一种光伏板清洁度的检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及太阳能光伏板的清洁度检测技术，特指一种光伏板清洁度的检测的方法及装置。此方法是通过测量光伏板散射受调制的激光束信号的强度来检测光伏板的清洁度，配套装置包括清洁度传感器和信号处理装置；所述的清洁度传感器包括激光器、调制装置、会聚透镜以及探测器，主要完成对于散射光的收集以及光电转换；所述的信号处理装置包括直流稳压电源、信号处理电路、微处理器以及通讯电路，主要完成电信号的AD转换、放大以及传输。本发明专利技术有测量精度高、装置简单、经济实用、操作简便、抗干扰能力强，并且容易实现在线测量等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能光伏板的清洁度检测技术，特指一种利用光的散射对光伏板清洁度的检测方法及装置。
技术介绍
太阳能一般是指太阳光的辐射能量，在化石燃料日趋减少情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。光伏发电技术也已逐步发展成熟，可以产生新兴、无污染的可再生能源，并在国内外得到广泛的应用。光伏板作为光电转换的载体，对光电转换的效率有着至关重要的作用。为了接收到更多的光照，光伏板大多被放置在户外，常常会有积灰落在光伏板上，因此会对光伏板的发电效率有严重影响。为了使工作人员对光伏板上的积灰及时清理，对光伏板清洁度的检测尤为重要，但是现有的技术中，还不能快速测量光伏板的清洁度并准确给出实时量化的数据。
技术实现思路
基于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种光伏板清洁度的检测方法及装置的技术方案，该方法能得到实时量化的光伏板清洁度数据，为工作人员及时清洁光伏板提供重要依据。一种光伏板清洁度检测方法，其原理是通过测量光伏板散射受调制的激光束信号的强度来检测光伏板的清洁度。具体方法是用一束激光以一定的角度照射到光伏板表面，在光伏板上形成一个狭长的椭圆光斑，椭圆光斑具有检测面积大、信号强的特性。激光束在光伏板表面发生散射和反射以及折射，在与激光束同侧的区域只存在散射光，另一侧同时存在反射光和散射光。当光伏板表面积灰越多，散射光越强，反射光越弱，测量与激光束同侧的散射光光强，通过定标计算，即可得到光伏板的清洁度。所述的一种光伏板清洁度检测方法，其特征在于与激光束同侧区域只存在散射光，根据可得所述的散射光越强I(vxy)越小则清洁度Sa越高，即光伏板表面积灰越少。光伏板清洁度检测方法的配套装置，包括清洁度传感器和信号处理装置，清洁度传感器包括激光器、调制装置、会聚透镜以及探测器，其特征在于：所述的激光器受调制装置的控制发出脉冲激光束，脉冲激光束照射到光伏板表面，经光伏板散射形成的散射光由会聚透镜会聚于透镜后焦平面的探测器上，由探测器将光信号转换为电信号。光伏板清洁度检测方法的配套装置，信号处理装置包括直流稳压电源、信号处理电路、微处理器以及通讯电路，其特征在于：直流稳压电源为激光器、调制装置、信号处理电路、微处理器以及通讯电路供电。微处理器通过控制调制装置对激光器进行周期调制发出的脉冲激光束，探测器接收到会聚后的散射光信号并将其转换为电信号，微处理器通过控制信号处
理电路对接收到的电信号进行A/D转换和放大处理，同时微处理器通过控制通讯电路进行信息传输。所述的激光器采用He-Ne激光器。所述的探测器采用硅光电池。光伏板清洁度检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)将清洁度传感器和信号处理装置装置固定在光伏板边缘，打开电源开关，为系统上电；2)打开激光器，激光器受调制装置的控制发出脉冲激光束；3)调制后脉冲激光束作为入射光照射到光伏板表面，并在光伏板表面发生反射、折射和散射；4)会聚透镜将与激光束同侧的散射光会聚于透镜后焦平面上的探测器上；5)探测器对接收到的光信号进行光电转换得到电信号；6)微处理器通过控制信号处理电路对硅光电池输出的信号进行放大处理和AD转换计算即可得到散射光的平均光强I(vxy)，微处理器根据公式即傅式面中心处(x＝0)的光强与偏离中心x处平均光强之比，公式可以得出表面粗糙度的准确数值7)根据上一步测量的粗糙度值可以计算出相应的光伏板清洁度；8)将数据通过通讯系统上传到服务器上，对数据进行分析处理。本专利技术的有益效果为：本专利技术采用He-Ne激光器作为系统光源，它具有体积小、重量轻、机构简单、低电压直流电源供电、可靠性高、使用寿命长等优点。本专利技术采用硅光电池作为检测器件。