪测试系统的零位行程点与太阳水平方位之间的夹角，以实现输出相应的数字脉冲信号控制伺服电机202驱动旋转载物装置3转动，从而保证旋转载物装置3上的方向指示装置始终与太阳投影重合。其中，减速机203用于更好的驱动伺服电机202带动旋转载物装置3转动。

如图4所示，旋转载物装置3包括载物台301与回转模块302，回转模块302套接在基座5上，并通过法兰303与载物台301连接；载物台301上设置有方向指示装置(图中未示出)，方向指示装置包括方向指示标线和指示杆，方向指示标线设置在载物台301上，并且方向指示标线为贯穿载物台301两端及其中心位置的一条连接线；指示杆设置在方向指示标线上避开待测试全玻璃真空太阳集热装置9的位置并与方向指示标线垂直；指示杆可以采用细长直杆；通过伺服电机202可以驱动回转模块302与载物台301一起按照指定旋转方向转动指定圈数及指定角度，从而使得载物台301上的指示杆的投影始终与方向指示标线重合，即保证太阳的投影始终与方向指示标线重合。

如图1所示，载物台301包括结构框架3010及预设数量的外围区域钢板3011、中间区域钢板3012和中心区域钢板3013；其中，外围区域钢板3011与结构框架3010采用铆接固定，保持结构不变；中间区域钢板3012与外围区域钢板3011采用螺纹螺栓固定，中心区域钢板3013与中间区域钢板3012采用螺纹螺栓固定，从而保证载物台301的外围区域钢板3011、中间区域钢板3012和中心区域钢板3013为可拆卸结构，以便于安装和检修。结构框架3010可以采用不锈钢框剪结构焊接成型；外围区域钢板3011、中间区域钢板3012和中心区域钢板3013可以采用花纹不锈钢钢板制成。并且，外围区域钢板3011的数量依结构框架3010而定，即多个外围区域钢板3011拼接在一起后，可以与结构框架3010拼合在一起；中间区域钢板3012的数量依外围区域钢板3011而定，即多个中间区域钢板3012拼接在一起后，可以与外围区域钢板3011拼合在一起；中心区域钢板3013的数量依中间区域钢板3012而定，一般中心区域钢板3013的数量为1，即一个中心区域钢板3013可以与中间区域钢板3012拼合在一起。

如图4所示，第一限位装置7可以采用第一限位开关，第二限位装置8可以采用第二限位开关；触发装置6可以采用限位开关触发器；第一限位开关用于提供逆时针转角过载信号和基准信号点，不但可以防止逆时针方向转角过载，还通过限位开关触发器触发第一限位开关，使得控制装置1可以获取本水平跟踪测试系统的零位行程点(预先设定好的零位行程参考点)，从而便于控制装置1计算本自动跟踪测试系统的零位行程点(预先设定好的零位行程参考点)，即第一限位装置触发点对应的方向指示标线所指向对应的水平方位与太阳水平方位之间的夹角，并根据所计算的本水平跟踪测试系统的零位行程点，即第一限位装置触发点对应的方向指示标线所指向对应的水平方位与太阳水平方位之间的夹角输出对应的数字脉冲信号给驱动装置2，以驱动旋转载物装置3转动至方向指示装置与太阳投影重合。第二限位开关用于提供顺时针转角过载信号，防止回转模块302转角过大，并通过限位开关触发器触发第二限位开关，使得控制装置1发出警告指令，以控制伺服电机202停止转动，系统自动反向运转待命，从而避免了电气线路绕圈被拉断。本自动跟踪测试系统在使用时，可以将基座5水平固定在混凝土地面上；具体的，可以采用混凝土预埋法兰，并使用螺母紧固所预埋的法兰与基座5，从而使得基座5水平固定在混凝土地面上。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，待测试全玻璃真空太阳集热装置9可以包括集热管支架901与预设数量的待测试全玻璃真空太阳集热管902，集热管支架901上固定有采光面903，待测试全玻璃真空太阳集热管902设置在采光面903上。每个待测试全玻璃真空太阳集热管902的开口端设置有保温帽(图中未示出)，保温帽由不锈钢外壳和内部填充的硅酸铝保温层组成，耐温高达1200℃，可防止保温层在空晒测试时被待测试全玻璃真空太阳集热管902内管高温空气烧蚀，影响保温效果。硅酸铝保温层内部开孔，开孔直径与待测试全玻璃真空太阳集热管902的外径相同，由于硅酸铝材料的弹性使两者紧密接触，减少待测试全玻璃真空太阳集热管902热量散失。

