ES2396836B1

ES2396836B1 - SYSTEM OF CHARACTERIZATION TESTS OF SOLAR CONCENTRATOR RECEIVING TUBES.

Info

Publication number: ES2396836B1
Application number: ES201000739A
Authority: ES
Inventors: Francisco Villuendas Yuste; Carlos David Heras Vila; Rafael Alonso Esteban; Manuel BLANCO MURIEL; Marcelino Sánchez González; Enric MATEU SERRATS; David Pérez García
Original assignee: Fundacion Cener Ciemat
Current assignee: Fundacion Cener Ciemat
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2013-11-11
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: ES2396836A1

Abstract

Sistema de ensayos de caracterización de tubos receptores de concentradores solares, formado por un banco de medida (2), en el cual se dispone en montaje giratorio el tubo receptor (1) a caracterizar que comprende un tubo de vidrio transparente exterior y un tubo metálico interior, disponiéndose dicho tubo receptor (1) en correlación axial con un tubo de referencia (10) y en relación de desplazamiento a lo largo de ambos tubos (1 y 10) un módulo de medida (3) integrado por un espectofotómetro relacionado con un módulo emisor de luz (4), mediante el cual se generan dos haces de luz, con los que se realizan, simultáneamente y a diferentes temperaturas, una medida de transmisión de la luz en el tubo de vidrio transparente y una medida de reflexión en el tubo metálico del tubo receptor (1).Characterization test system for receiving tubes of solar concentrators, formed by a measuring bench (2), in which the receiver tube (1) to be characterized is rotatably mounted comprising a transparent outer glass tube and a metal tube inside, said receiver tube (1) being arranged in axial correlation with a reference tube (10) and in measuring displacement along both tubes (1 and 10) a measuring module (3) integrated by a spectophotometer related to a light emitting module (4), by means of which two beams of light are generated, with which a measurement of light transmission in the transparent glass tube and a measurement of reflection in the tube are carried out simultaneously and at different temperatures metallic of the receiver tube (1).

Description

SISTEMA DE ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN DE TUBOS RECEPTORES DE CONCENTRADORES SOLARES SOLAR CONCENTRATOR RECEIVER TUBE CHARACTERIZATION TEST SYSTEM

Sector de la técnica Technical sector

La presente invención está relacionada con la The present invention is related to the

caracterización characterization: de los tubos receptores de from the pipes receivers from

concentradores concentrators: solar es, proponiendo un sistema que solar is, proposing a system that

permite It allows: realizar automáticamente de una manera perform automatically from a way

simultánea ensayos de transmisión y de reflexión de la luz en cualquier punto de dichos tubos. Simultaneous tests of transmission and reflection of light at any point of said tubes.

Estado de la técnica State of the art

Una de las formas de producción de energía a partir de la energía solar, es mediante la utilización de concentradores solares cilindro-parabólicos, los cuales disponen en el lugar donde concentran las radiaciones solares un tubo receptor por el que circula un líquido, generalmente agua, que al calentarse es susceptible de utilización para generar energía. One of the forms of energy production from solar energy is through the use of parabolic trough solar concentrators, which have a receiving tube through which solar radiation concentrates a liquid, usually water, that when heated is susceptible to use to generate energy.

Los tubos receptores de dichos concentradores solares constan de dos tubos concéntricos, entre los cuales, generalmente, hay una cámara de vacío o bien una atmósfera inerte para minimizar las perdidas térmicas del tubo receptor, por el interior del tubo metálico circula el liquido al que se transfiere la energía, siendo el tubo exterior de vidrio transparente y el tubo interior metálico con un recubrimiento selectivo. The receiving tubes of said solar concentrators consist of two concentric tubes, among which, generally, there is a vacuum chamber or an inert atmosphere to minimize the thermal losses of the receiving tube, inside the metal tube circulates the liquid to which transfers the energy, the outer tube being transparent glass and the inner metal tube with a selective coating.

El comportamiento de esos tubos receptores en la función de aprovechar la luz solar para utilizarla corno fuente de calentamiento del líquido que circula por The behavior of these receiving tubes in the function of taking advantage of sunlight to use it as a source of heating of the liquid that circulates through

ellos, depende del coeficiente de transmisión del tubo de vidrio transparente exterior para dejar pasar la luz y del coeficiente de reflexión del tubo metálico interior para reflejar la luz que incide sobre él; de manera que para la caracterización de dichos tubos receptores en relación con la función de aplicación de los concentradores solares, es esencial determinar con precisión y exactitud esos dos factores. they depend on the transmission coefficient of the outer transparent glass tube to let the light through and the reflection coefficient of the inner metal tube to reflect the light that falls on it; so that for the characterization of said receiving tubes in relation to the application function of solar concentrators, it is essential to determine precisely and precisely those two factors.

Se conocen para tal fin bancos de ensayo que disponen una serie de leds de diferentes longitudes de onda en distintos puntos de una estructura, de manera que haciendo pasar el tubo receptor por cada uno de esos puntos se obtiene el comportamiento del mismo frente a la luz para las distintas longitudes de onda. Este método de medida obtiene unos resultados poco precisos, por su limitación en longitudes de onda, por no considerar el efecto de la temperatura sobre las medidas de transmisión y reflexión, o las influencias For this purpose, test benches are known that have a series of LEDs of different wavelengths at different points of a structure, so that by passing the receiver tube through each of these points, the behavior of the same in front of the light is obtained for the different wavelengths. This measurement method obtains some inaccurate results, due to its limitation in wavelengths, for not considering the effect of temperature on transmission and reflection measurements, or influences

corno horn: la curvatura del tubo o los cambios de posición, the curvature of the tube or the changes from position,

que that: pueden alterar signific ativarn ente las medidas they can alter meant ativarn entity the measurements
que that

se be: obtienen. get.

