一种用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器制造技术

一种用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，属于太阳能光热发电器件检测设备技术领域，用于太阳能光热发电实验。其技术方案是：光学装置的支撑机构和旋转机构相连接，模拟灯单元安装在旋转机构上，夹持装置位于光学装置的前方，光学装置的模拟灯单元与夹持装置的夹持待测样品的夹具相对，检测装置的检测部件与夹持装置夹持的待测样品相对，控制装置通过电缆与光学装置、夹持装置、检测装置分别连接，冷却装置位于光学装置的一侧，冷却装置与光学装置的模拟灯单元相连接。本发明专利技术具有广泛的适应性，可以应用于不同形式的太阳能光热发电实验，可以实现光斑自动对焦和连续调整光斑的大小，满足太阳能光热发电领域的太阳能光热发电实验的需要。

Solar simulator for solar thermal power generation experiment

The utility model relates to a solar simulator used for solar thermal electricity generation experiment, which belongs to the technical field of the solar energy light and heat electricity detecting device. The technical scheme is: connecting the supporting mechanism of optical device and a rotating mechanism, simulation of the lamp unit arranged on the rotating mechanism, the clamping device is located in front of the optical device, optical device and analog lamp unit clamping device for clamping fixture of the sample relative detection part detecting device and clamping device for clamping the sample to be measured relative to the control device are respectively connected by cables and optical device, clamping device, detection device, cooling device located in the side of the optical device, analog lamp unit cooling device and optical device connected. The invention has the advantages of wide adaptability, solar thermal power generation experiment can be applied in different forms, can realize the automatic focusing spot and continuous adjustment of spot size, to meet the needs of solar thermal power generation experimental solar thermal power generation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用气体放电灯模拟太阳光谱的太阳模拟器，属于太阳能光热发电器件检测设备

