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专利号: 2019102079716
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种塔式太阳能二次反射系统中二次反射镜的校正方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:(1)在吸热器(11)周围布置N个感光设备(13);

(2)随机选择一个感光设备,其表面中心点记为目标点D;

(3)转动定日镜(6),使太阳光线照向定日镜镜面中心点A,经定日镜(6)反射的一次反射光线照向二次反射镜(8),一次反射光线与二次反射镜(8)交点记为B,一次反射光线再经二次反射镜(8)反射,二次反射光线照向目标点D;

(4)照向目标点D的二次反射光线打到步骤(2)选定的感光设备表面,形成图像,运用软件进行图像处理,找出光斑中心点,即二次反射光线与该感光设备表面的交点,记为C;

(5)记录目标点D与实际光斑中心的偏移量,即交点C与目标点D之间的偏差;

(6)根据反射原理,得到定日镜(6)的法线,进而得到定日镜(6)姿态,即定日镜(6)的高度角α1和方位角β1;所述定日镜高度角是指在地平坐标系下定日镜法线与天顶之间的夹角,所述定日镜方位角是指定日镜法线在地平面上的投影与正南方向所成的夹角;

(7)重复上述(2)-(6)步骤,直至吸热器周围的感光设备全部采集完成,得到N组偏移量和定日镜(6)的高度角、方位角,完成一次采样;

(8)在T个不同时刻,根据步骤(2)-(7)进行采样,得到T个批次的采样结果;

(9)对步骤(8)中T个批次的采样结果进行非线性拟合,得到定日镜(6)高度角和方位角与光斑偏移量之间的函数关系;

(10)根据该函数关系,结合实际光斑与目标点的偏移量进行计算,得到补偿该偏移量的定日镜(6)高度角和方位角,调整定日镜(6)姿态,弥补因二次反射镜(8)安装及制造偏差所导致的光斑偏移,以实现二次反射镜(8)的校正。

2.根据权利要求1所述的一种塔式太阳能二次反射系统中二次反射镜的校正方法,其特征在于:步骤(6)中,得到定日镜(6)的高度角α1和方位角β1,方法如下:(6-1)根据二次反射镜的参数方程,计算一次反射光线在二次反射镜(8)上的交点B;

(6-2)根据交点B和二次反射光线与感光设备表面的交点C得到二次反射光线;

(6-3)根据二次反射光线、二次反射镜的参数方程、一次反射光线与二次反射镜(8)交点B,得到交点B处的切线(10);

(6-4)根据交点B处的切线得到一次反射的光线经二次反射镜(8)反射的法线(4);

(6-5)根据一次反射的光线经二次反射镜(8)反射的法线、二次反射光线,得到太阳光线经定日镜(6)反射后的反射光线,即一次反射光线;

(6-6)根据太阳光线、太阳光线经定日镜(6)反射后的反射光线,得到太阳光线经定日镜(6)反射的法线,即定日镜(6)的法线(2);

(6-7)由太阳光线经定日镜(6)反射的法线可得出定日镜(6)的姿态,其姿态用方位角及高度角描述,公式如下:α1=acos(z1)

其中, 表示定日镜(6)的法线向量, 表示某时刻的太阳光线向量, 表示太阳光线经定日镜(6)反射后的反射光线向量,(x1,y1,z1)分别是法线向量的坐标表示,α1表示定日镜(6)的高度角,β1表示定日镜(6)的方位角。

3.根据权利要求1或2所述的一种塔式太阳能二次反射系统中二次反射镜的校正方法,其特征在于:所述二次反射镜(8)为旋转抛物面镜。

4.根据权利要求1或2所述的一种塔式太阳能二次反射系统中二次反射镜的校正方法,其特征在于:所述感光设备(13)为CCD相机。