Objeto de la invención Object of the invention

De acuerdo con la invención se propone un sistema para realizar ensayos de caracterización de los mencionados tubos receptores de los concentradores solares, con el cual se pueden efectuar simultáneamente de manera automática, en cualquier longitud de onda, y cualquier temperatura, medidas de transmisión y de reflexión de la luz en dichos tubos receptores, respecto de cualquier punto de los mismos. In accordance with the invention, a system is proposed to carry out characterization tests of the said receiver tubes of the solar concentrators, with which they can be performed simultaneously automatically, at any wavelength, and at any temperature, transmission and transmission measurements. reflection of the light in said receiving tubes, with respect to any point thereof.

Este sistema objeto de la invención comprende un banco de medida, en el cual se dispone el tubo receptor a caracterizar incorporado en montaje giratorio actuado por un sistema de rotación que integra un sistema calefactor, disponiéndose en correlación axial con dicho tubo receptor un tubo de referencia, y en relación de desplazamiento a lo largo de ambos tubos un módulo de medida integrado por un espectrofotómetro, en relación con un módulo generador de haces ópticos y un sistema electrónico de adquisición y tratamiento de datos conectado con un ordenador externo.
This system object of the invention comprises a measuring bench, in which the receiver tube to be characterized is incorporated incorporated in a rotating assembly operated by a rotation system that integrates a heating system, a reference tube being arranged in axial correlation with said receiving tube , and in relation to the displacement along both tubes, a measuring module integrated by a spectrophotometer, in relation to an optical beam generator module and an electronic data acquisition and processing system connected to an external computer.

Se obtiene de este modo un sistema en el que se generan dos haces de luz, uno para medir la transmisión de la luz en el tubo de vidrio transparente y otro para medir la reflexión en el tubo metálico, determinándose dichos haces de luz a diferentes frecuencias para su correcta diferenciación en detección, y son llevados hasta el punto a medir del tubo receptor de aplicación, a través de sendas fibras ópticas multimodo conectadas al módulo de medida, de forma que el módulo generador A system is thus obtained in which two beams of light are generated, one to measure the transmission of light in the transparent glass tube and another to measure the reflection in the metal tube, said light beams being determined at different frequencies. for their correct differentiation in detection, and they are taken to the point of measurement of the application receiving tube, through multimode optical fibers connected to the measurement module, so that the generator module

de from: haces ópticos es independiente del módulo de medida you do optical is Independent of the module from measure

y Y: permanece fijo, consiguiéndose de esta manera it remains permanent, getting from is way

estabilidad stability: y durabilidad de la fuente emisora de la Y durability from the source station from the

luz. light.

Los haces de luz destinados para realizar las medidas de caracterización del tubo receptor, se generan con un sistema monocromador y luz blanca que permite cubrir un rango de longitudes de onda entre 300 nm y 2500 nm, con una resolución definida por el tamaño de entrada de las fibras ópticas de transmisión, que puede ser hasta de 6 nm y con medida en las longitudes de onda que se desee. Para conseguir este rango espectral ancho, el sistema implementa en cada punto de medida dos fotodetectores con diferentes respuestas espectrales que se solapan, a los que la señal óptica llega al mismo tiempo por medio de un divisor de haz.
The light beams destined to carry out the characterization measurements of the receiver tube, are generated with a monochromator system and white light that allows to cover a range of wavelengths between 300 nm and 2500 nm, with a resolution defined by the input size of the optical transmission fibers, which can be up to 6 nm and measured in the desired wavelengths. To achieve this wide spectral range, the system implements at each measurement point two photodetectors with different overlapping spectral responses, to which the optical signal arrives at the same time by means of a beam splitter.

La medida de los coeficientes de transmisión y de reflexión de cada punto del tubo receptor, se realiza de manera simultánea, realizando a la vez en cada una de dichas medidas una medida de luz directa y una correspondiente medida de referencia, con lo cual se consiguen unas medidas estables frente a cambios de potencia de la fuente de luz y de variaciones de los modos en las fibras ópticas de transmisión de los haces de luz. The measurement of the transmission and reflection coefficients of each point of the receiver tube, is carried out simultaneously, performing at the same time in each of these measures a direct light measurement and a corresponding reference measurement, which are achieved stable measures against changes in power of the light source and variations in the modes in the optical fibers of light beam transmission.