硅光电池应用的波长范围400nm～1000nm，可以在很宽的波长范围内应用。而且价格便宜，转换效率高，寿命长。本专利技术的微处理器将模拟信号转为数字信号，经过软件编程，可以计算出光伏板清洁度，再通过通讯系统传输，对实时数据进行观测、保存、分析。本专利技术采用散射法，和光伏板是非接触的，具有测速快和无破坏性。本专利技术基于光电检测技术，还具有测量精度高、装置简单、经济实用、操作简便、抗干扰能力强，并且容易实现在线测量。附图说明图1为本专利技术的光路原理图；图中(1)为调制装置、(2)为激光器、(3)为会聚透镜、(4)为探测器。图2为本专利技术的系统装置框图；图3为散射法光路图。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术的光路原理图，其基本原理如下所述。首先微处理器控制调制装置(1)对He-Ne激光器(2)进行周期调制，发出脉冲激光束并记录光强I0。激光以一定的角度下照射到光伏板表面，激光束在光伏板表面发生散射、反射以及折射。在与激光束同侧的区域里只存在散射光，另一侧同时存在反射光和散射光，而光伏板表面积灰越多，散射光越强，反射光越弱，激光同侧的散射光经过会聚透镜(3)被位于透镜后焦面上的硅光电池(4)接收，转化为电信号。因此通过检测与激光束同侧的散射光光强I(vxy)即可得到光伏板的清洁度Sa。具体理论推导如下：如图3所示，单色平行光经光伏板表面反射后分为两部分：一部分是镜面反射光，另一部分是各个方向均匀分布的散射光。设表面的起伏高度为z(x0，y0)，坐标平面x0oy0选在z(x0，y0)均值为0的地方，入射光线位于x0oz面内，入射角为θ0，则在傅式透镜的后焦面上光强复振幅分布为： U ( x , y ) = Aexp ( j 2 kf ) jλf ∫ ∫ Σ t 0 ( x 0 , y 0 ) exp [ - j k λ ( x x 0 + y y 0 ) ] d x 0 d y 0 - - - ( 1 ) ]]>式中，A为振幅，λ为波长，∑为照明区域，t0(xx，y0)为表面的复振幅透过率，x、y为傅式坐标，不考虑阴影效应和多重散射的影响时，t0(x0，y0)＝exp(jk·2zcosθ0)，其中z＝z(x0，y0)。由于在照明区域∑以外t0(x0，y0)＝0，因此(1)式可变为 U (本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏板清洁度检测方法，其原理是通过测量光伏板散射受调制的激光束信号的强度来检测光伏板的清洁度。具体方法是用一束激光以一定的角度照射到光伏板表面，在光伏板上形成一个狭长的椭圆光斑，椭圆光斑具有检测面积大、信号强的特性。激光束在光伏板表面发生散射和反射以及折射，在与激光束同侧的区域只存在散射光，另一侧同时存在反射光和散射光。当光伏板表面积灰越多，散射光越强，反射光越弱，测量与激光束同侧的散射光光强，通过定标计算，即可得到光伏板的清洁度。根据可得，所述的散射光越强I(vxy)越小则清洁度Sa越高，即光伏板表面积灰越少。

【技术特征摘要】
1.一种光伏板清洁度检测方法，其原理是通过测量光伏板散射受调制的激光束信号的强度来检测光伏板的清洁度。具体方法是用一束激光以一定的角度照射到光伏板表面，在光伏板上形成一个狭长的椭圆光斑，椭圆光斑具有检测面积大、信号强的特性。激光束在光伏板表面发生散射和反射以及折射，在与激光束同侧的区域只存在散射光，另一侧同时存在反射光和散射光。当光伏板表面积灰越多，散射光越强，反射光越弱，测量与激光束同侧的散射光光强，通过定标计算，即可得到光伏板的清洁度。根据可得，所述的散射光越强I(vxy)越小则清洁度Sa越高，即光伏板表面积灰越少。2.根据权利要求1所述的光伏板清洁度检测方法的配套装置，包括清洁度传感器和信号处理装置，所述的清洁度传感器包括激光器(2)、调制装置(1)、会聚透镜(3)以及探测器(4)，其特征在于：所述的激光器(2)受调制装置(1)的控制发出脉冲激光束，脉冲激光束照射到光伏板表面，经光伏板散射形成的散射光由会聚透镜(3)会聚于透镜后焦平面的探测器(4)上，由探测器(4)将光信号转换为电信号。3.根据权利要求2所述的一种光伏板清洁度检测装置，其特征在于：所述的信号处理装置包括直流稳压电源、信号处理电路、微...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军松，陈华才，毛拾文，朱周洪，于朝凯，周晓明，肖燕，胡军奇，
申请(专利权)人：杭州中自华内光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33