1.一种碟式Stirling太阳能聚光质量检测方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)以分段拟合的方式对相机像素响应进行校准
校准的设备为一台可由电脑控制亮度的LCD显示屏和相机,LCD屏幕显示的亮度与电脑的控制量间存在线性关系,校准过程为:电脑将屏幕的亮度分为256个梯度,并分别显示出来,操作人员设置相机参数与拍摄光斑图像时的参数一致后,拍摄每个梯度屏幕亮度图像;
之后,将相机拍摄的图像亮度与电脑控制屏幕显示的亮度绘制成曲线,并在拐点处将其分为三段,然后分别以高阶方程对其进行拟合,至此完成了相机响应曲线的拟合;
2)拍摄碟面汇聚阳光产生的光斑图像;
3)根据拟合的相机响应曲线对图像进行校准
在得到光斑图像后,根据步骤1)中得到的相机响应曲线,将图像中的像素值映射到对应的亮度值上,即得到了新的光斑亮度分布图,此校准后的图片用于物体表面照度的估算;
4)估算光斑的照度分布
光斑图片经相机响应校准后得到光斑亮度分布图片,亮度图中像素值与光斑表面辐照度成线性关系,设图片某处亮度值为i,其对应的光斑上的辐照度为I,则:I=n×i
其中,n为比例系数;
5)估算光斑的能量密度分布
由物体表面辐射强度与辐照度的转化关系可知,设辐射强度为 则其中,m为常数;
设碟面单位面积上反射的太阳辐射强度为1000kW·m-2;又因为碟面覆盖的总面积已知,所以计算出其反射的总辐射功率为M,则光斑上单个像素区域内的功率θ表示为:其中,i表示校准后的图片像素亮度;
至此,光斑图像转化为功率分布图像;
6)根据聚光的效率、光斑的形状、大小和分布均匀性判断光斑的质量辐射功率分布图中,加热头区域内的辐射为有效辐射,其占总辐射量的比例,这里称之为碟面的聚光效率;辐射功率分布图的形状应与发动机加热头形状相似,过大或者过小都将影响聚光效率;在加热头区域内,各像素位置上对应的辐射功率与区域内平均功率的差值不能过大,当其大于设定阈值时,则认为能量分布不均匀。
2.如权利要求1所述的一种碟式Stirling太阳能聚光质量检测方法,其特征在于:所述步骤2)中,接收光斑的屏幕需要带有水冷系统,并预先架设在发动机位置上;相机需要预先设置拍摄参数,并加上中性滤光片,架设于光斑接收屏前方没有阳光照射到的支架上;图像的拍摄采用遥控的方式,在天气晴朗的条件下,操作人员控制碟面的追日系统运行,使得碟面正对太阳,平行于碟面光轴的阳光经碟面汇聚后投射到接收屏上,此时控制相机拍摄光斑图像。