Por otro lado, debido a que la distribución de los modos en las fibras ópticas cambia con las variaciones de posición de dichas fibras ópticas cuando se desplaza el módulo de medida hasta los puntos a medir, el sistema óptico de la medida de transmisión incluye un diafragma que es el mismo para las medidas de luz directa y para las medidas de luz de referencia, y a su vez, el sistema óptico de la medida de reflexión incluye un diafragma que es el mismo para las medidas de luz directa y para las medidas de luz de referencia, con lo cual se consiguen unas medidas estables frente a las variaciones de distribución de los modos en las fibras ópticas de transmisión de los haces de luz. On the other hand, because the distribution of the modes in the optical fibers changes with the variations of position of said optical fibers when the measurement module is moved to the points to be measured, the optical system of the transmission measurement includes a diaphragm which is the same for direct light measurements and for reference light measurements, and in turn, the optical system of the reflection measurement includes a diaphragm that is the same for direct light measurements and for light measurements of reference, whereby stable measures are achieved against variations in the distribution of modes in the optical fibers of light beam transmission.

Las relaciones focales y distancias de objetos de los sistemas ópticos de transmisión y de reflexión, tanto en la medida de luz directa como en la medida de referencia, son de tal manera que el tamaño del haz de luz focalizado en los detectores es menor que el tamaño del área sensible de los mismos. The focal relationships and object distances of the optical transmission and reflection systems, both in the direct light measurement and in the reference measurement, are such that the size of the focused light beam in the detectors is smaller than the size of the sensitive area of them.

Para obtener una medida con alta sensibilidad, que
To obtain a measurement with high sensitivity, which

permita resolver con precisión valores de los coeficientes de transmisión y de reflexión muy pequeños o cercanos a la unidad, es necesario que el sistema disponga de una relación de señal a ruido allow to precisely resolve values of the transmission and reflection coefficients very small or close to the unit, it is necessary that the system has a signal to noise ratio

5 suficientemente grande. Para ello se realiza un procesamiento digital de la señal mediante la 5 big enough. For this, a digital signal processing is carried out by means of the

aplicación de un algoritmo de extracción con detección síncrona, lo cual se consigue mediante la aplicación de modulación de la señal a medir a frecuencia diferente application of an extraction algorithm with synchronous detection, which is achieved through the application of modulation of the signal to be measured at a different frequency

10 para el haz de medida de transmisión y para el haz de medida de reflexión. 10 for the transmission measurement beam and for the reflection measurement beam.

En otro sentido, para considerar la inf1uencia de la temperatura del tubo receptor en las propiedades 15 ópticas de transmisión y de reflexión del mismo, se disponen unos conjuntos de elementos calefactores que se introducen por los extremos en el interior del tubo receptor, consistiendo dichos conjuntos de elementos calefactores en resistencias eléctricas que permiten 20 calentar de forma uniforme en toda su longitud la superficie del tubo interior metálico, hasta la temperatura máxima de trabajo del tubo receptor. En relación con ello, el tubo receptor se sujeta mediante unos soportes que evitan la transmisión de las altas In another sense, in order to consider the influence of the temperature of the receiving tube on the optical transmission and reflection properties of the same, some sets of heating elements are disposed that are introduced through the ends inside the receiving tube, said assemblies consisting of heating elements in electrical resistors that allow the surface of the metal inner tube to be heated evenly throughout its length, up to the maximum working temperature of the receiving tube. In this regard, the receiver tube is secured by means of supports that prevent the transmission of high

25 temperaturas del mismo al sistema de giro. 25 temperatures thereof to the turning system.

Con todo ello, el sistema objeto de la invención resulta de unas características muy ventajosas para la función a la que está destinado, adquiriendo vida With all this, the system object of the invention results from very advantageous characteristics for the function to which it is intended, acquiring life

30 propia y carácter preferente respecto de las prácticas convencionales que se utilizan para la misma aplicación. 30 own and preferential character with respect to the conventional practices that are used for the same application.

Descripción de las figuras 35
Description of the figures 35

La figura 1 muestra un esquema general del equipo con el que se realizan los ensayos según el sistema de la invención. Figure 1 shows a general scheme of the equipment with which the tests are performed according to the system of the invention.

La figura 2 es un esquema del espectrofotómetro de medidas de dicho sistema de la invención. Figure 2 is a schematic of the measurement spectrophotometer of said system of the invention.

Las figuras 3, 4, 5 y 6 muestran la disposición de los elementos del sistema óptico en el módulo de medida del sistema de ensayos de la invención. Figures 3, 4, 5 and 6 show the arrangement of the elements of the optical system in the measurement module of the test system of the invention.

La figura 7 muestra la interacción del sistema calefactor con el sistema de soporte/fijación del tubo receptor a caracterizar. Figure 7 shows the interaction of the heating system with the support / fixing system of the receiver tube to be characterized.

Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention

El objeto de la invención se refiere a un sistema de ensayos para caracterizar los tubos receptores (1) de concentradores solares, que constan de un tubo de vidrio transparente (l. 1) exterior y en el interior un tubo metálico (1.2) con un recubrimiento selectivo, de manera que dicho sistema permite realizar simultáneamente de manera automática medidas del coeficiente de transmisión de luz del tubo de vidrio transparente (1.1) y del coeficiente de reflexión del tubo metálico (1.2), en cualquier punto del tubo receptor (1) de aplicación. The object of the invention relates to a test system to characterize the receiving tubes (1) of solar concentrators, which consist of a transparent glass tube (l. 1) outside and inside a metal tube (1.2) with a selective coating, so that said system allows simultaneous measurements of the light transmission coefficient of the transparent glass tube (1.1) and the reflection coefficient of the metal tube (1.2), at any point of the receiving tube (1) of application.