测量装置13包括辐射表10(如图2或3所示)、风速计(图中未示出)、集热管内测温元件(图中未示出)及环境温度测量元件(图中未示出)；其中，辐射表10、风速计、集热管内测温元件及环境温度测量元件通过导线与信号处理装置4的输入端连接，处理装置4的输出端通过数据线与控制装置1连接；辐射表10、风速计设置在测量平面11上，测量平面11设置在采光面903上；为了通过辐射表10更好的检测太阳的辐射强度，以及风速计更好的监测风速，使得测量数据更加准确，优选辐射表10、风速计及测量平面11均与采光面903平行。风速计用于监测风速，实现评定待测试全玻璃真空太阳集热管902测试的有效性。当待测试全玻璃真空太阳集热管902测试期间平均风速大于4m/s时，测试结果无效。

集热管内测温元件设置在每个待测试全玻璃真空太阳集热管902的内管中部且不与管壁接触，并穿过待测试全玻璃真空太阳集热管902的保温帽上的小孔通过导线与信号处理装置4的输入端连接，环境温度测量元件可以设置在百叶箱内，环境温度测量元件通过导线与信号处理装置4的输入端连接；百叶箱为现有结构，在此不再赘述。

信号处理装置4可以采用具有数据采集处理功能的信号处理器，通过信号处理器可以采集处理来自辐射表10、集热管内测温元件、风速计及环境温度测量元件检测的测量数据，即将采集的测量数据转换成控制装置可以处理的数字信号，并将该数字信号传输给控制装置1。

控制装置1用于根据获取的预设时间与位置(地理方位经度纬度)信息计算本水平跟踪测试系统的零位行程点(第一限位装置触发点对应的方向指示标线所指向对应的水平方位)与太阳在预设时间点的水平方位之间的夹角，并根据所计算的本水平跟踪测试系统的零位行程点方向指示标线所指向对应的水平方位与太阳在预设时间点的水平方位夹角，控制驱动装置1驱动旋转载物装置2转动至方向指示装置与太阳投影重合后，完成对准动作；其后，控制装置1控制驱动装置1驱动旋转载物装置2继续根据时移和太阳位置关系水平自动跟踪太阳获取并计算由信号处理装置4采集的待测试全玻璃真空太阳集热管902的测量数据，从而得到待测试全玻璃真空太阳集热装置9的热性能参数。

因此，控制装置1可以采用计算机，在计算机上可以基于Labvi ew控制软件编写待测试全玻璃真空太阳集热管902热性能测试处理软件，不仅可以控制驱动装置2驱动旋转载物装置3转动，以使得本自动跟踪测试系统可以从预设时间开始控制待测试全玻璃真空太阳集热管902完成自动跟踪太阳；还可以实现对待测试全玻璃真空太阳集热管902热性能测试中各测量数据的自动计算与处理，即自动存储用于计算出待测试全玻璃真空太阳集热管902的热性能的各类参数，该热性能参数可以以表格的形式呈现，例如，以EXCEL表格的形式呈现。