El sistema preconizado comprende un equipo funcional que consta de un banco de medida (2), en el cual se coloca el tubo receptor (1) a ensayar, en relación con un espectrofotómetro integrado por un módulo de media (3) que se relaciona con un módulo
The recommended system comprises a functional device consisting of a measuring bench (2), in which the receiver tube (1) to be tested is placed, in relation to a spectrophotometer consisting of a media module (3) that relates to a module

emisor de luz (4) y un sistema electrónico (5) de adquisición y tratamiento de datos, comunicándose dicho conjunto funcional con un ordenador externo (6) por medio de un sistema de comunicación (7). light emitter (4) and an electronic system (5) for data acquisition and processing, said functional set communicating with an external computer (6) by means of a communication system (7).

El tubo receptor (1) a ensayar se coloca en el banco de medida (2) sujeto por sus extremos en un sistema de giro ( 8) que permite actuar el giro de dicho tubo receptor ( 1) en un ángulo de 360°, yendo por debajo de la posición del tubo receptor (1) una guía The receiver tube (1) to be tested is placed on the measuring bench (2) held by its ends in a rotation system (8) that allows the rotation of said receiver tube (1) to be operated at an angle of 360 °, going below the position of the receiving tube (1) a guide

( 9) , sobre la cual se incorpora el módulo de medida (9), on which the measuring module is incorporated

(3), extendiéndose dicha guía (9) a lo largo de la posición del tubo receptor ( 1) y por una zona consecutiva en un extremo donde se coloca un tubo patrón (10) de calibración de las medidas, con lo que el módulo de medida (3) puede desplazarse a lo largo de todo el tubo receptor (1) y del tubo patrón (10), de manera que, en función de la posición longitudinal del módulo de medida (3) y de la posición de giro del tubo receptor (1), el equipo puede realizar de forma automatizada la medida de los coeficientes de transmisión y de reflexión en cualquier punto del tubo receptor (1). (3), said guide (9) extending along the position of the receiving tube (1) and through a consecutive area at one end where a standard measuring tube (10) of the measurements is placed, whereby the module of measurement (3) can be moved along the entire receiver tube (1) and the standard tube (10), so that, depending on the longitudinal position of the measuring module (3) and the rotation position of the receiver tube (1), the equipment can automatically measure the transmission and reflection coefficients at any point of the receiver tube (1).

El espectrofotómetro incluye (figura 2) una fuente de luz (11), la cual emite una señal de luz blanca que pasa por un monocromador (12) donde se selecciona la longitud de onda deseada, generando dos haces de luz The spectrophotometer includes (figure 2) a light source (11), which emits a white light signal that passes through a monochromator (12) where the desired wavelength is selected, generating two beams of light

(13 y 14), uno de ellos (13) para la medida del coeficiente de transmisión del tubo de vidrio transparente (1.1) del tubo receptor (1) a caracterizar y el otro haz (14) para la medida del coeficiente de reflexión del tubo metálico (1.2), siendo modulado cada uno de dichos haces de luz (13 y 14) en intensidad a una frecuencia baja diferente, por medio de un
(13 and 14), one of them (13) for measuring the transmission coefficient of the transparent glass tube (1.1) of the receiving tube (1) to be characterized and the other beam (14) for measuring the reflection coefficient of the metallic tube (1.2), each of said light beams (13 and 14) being modulated in intensity at a different low frequency, by means of a

modulador (15) , con lo que se determina una detección modulator (15), which determines a detection

síncrona synchronous: individual para cada uno de los haces (13 y individual for every one from the you do (13 Y

14), 14),: consiguiéndose una medida simultánea de los getting a measure simultaneous from the

coeficientes coefficients: de transmisión y de reflexión, sin from transmission Y from reflection, without

influencia de influence of: la luz ambiente. the light ambient.

Los dos haces de luz (13 y 14) modulados son llevados por sendas fibras ópticas multimodo de área grande, hasta el módulo de medida (3), a través de una cadena portacables (16) . The two modulated light beams (13 and 14) are carried by large multimode optical fibers, to the measurement module (3), through a cable chain (16).

Para cada uno de los haces de luz (13 y 14) el espectrofotómetro realiza simultáneamente dos medidas, una de la señal directa, bien transmitida por el tubo de vidrio transparente (l. 1) o bien reflejada por el tubo metálico (l. 2), según el haz de que se trate, y otra de la señal de referencia, disponiendo para cada una de dichas medidas dos detectores cuyo espectro de respuesta se solapa, de manera que el conjunto cubre un rango espectral de medida mayor que el que cubre cada uno de los detectores individualmente. For each of the light beams (13 and 14) the spectrophotometer simultaneously performs two measurements, one of the direct signal, either transmitted by the transparent glass tube (l. 1) or reflected by the metal tube (l. 2 ), depending on the beam in question, and another of the reference signal, providing for each of these measures two detectors whose response spectrum overlaps, so that the set covers a spectral range of measurement greater than the one covered each of the detectors individually.

En ese sentido, el haz de luz (13) de la medida de transmisión es colimado a la salida de la fibra óptica multimodo correspondiente, mediante una lente (17) , en el rango de frecuencias de trabajo, y dividido por un divisor (18), en una señal óptica para la medida directa y una señal óptica para la medida de referencia, haciendo la lente (17) de diafragma, de manera que se asegura una medida de transmisión estable frente a cambios en la distribución de los modos de la fibra óptica conductora del haz de luz (13). In that sense, the light beam (13) of the transmission measurement is collimated at the output of the corresponding multimode optical fiber, by means of a lens (17), in the working frequency range, and divided by a splitter (18 ), in an optical signal for direct measurement and an optical signal for reference measurement, making the diaphragm lens (17), so as to ensure a stable transmission measurement against changes in the distribution of the modes of the conductive optical fiber of the light beam (13).

La señal óptica de medida directa se dirige a través del tubo de vidrio transparente (1. 1) del tubo
The direct measurement optical signal is directed through the transparent glass tube (1.1) of the tube

receptor (1) a caracterizar, siendo recogida por una segunda lente (19) de diámetro mayor que la lente (17) que hace de diafragma, de manera que se asegura la captura de toda la luz de la señal óptica frente a las desviaciones que se producen al atravesar la pared curvada del tubo de vidrio transparente (1.1), focalizando esta segunda lente (19) la señal óptica sobre dos detectores (20 y 21) de área grande, a través de un divisor (22) que divide la señal encaminándola receiver (1) to be characterized, being collected by a second lens (19) of larger diameter than the lens (17) that acts as a diaphragm, so as to ensure the capture of all light from the optical signal against the deviations that they occur when crossing the curved wall of the transparent glass tube (1.1), this second lens (19) focusing the optical signal on two large area detectors (20 and 21), through a splitter (22) that divides the signal directing it

hacia toward: dichos detectores (20 y 21), uno de los cuales es sayings detectors (twenty Y twenty-one), one from the which is

de from: Si y el otro de InGaAs, para cubrir el rango Yes Y he other from InGaAs, for cover he rank
de from

frecuencias frequencies: ópticas desde 300 nm hasta 2500 nm. optical since 300 nm until 2500 nm.

Por otro lado, la señal óptica de medida de referencia es recogida por una lente (23), que también es de diámetro mayor que la lente (17) que hace de diafragma, para asegurar la captura de toda la luz de la señal óptica, focali zando esta lente (2 3) la señal óptica, a su vez, sobre dos detectores (2 4 y 2 5) de área grande, a través de un divisor (26) que divide la señal encaminándola hacia dichos detectores (2 4 y 2 5) , los cuales son asimismo, uno de Si y el otro de InGaAs. On the other hand, the optical reference measurement signal is collected by a lens (23), which is also larger in diameter than the lens (17) that acts as a diaphragm, to ensure the capture of all light from the optical signal, this lens (2 3) focusing the optical signal, in turn, on two large area detectors (2 4 and 2 5), through a splitter (26) that divides the signal by directing it towards said detectors (2 4 and 2 5), which are also one of Si and the other of InGaAs.

Por su parte, el haz de luz (14) de la medida de reflexión, a la salida de la fibra óptica multimodo correspondiente pasa por un diafragma (27), lo cual asegura una medida de reflexión estable frente a cambios en la distribución de los modos de la fibra óptica, y a continuación dicho haz de luz (14) es dividido por un divisor (28), en una señal óptica para la medida directa y una señal óptica para la medida de referencia. On the other hand, the light beam (14) of the reflection measurement, at the exit of the corresponding multimode optical fiber passes through a diaphragm (27), which ensures a stable reflection measure against changes in the distribution of the fiber optic modes, and then said light beam (14) is divided by a splitter (28), into an optical signal for direct measurement and an optical signal for reference measurement.

La señal óptica de la medida directa es focalizada, en este caso, mediante una lente (29),
The optical signal of the direct measurement is focused, in this case, by a lens (29),

sobre la superficie del tubo metálico (l. 2) del tubo receptor (1) a caracterizar, siendo recogida la señal óptica que se refleja en dicho tubo metálico (1.2), por una segunda lente (30) de diámetro mayor que la señal óptica en ese punto, de manera que se asegura la captura de toda la luz de la señal óptica frente a desviaciones de la misma al reflejarse en la superficie curvada del tubo metálico (1.2). on the surface of the metallic tube (l. 2) of the receiving tube (1) to be characterized, the optical signal reflected in said metallic tube (1.2) being collected, by a second lens (30) of diameter larger than the optical signal at that point, so that the capture of all the light of the optical signal is ensured against deviations of the same when reflected on the curved surface of the metal tube (1.2).

La lente (30) focaliza la señal óptica sobre dos The lens (30) focuses the optical signal on two

detectores detectors: (31 y 32) de área grande, a través de un (31 Y 32) from area big, to through from a

divisor divider: (33) que divide la señal encaminándola hacia (33) that divide the signal directing it toward

dichos sayings: detectores (31 y 32), uno de los cuales es de Si detectors (31 Y 32), one from the which is from Yes

y Y: el otro de InGaAs, para cubrir el rango de he other from InGaAs, for cover he rank from

frecuencias ópticas desde 300 nm hasta 2500 nm. optical frequencies from 300 nm to 2500 nm.