具体的，热性能参数指的是待测试全玻璃真空太阳集热管902的空晒性能参数和闷晒性能参数；计算待测试全玻璃真空太阳集热管902的热性能参数所需的测量数据包括测试期间的待测试全玻璃真空太阳集热管902内温度、太阳辐照强度及环境温度、测试时间、风速。其中，当待测试全玻璃真空太阳集热管进行空晒性能参数试验时，待测试全玻璃真空太阳集热管902内温度指的是测试期间，太阳辐照度不小于0.7kW/m²，环境温度15℃～32℃，风速不大于4m/s时，待测试全玻璃真空太阳集热管902中介质为空气时所能达到的最高温度。并根据如下公式得到待测试全玻璃真空太阳集热管902的空晒性能参数，

Y＝(T_s-T_a)*G (1)

其中，Y表示待测试全玻璃真空太阳集热管902的空晒性能参数，T_s表示测试期间的待测试全玻璃真空太阳集热管902内温度，T_a表示对应的环境温度，G表示对应的太阳辐照强度。

当待测试全玻璃真空太阳集热管进行闷晒性能参数(闷晒太阳辐照量)试验时，根据如下公式得到，

其中，τ1表示测试期间的待测试全玻璃真空太阳集热管902内温度上升至第一预设温度(如50℃)所对应的时刻，τ2表示测试期间的待测试全玻璃真空太阳集热管902内温度上升至第二预设温度(如85℃)所对应的时刻，Δτ表示采集数据的时间间隔，G(τ)表示每个记录时刻对应的太阳辐照强度。

需要强调的是，除了可以采用控制装置1根据所计算的本水平跟踪测试系统的零位行程点，即第一限位装置触发点对应的方向指示标线所指向对应的水平方位与太阳水平方位之间的夹角，控制驱动装置1驱动旋转载物装置2转动至方向指示装置与太阳投影重合；还可以采用手动的方式实现控制驱动装置1驱动旋转载物装置2转动至方向指示装置与太阳投影重合；具体的，可以在本自动跟踪测试系统上按照旋转载物装置2转动方向分别设置顺时针手动调节按钮和逆时针手动调节按钮，根据本自动跟踪测试系统的零位行程点与太阳投影之间的夹角，按住顺时针手动调节按钮或逆时针手动调节按钮，直至控制旋转载物装置2转动至方向指示装置与太阳投影重合时，松开顺时针手动调节按钮或逆时针手动调节按钮；然后，通过控制装置1中的测试处理软件控制控制驱动装置1驱动旋转载物装置2从预设时刻根据时移和太阳位置关系开始继续水平跟踪太阳获取并计算由信号处理装置4采集的待测试全玻璃真空太阳集热管902的测量数据，从而得到待测试全玻璃真空太阳集热装置9的热性能参数。

为了使待测试全玻璃真空太阳集热管902能充分接受太阳的照射，优选采光面903垂直于方向指示装置的方向指示标线和指示杆所围合的平面。

为了便于对本水平跟踪测试系统工作原理的理解，假设需要从时间为XX年XX月XX日上午XX点XX分XX秒开始，并在XX省XX市XX区对待测试全玻璃真空太阳集热管902进行测试，分别得到待测试全玻璃真空太阳集热管902的空晒性能参数和闷晒性能参数。

待测试全玻璃真空太阳集热管902的空晒性能参数获取过程为：先将集热管支架901固定在载物台301上，需要保证集热管支架901上的采光面903垂直于方向指示装置的方向指示标线和指示杆所围合的平面；然后将预设数量的待测试全玻璃真空太阳集热管902以空管形式(不装水)安装到集热管支架901的采光面903上；如果控制装置1上设置的时间为准确的，那么控制装置1可以自动识别上述预设时间；并且，XX省XX市XX区所对应的经纬度可以直接从天文数据库中查询得到后，输入到控制装置1中测试软件中，由于方向指示装置指向的起始位置是确定的，并且第一限位装置提供的基准信号所对应的太阳方位角α是给定的定值，而预设时间(XX年XX月XX日上午XX点XX分XX秒)所对应的太阳方位角β可以根据现有的地日轨迹公式得到；因此，测试软件可以将太阳方位角β与太阳方位角α做差，从而得到旋转载物装置3所需的转角ω。根据如下公式可以得到伺服电机202转动圈数。

n＝ω÷(i₁×i₂×360°) (3)