Por otro lado, la señal óptica de medida de referencia es recogida, en este caso, por una lente On the other hand, the optical reference measurement signal is collected, in this case, by a lens

(34) de mayor diámetro que la señal óptica en ese punto, para asegurar la captura de toda la luz de la señal, focali zando dicha lente (34) la señal óptica a su vez sobre dos detectores (35 y 36) de área grande, a través de un divisor (37) que divide la señal encaminándola hacia dichos detectores (35 y 36), los cuales son también, uno de Si y el otro de InGaAs. (34) of greater diameter than the optical signal at that point, to ensure the capture of all the light of the signal, said lens (34) focusing the optical signal in turn on two large area detectors (35 and 36) , through a splitter (37) that divides the signal by directing it towards said detectors (35 and 36), which are also, one of Si and the other of InGaAs.

Las señales ópticas que reciben los detectores ( 2 o' 21, 24, 25, 31, 32, 35 y 36), generan unas The optical signals received by the detectors (2 or '21, 24, 25, 31, 32, 35 and 36), generate

correspondientes señales eléctricas, las cuales son convertidas por un conversor analógico/digital y llevadas hasta el sistema ( 5) de tratamiento de datos, para su procesamiento. corresponding electrical signals, which are converted by an analog / digital converter and taken to the data processing system (5), for processing.

La disposición de los elementos del sistema óptico en el módulo de medida (3) es esencial para posibilitar
The arrangement of the elements of the optical system in the measurement module (3) is essential to enable

la medida correcta de los coeficientes de transmisión y the correct measurement of the transmission coefficients and

de from: reflexión sobre la misma parte del tubo receptor (1) reflection on the same part of the tube receiver (one)

a to: caracterizar, tanto en ángulo de incide ncia como en characterize, so much in angle from incide ncia how in

corrección de correction of: las medidas. measures.

Para ello, el sistema óptico de la medida de reflexión se dispone sobre una base de reflexión (38), la cual tiene forma de cuña, de manera que el ángulo de incidencia de la señal óptica sobre el tubo metálico For this, the optical system of the reflection measurement is arranged on a reflection base (38), which is wedge-shaped, so that the angle of incidence of the optical signal on the metal tube

(1.2) del tubo receptor (1) es de 15°; disponiéndose en un lado de dicha base de reflexión (38) los elemento ópticos que forman el sistema de focalización de la señal óptica de reflexión sobre la superficie del tubo metálico (l. 2), junto con el sistema óptico y electrónico para la medida de la señal de referencia de la reflexión, tal como muestra la figura 3; mientras que en el otro lado de dicha base de reflexión (38) se disponen los elemento ópticos de recogida y focali zación sobre de los detectores (31 y 32) , de la señal óptica reflejada en el tubo metálico (1.2), junto con los elementos electrónicos para la medida de la señal óptica directa de la reflexión, tal como muestra la figura 4. (1.2) of the receiver tube (1) is 15 °; the optical element forming the focusing system of the optical reflection signal on the surface of the metal tube (l. 2) being arranged on one side of said reflection base (38), together with the optical and electronic system for measuring the reference signal of the reflection, as shown in Figure 3; while on the other side of said reflection base (38) the optical elements for collecting and focusing on the detectors (31 and 32) are arranged, of the optical signal reflected in the metal tube (1.2), together with the electronic elements for the measurement of the direct optical signal of the reflection, as shown in figure 4.

El sistema óptico de la medida de transmisión se dispone sobre una base de transmisión (39) de forma plana, como muestra la figura 5; disponiéndose en una parte de dicha base de transmisión (39) un conjunto The optical system of the transmission measurement is arranged on a flat base (39), as shown in Figure 5; a set of said transmission base (39) being provided a set

( 4 O) formado por los elementos ópticos que forman el sistema de colimación de la señal óptica que pasa a través del tubo de vidrio transparente (l. 1) del tubo receptor (1), junto con el sistema óptico y electrónico para la medida de la señal óptica de referencia de la transmisión, mientras que en otra parte de dicha base de transmisión (39) se dispone un conjunto (41) formado
(4 O) formed by the optical elements that form the collimation system of the optical signal that passes through the transparent glass tube (l. 1) of the receiving tube (1), together with the optical and electronic system for measurement of the optical reference signal of the transmission, while in another part of said transmission base (39) there is a set (41) formed

por los elementos ópticos de recogida y focalización respecto de los detectores (20 y 21), de la señal óptica que atraviesa el tubo de vidrio transparente by the optical elements of collection and focusing with respect to the detectors (20 and 21), of the optical signal that crosses the transparent glass tube

(1.1), junto con los elementos electrónicos para la medida de la señal directa de la transmisión; en tanto que en una zona central, entre las posiciones de los mencionados conjuntos ( 4 O y 41), se dispone el tubo receptor (1) a caracterizar, poseyendo la base de transmisión ( 3 9) una ventana (42) que permite el paso de la señal óptica de reflexión incidente hacia el tubo metálico (1.2) y de la señal reflejada en el mismo. (1.1), together with the electronic elements for the measurement of the direct signal of the transmission; while in a central area, between the positions of the mentioned assemblies (4 O and 41), the receiver tube (1) to be characterized is arranged, the transmission base (3 9) having a window (42) allowing the passage of the incident reflection optical signal to the metal tube (1.2) and the signal reflected therein.

Los sistemas de la medida de transmisión y de la medida de reflexión, quedan colocados, uno respecto del otro, de manera que se miden los puntos del tubo de vidrio transparente (1.1) y del tubo metálico (1.2) que quedan en la misma posición longitudinal del tubo receptor (1) a caracterizar, como se observa en la figura 6; estando colocado el sistema óptico de transmisión de manera que su eje óptico de incidencia The systems of the transmission measurement and the reflection measurement are placed, relative to each other, so that the points of the transparent glass tube (1.1) and the metal tube (1.2) that remain in the same position are measured length of the receiving tube (1) to be characterized, as seen in Figure 6; the optical transmission system being positioned so that its optical axis of incidence

(43) es transversal al eje del tubo receptor (1), mientras que el sistema óptico de reflexión se encuentra por debajo colocado de manera que su eje óptico de incidencia ( 4 4) es longitudinal al eje del tubo receptor (1). De esta manera se asegura una mayor tolerancia frente a variaciones de posición del tubo metálico (l. 2) , y se posibilita la correcta corrección de la medida de reflexión con la atenuación en el tubo de vidrio transparente (l. 1) , al recorrer las señales ópticas caminos similares en el interior de dicho tubo de vidrio transparente (1.1). (43) is transverse to the axis of the receiving tube (1), while the optical reflection system is positioned below such that its optical axis of incidence (4 4) is longitudinal to the axis of the receiving tube (1). This ensures a greater tolerance against variations in the position of the metal tube (l. 2), and the correct correction of the reflection measurement is possible with the attenuation in the transparent glass tube (l. 1), when traveling Optical signals similar paths inside said transparent glass tube (1.1).

Las medidas de transmisión y de reflexión se realizan simultáneamente, obteniéndose el valor de la medida de transmisión del tubo de vidrio transparente
Transmission and reflection measurements are performed simultaneously, obtaining the value of the transmission measurement of the transparent glass tube

(l. 1) (l. 1): a partir de las medidas de la señal óptica de to split from the measurements from the signal optics from

medida measure: directa y de la señal óptica de medida de direct Y from the signal optics from measure from

referencia, reference,: considerando la corrección debida a la considering the correction due to the

curvatura de dicho tubo de vidrio transparente (1.1) ; mientras que el valor de la medida de reflexión del tubo metálico (1.2), se obtiene a partir de las medidas de la señal óptica de medida directa y de la señal óptica de medida de referencia, considerando la corrección debida a la atenuación del tubo de vidrio transparente (1.1) obtenida en la medida de transmisión de dicho tubo de vidrio transparente (1.1). curvature of said transparent glass tube (1.1); while the value of the reflection measurement of the metallic tube (1.2), is obtained from the measurements of the direct measurement optical signal and the reference measurement optical signal, considering the correction due to the attenuation of the transparent glass (1.1) obtained in the transmission measurement of said transparent glass tube (1.1).

Para considerar la influencia de la temperatura del tubo receptor (1) en las medidas de transmisión y de reflexión, en relación con el propio tubo receptor To consider the influence of the temperature of the receiving tube (1) on the transmission and reflection measurements, in relation to the receiving tube itself

( 1) a caracterizar se dispone un sistema calefactor, sujetándose dicho tubo receptor (1) con un sistema de soporte/fijación que evita la transmisión del calor al sistema de giro. (1) to characterize a heating system, said receiver tube (1) being secured with a support / fixing system that prevents the transmission of heat to the turning system.

Según se observa en la figura 7, el sistema calefactor consiste en un resistencia de vaina (45) centrada mediante discos espaciadores en un tubo de cobre ( 4 6) y una resistencia helicoidal ( 4 7) dispuesta en contacto con la pared interior del tubo de cobre As can be seen in Figure 7, the heating system consists of a sheath resistance (45) centered by spacer discs in a copper tube (4 6) and a helical resistance (4 7) arranged in contact with the inner wall of the tube coppermade

(46), el cual tiene la función de homogeneizar la temperatura del sistema calefactor en toda la longitud. (46), which has the function of homogenizing the temperature of the heating system over the entire length.

En los extremos el tubo de cobre ( 4 6) se dispone centrado respecto del tubo metálico (1.2) del tubo receptor (1) a caracterizar, mediante una pieza de sujeción ( 4 8) que por un extremo encaja entre el tubo de cobre (46) y el tubo metálico (1.2) y por el exterior del mismo extremo aprisiona al tubo metálico At the ends the copper tube (4 6) is arranged centered with respect to the metal tube (1.2) of the receiving tube (1) to be characterized, by means of a clamping piece (4 8) that by one end fits between the copper tube ( 46) and the metal tube (1.2) and outside the same end imprisons the metal tube

(l. 2) frente a un fuelle de dilatación del tubo
(l. 2) in front of a tube expansion bellows

receptor receiver: (1), incorporándose esta pieza de sujeción (one), getting up is piece from subjection

(48) (48): una vez introducido el conjunto del sistema a time inserted he set of the system

calefactor heater: en el tubo receptor (1). in he tube receiver (one).

La pieza de sujeción ( 4 8) dispone de unos anillos que permiten aprisionar el extremo del tubo metálico The clamping piece (4 8) has rings that allow the end of the metal tube to be clamped

(l. 2) para su manipulación, y además dispone de unos canales que permiten el paso de los cables eléctricos (l. 2) for handling, and also has channels that allow the passage of electrical cables

(50) de alimentación de las resistencias (45 y 47) y de unos termopares de medida, teniendo dichos canales una longitud suficiente para prevenir las dilataciones del tubo de cobre (46) en el rango de las temperaturas de operación. (50) for feeding the resistors (45 and 47) and measuring thermocouples, said channels having a length sufficient to prevent the expansion of the copper tube (46) in the range of operating temperatures.