其中，i₁表示减速机减速比，i₂表示回转模块减速比。

由于驱动装置1驱动旋转载物装置3转动的脉冲频率可预先设定为f，即f个脉冲驱动旋转载物装置3转动1圈。因此，驱动装置1驱动旋转载物装置3转动的脉冲数表示为：

N＝n×f (4)

那么，以太阳方位角零点为正南方向，以正南方向为基准，向东偏时旋转载物装置3所需的转角ω为负值，向西偏时旋转载物装置3所需的转角ω为正值。即当旋转载物装置3所需的转角ω为正值时，旋转载物装置3转动的脉冲方向为正，则旋转载物装置3顺时针向西旋转；反之，旋转载物装置3转动的脉冲方向为负，则旋转载物装置3逆时针向东旋转。需要强调的是，一般情况下，实际跟踪太阳时旋转载物装置3转动的脉冲方向为正，而触发第二限位装置8时，旋转载物装置3转动的脉冲方向自动为负。

因此，控制装置1的测试软件可以采用脉冲板卡(如型号为MP412的脉冲板卡)将所计算的数字脉冲信号(旋转载物装置3转动的脉冲数和脉冲方向)输出给驱动装置1，从而控制驱动装置1驱动旋转载物装置2转动至方向指示装置与太阳投影重合(完成预设时间自动对准)；之后，控制装置1的测试处理软件继续控制本水平跟踪测试系统从预设时间(XX年XX月XX日上午XX点XX分XX秒)开始完成自动跟踪太阳。

具体的说，本水平跟踪测试系统从预设时间开始完成自动跟踪太阳的原理与上述自动对准原理类似，根据从预设时间开始，以循环周期ΔT为时间间隔，将某一时间所对应的太阳方位角与循环周期ΔT所对应的太阳方位角做差，得到旋转载物装置3所需的转角ω。并根据公式(3)和公式(4)得到旋转载物装置3转动的脉冲数和脉冲方向，从而实现本水平跟踪测试系统周期循环驱动旋转载物装置2转动至方向指示装置与太阳投影重合(完成自动对准)。例如，循环周期ΔT设定为30s，即本水平跟踪测试系统每30s完成追日一次。

另外，控制装置1的测试处理软件接收经信号处理器采集处理的待测试全玻璃真空太阳集热管902空晒性能测试中的各测量数据，并公式(1)对待测试全玻璃真空太阳集热管902空晒性能测试中的各测量数据根据自动计算与处理，从而得到待测试全玻璃真空太阳集热管902的空晒性能参数Y的数值，实现实时出空晒性能参数Y的数值，并给出随时间变化曲线，检测者可根据曲线平台轻易识别出空晒性能参数Y已达到稳态并决定是否采用当前取值。

其中，待测试全玻璃真空太阳集热管902空晒性能测试中的各测量数据可以通过信号处理器每隔预设时间(如每隔5秒钟)采集处理一次待测试全玻璃真空太阳集热管902空晒性能测试中的各测量数据，直到信号处理器采集处理的待测试全玻璃真空太阳集热管902的空晒温度已达到最高温度(极限温度)时，可以停止采集处理待测试全玻璃真空太阳集热管902空晒性能测试中的各测量数据。

待测试全玻璃真空太阳集热管902的闷晒性能参数获取过程为：将预设数量的待测试全玻璃真空太阳集热管902分别装满水(水温低于环境温度)安装到集热管支架901的采光面903上；与上述待测试全玻璃真空太阳集热管902的闷晒性能参数获取过程不同之处在于，控制装置1的测试处理软件接收经信号处理器采集处理的待测试全玻璃真空太阳集热管902闷晒性能测试中的各测量数据，并根据公式(2)对待测试全玻璃真空太阳集热管902闷晒性能测试中的各测量数据自动计算与处理，从而得到待测试全玻璃真空太阳集热管902的闷晒性能参数。