El extremo opuesto de la mencionada pieza de sujeción ( 4 8) es de sección cuadrada y se inserta en una pieza cilíndrica (51) de material aislante, la cual evita la transferencia térmica desde el tubo receptor The opposite end of said clamping piece (4 8) is of square section and inserted into a cylindrical piece (51) of insulating material, which prevents thermal transfer from the receiving tube

(1) al sistema de giro del mismo, quedando dicha pieza cilíndrica (51) abrazada en uno de los extremos por una pieza (52) de sujeción del tubo receptor (1) , mientras que en el otro extremo dispone de un eje que se introduce en los rodamientos de giro (53) . En uno de los extremos del tubo receptor (1) el eje correspondiente incorpora además un engranaje (54), por medio del cual se establece acoplamiento con un motor paso a paso de accionamiento giratorio. (1) to the rotation system thereof, said cylindrical part (51) being held at one end by a piece (52) holding the receiver tube (1), while at the other end it has an axis that is Insert into the spinning bearings (53). At one of the ends of the receiving tube (1) the corresponding shaft also incorporates a gear (54), by means of which coupling is established with a rotating stepper motor.

Claims

one . -System of characterization tests of receiving tubes of solar concentrators, to perform 5 measurements of the light transmission coefficient and the reflection coefficient in receiving tubes (1) comprising a transparent glass tube (1. 1) outside and a metal tube (1.2) inside, characterized in that it comprises a measuring bench (2), 10 in which the receiver tube (1) to be characterized is mounted on a rotation system, in axial correlation with a reference tube (10), and in relation to displacement along both tubes (1 and 10) a measuring module (3) integrated by a

15 spectrophotometer related to a transmitter module

light (4) and with an electronic data processing system (5) connected to an external computer (6), the spectrophotometer generating two light beams (13 and 14), one to measure the transmission of light in the tube

20 transparent glass (1. 1) And the other to measure the reflection of light in the metal tube {l. 21, each of said light beams (13 and 14) being divided into two optical signals, by means of which a direct measurement of the light passing through the tube of

25 transparent glass (1. 1) And a reference measurement, in one case, and in the other case a direct measure of the light that reflects the metal tube (1. 2) and a reference measurement, collecting each one of these measures in two different detectors

30 spectral responses that overlap.

2 . -System of characterization tests of receiving tubes of solar concentrators, in accordance with the first claim, characterized in that the beams

35 of light (13 and 14) are taken to the point to be measured

of the receiving tube (1), through multimode optical fibers that have been connected to the measuring module (3), the light emitting module remaining fixed

(4) .

3 . -System of characterization tests of receiving tubes of solar concentrators, according to the first claim, characterized in that the measurement of light transmission in the transparent glass tube

10 (1 .1) And the reflection measure in the metal tube

(1.2), are performed simultaneously at each point of the receiver tube (1) to be characterized.

Four . - Tube characterization test system

15 solar concentrator receivers, according to the first claim, characterized in that the light beams (13 and 14) intended to measure the light transmission in the transparent glass tube

(1. 1) and the reflection measure in the metal tube

20 (1.2), are generated with white light and by means of a monochromator, in a range of wavelengths between 300 nm and 2500 nm, each of the light beams \ 13 and 14 being modulated at a different frequency by a modulator (lS).

25 5.-Characterization test system for receiving tubes of solar concentrators, according to the first claim, characterized in that the light beam (13) for the measurement of light transmission in the

30 transparent glass tube (1. 1), is collimated in the working frequency range by a lens (17), which acts as a diaphragm ensuring a stable transmission measurement.

6. - Tube characterization test system

solar concentrator receivers, according to the first claim, characterized in that the light beam (14) for the measurement of the metal tube (1.2) I passes through a diaphragm (27), the

5 which ensures a stable reflection measure.

7, -System of characterization tests of receiver tubes of solar concentrators, according to the first claim, characterized in that in the

10 inside the receiver tube (1) a heating system is arranged, allowing the heating of the metal tube (1. 2) in the operating temperature range, formed with electrical resistors, comprising a sheath resistance (45) and a

15 helical resistance (47) arranged in a copper tube (46), the holding of the receiving tube (1) being established by means of supports that center the copper tube (46) in the metal tube (1. 2) and that avoid the transmission of heat to the turning system.

8. -System of characterization tests of receiving tubes of solar concentrators, according to the first reivir.dication, characterized by the measurement of light transmission in the transparent glass tube

25 (1. l) at each point of the receiver tube (1) to be characterized with the metal tube (1. 2) at different temperatures.

9. - Tube characterization test system

30 solar concentrator receivers, according to the first claim, characterized by the measurement of the light exion in the metallic tube (1, 2), at each point of the receiving tube (1) to be characterized, with the metallic tube (1 2) at different temperatures.

.

10. -System of characterization tests of receiving tubes of solar concentrators, according to the first claim, characterized by the simultaneous measurement and at different temperatures of the light transmission in the transparent glass tube

(1.1) And the reflection measure in the metal tube

(1.2), at each point of the receiver tube (1) to be characterized.