其中，待测试全玻璃真空太阳集热管902闷晒性能测试中的各测量数据可以通过信号处理器每隔预设时间(如每隔5秒钟)采集处理一次待测试全玻璃真空太阳集热管902闷晒性能测试中的各测量数据，直到信号处理器采集处理的待测试全玻璃真空太阳集热管902的闷晒温度已达到预设温度(如85℃)时，可以停止采集处理待测试全玻璃真空太阳集热管902闷晒性能测试中的各测量数据。

由于全玻璃真空太阳集热管内管是圆柱形，太阳高度角变化，不会造成光区变动；太阳方位角变化将造成光区周向变动，光区法线方向不再与采光面法线方向一致，此时采光面辐射表采集的平面辐射值将与全玻璃真空太阳集热管实际采光不一致，不能有效表征全玻璃真空太阳集热管实际采光。例如使用现有固定式检测装置，太阳辐照强度为M时，斜45度投射到采光面时，辐射表采集太阳辐照强度显示将为M*sin45°，但全玻璃真空太阳集热管实际接受太阳辐照强度可能为M；数据处理时，依然采用辐射表数据必然造成测试数据离散性大，可参考性差。

而采用本水平跟踪测试系统完成对待测试全玻璃真空太阳集热装置9的热性能测试时，当太阳光投射到待测试全玻璃真空太阳集热管902内管涂层时，内管表面光区将固定不变，光区法线方向与采光面法线方向一致，光线仅在待测试全玻璃真空太阳集热管902轴线方向有分量(该分量由太阳高度角变化决定)，排列方向没有分量(太阳方位角变化已通过跟踪消除)。此时，因光区法线方向与采光面法线方向一致，采光面辐射表所采集太阳辐照强度可代表太阳光投射到集热管实际采光。因此，本水平跟踪测试系统在测试全玻璃真空太阳集热管的热性能时能够水平自动跟踪太阳，实时跟踪抵消太阳方位角变化。因此解决了太阳方位角变化影响，保证了测量数据的有效性，从而实现测量一致性。

综上所述，本实用新型所提供的水平跟踪测试系统通过各部件之间的配合，不仅可以使本水平跟踪测试系统在完成对待测试全玻璃真空太阳集热管的热性能测试时，能够从预设时间开始控制待测试全玻璃真空太阳集热管完成自动跟踪太阳；还可以实现对待测试全玻璃真空太阳集热管热性能测试中各测量数据进行自动计算与处理，从而得到待测试全玻璃真空太阳集热管的热性能参数。因此，本水平跟踪测试系统保证了采集处理的测量数据的一致性，解决了现有固定式的全玻璃真空太阳集热管热性能测试系统所存在的测试数据离散性较大的问题。

以上对本实用新型所提供的用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本实用新型专利权的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，其特征在于包括控制装置、驱动装置、旋转载物装置及基座，所述旋转载物装置上分别设置有触发装置、方向指示装置，所述基座上分别设置有第一限位装置与第二限位装置；所述控制装置分别与所述驱动装置、所述触发装置连接，所述驱动装置与所述旋转载物装置连接，所述触发装置分别与所述第一限位装置、所述第二限位装置连接；

所述控制装置用于根据时移和太阳位置关系，确定出所述旋转载物装置的脉冲数和脉冲方向，以驱动所述旋转载物装置转动至方向指示装置与太阳投影重合，以使得待测试全玻璃真空太阳集热装置自动对准及水平跟踪太阳。

2.如权利要求1所述的用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，其特征在于还包括信号处理装置和测量装置，所述信号处理装置分别与所述控制装置、所述测量装置连接；

所述控制装置接收所述信号处理装置采集的所述测量装置检测的测量数据，并根据如下公式得到所述待测试全玻璃真空太阳集热装置的热性能参数，

Y＝(T_s-T_a)*G

其中，Y表示所述待测试全玻璃真空太阳集热装置的空晒性能参数，T_s表示测试期间的所述待测试全玻璃真空太阳集热装置内温度，T_a表示对应的环境温度，G表示对应的太阳辐照强度；H表示所述待测试全玻璃真空太阳集热装置的闷晒性能参数，τ1表示测试期间的所述待测试全玻璃真空太阳集热装置内温度上升至第一预设温度所对应的时刻，τ2表示测试期间的所述待测试全玻璃真空太阳集热装置内温度上升至第二预设温度所对应的时刻，Δτ表示采集数据的时间间隔，G(τ)表示每个记录时刻对应的太阳辐照强度。

3.如权利要求1所述的用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，其特征在于：

当所述控制装置驱动所述旋转载物装置完成预设时间自动对准时，根据如下公式得到所述旋转载物装置对应的脉冲数，

n＝ω÷(i₁×i₂×360°)

N＝n×f

其中，n表示所述旋转载物装置的转动圈数，ω表示所述旋转载物装置的转角，所述转角为预设时间所对应的太阳方位角与所述第一限位装置提供的基准信号所对应的太阳方位角之差，i₁表示减速机减速比，i₂表示回转模块减速比，N表示所述旋转载物装置的数字脉冲数，f表示预先设定的所述旋转载物装置转动的脉冲频率；

并且，以太阳方位角零点为正南方向，以正南方向为基准，向东偏时所述旋转载物装置所需的转角为负值，向西偏时所述旋转载物装置所需的转角ω为正值。

4.如权利要求3所述的用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，其特征在于：

当所述控制装置驱动所述旋转载物装置完成从预设时间开始自动水平跟踪太阳时，以循环周期为时间间隔，将某一时间所对应的太阳方位角与循环周期所对应的太阳方位角做差，得到所述旋转载物装置所需的转角，并带入上述公式，得到所述旋转载物装置对应的脉冲数。

5.如权利要求1所述的用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，其特征在于：

所述待测试全玻璃真空太阳集热装置包括集热管支架与预设数量的待测试全玻璃真空太阳集热管，所述集热管支架上固定有采光面，所述待测试全玻璃真空太阳集热管设置在所述采光面上；

当太阳光投射到所述待测试全玻璃真空太阳集热装置内管涂层时，内管表面光区将固定不变，并且光区法线方向与采光面法线方向一致。

6.如权利要求2所述的用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，其特征在于：

所述测量装置包括辐射表、风速计、集热管内测温元件及环境温度测量元件，所述辐射表、所述风速计、所述集热管内测温元件及所述环境温度测量元件分别与所述信号处理装置的输入端连接，所述信号处理装置的输出端与所述控制装置连接。

7.如权利要求1所述的用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，其特征在于：

所述旋转载物装置包括载物台与回转模块，所述回转模块套接在所述基座上，并通过法兰与所述载物台连接。

8.如权利要求7所述的用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，其特征在于：

所述方向指示装置包括方向指示标线和指示杆，所述方向指示标线设置在所述载物台上，并且所述方向指示标线为贯穿所述载物台两端及所述载物台中心位置的一条连接线；所述指示杆设置在所述方向指示标线上避开所述待测试全玻璃真空太阳集热装置的位置并与所述方向指示标线垂直。

9.如权利要求8所述的用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，其特征在于：

所述待测试全玻璃真空太阳集热装置的采光面垂直于所述方向指示标线和所述指示杆所围合的平面。

10.如权利要求1所述的用于全玻璃真空太阳集热管的热性能水平跟踪测试系统，其特征在于：

所述第一限位装置采用第一限位开关，所述第二限位装置采用第二限位开关，所述触发装置采用限位开关触发器；所述第一限位开关用于提供基准信号点和逆时针转角过载信号，以使得所述控制装置获取所述水平跟踪测试系统的零位行程点，并防止逆时针方向转角过大；所述第二限位开关用于提供顺时针转角过载信号，以使得所述控制装置控制所述驱动装置在达到顺时针转角过载位置时停止工作。