技术介绍
随着经济的发展，能源问题和环保问题更加突出，尤其是化石能源的的消耗越来越严重。因此，迫切需要一种新的能源和新技术来代替化石能源的消耗。太阳能在使用上具有普遍性、无污染性和可持续性，因此太阳能是非常好的代替化石能源的新能源。太阳能的使用主要集中在太阳能光热发电和光伏发电两种领域。太阳模拟技术是随着航空航天技术而兴起的一种新技术，太阳模拟器是在室内模拟太阳光辐照的特性的一种实验或定标设备。太阳模拟器最开始主要用于航空航天领域，随着太阳模拟器技术的发展，太阳模拟器已经开始应用在太阳能光伏发电、生物科学、建筑遮阳产品领域。目前，针对太阳能光热发电领域的太阳模拟器分别针对太阳能光热发电三种发电方式，且数量极少。这些太阳模拟器的设计的局限性很大，只能针对太阳能光热发电三种发电方式中的一种，而不能通用，因此限制了现有太阳模拟器使用范围。同时，现有的太阳模拟器的手工对焦困难、光斑大小不能连续可调，使得太阳模拟器的操作难度较大，使用效果受到影响。因此，现有的太阳模拟器不能满足太阳能光热发电领域的太阳能光热发电实验的需要，非常有必要研制新的多功能、通用型的太阳模拟器。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，这种太阳模拟器可以适应太阳能光热发电的三种发电方式，可以实现光斑自动对焦和连续调整光斑的大小。解决上述技术问题的技术方案是：一种用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，它包括光学装置、夹持装置、检测装置、控制装置、冷却装置，光学装置中有支撑机构、旋转机构和模拟灯单元，支撑机构和旋转机构相连接，模拟灯单元安装在旋转机构上，夹持装置位于光学装置的前方，光学装置的模拟灯单元与夹持装置的夹持待测样品的夹具相对，检测装置的检测部件与夹持装置夹持的待测样品相对，控制装置通过电缆与光学装置、夹持装置、检测装置分别连接，冷却装置位于光学装置的一侧，冷却装置与光学装置的模拟灯单元相连接。上述用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，所述光学装置的支撑机构和旋转机构包括底座、光学面包板、灯柱旋转台、灯柱、模拟灯单元旋转台、模拟灯单元平移组件，底座为方管固定焊接的框架，光学面包板与底座框架平面由螺栓连接，灯柱旋转台与光学面包板由螺栓连接，灯柱垂直放置，灯柱的下端与灯柱旋转台由螺栓相连接，模拟灯单元旋转台由螺栓固定连接在灯柱的侧壁上，模拟灯单元旋转台的台面位于垂直方向，模拟灯单元平移组件的下端连接在模拟灯单元旋转台的台面上，模拟灯单元安装在模拟灯单元平移组件上。上述用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，所述灯柱旋转台、灯柱至少为3个，多个灯柱旋转台在光学面包板上表面呈半圆弧形排列分布，每个灯柱上至少有3个模拟灯单元旋转台、3个模拟灯单元平移组件和3个模拟灯单元，多个灯柱上的模拟灯单元旋转台、模拟灯单元平移组件和模拟灯单元在相同的水平面上分别排列为若干排。上述用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，所述模拟灯单元包括聚光镜支架、调灯机构支架、三维调灯机构、氙灯固定块、氙灯、椭球聚光镜、压块，调灯机构支架为“几”字形结构，调灯机构支架分别与聚光镜支架、三维调灯机构通过螺栓相连接，氙灯固定块呈“凸”型结构，氙灯固定块与三维调灯机构通过螺栓相连接，氙灯固定块的凸出部分加工有容纳氙灯的阶梯光孔，氙灯与氙灯固定块阶梯光孔通过螺母拧紧固定，压块为阶梯型平板，压块一端与聚光镜支架螺栓连接，压块另一端与椭球聚光镜接触，压块将椭球聚光镜固定在聚光镜支架上，氙灯的阴极斑位于椭球聚光镜第一焦点位置。上述用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，所述聚光镜支架包括支架平板、聚光镜安装板、直角固定块，聚光镜支架由支架平板和聚光镜安装板组成“L”型结构，支架平板水平放置，聚光镜安装板通过直角固定块连接在支架平板的一端，聚光镜安装板的的板面上有圆孔，圆孔的直径与椭球聚光镜的外径相匹配，圆孔的圆周加工有阶梯边缘，椭球聚光镜圆周边缘与聚光镜安装板的圆孔的阶梯边缘相贴合。上述用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，所述模拟灯单元还包括通风口支架、分风管，通风口支架呈“L”型，通风口支架的短边与三维调灯机构通过螺栓相连接，通风软管与通风口支架的长边连接固定，通风软管的前端与分风管胶接，分风管由中间圆管与4个弧形圆管组成，分风管的出风口与氙灯泡壳相对。上述用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，所述夹持装置包括运动台支架、三维运动台、夹具，运动台支架为方管焊接框架，三维运动台为三维电动运动台，三维运动台与运动台支架固定连接，夹具通过螺栓与三维运动台相连接，夹具由夹具支板和两块陶瓷隔热板组成，夹具支板为“L”型平板，夹具支板的短边与三维运动台为螺栓连接，两块陶瓷隔热板呈圆形中孔结构，两块陶瓷隔热板平行相对，两块陶瓷隔热板位于垂直方向，两块陶瓷隔热板通过螺栓与夹具支板的长边相连接，待测样品置于两块隔热陶瓷板中间由两块陶瓷隔热板夹紧。上述用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，所述检测装置为红外热像仪，红外热像仪的检测头与夹持装置的待测样品相对，红外热像仪的信号输出电缆与控制装置相连接。上述用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，所述控制装置包括可编程序控制器（PLC）、计算机，光学装置、夹持装置与可编程序控制器（PLC）通过线缆连接，检测装置通过电缆与计算机相连接,可编程序控制器（PLC）与计算机通过线缆连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术是一种用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，具有广泛的适应性，可以应用于不同形式的太阳能光热发电实验。本专利技术采用无水冷却装置，可以防止氙灯温度过高而损坏，具有结构简单、成本低的优点；采用三维调灯机构，可以使氙灯的阴极斑与椭球聚光镜第一焦点重合；采用三维运动台，可以使待测待测样品进行三维移动，有利于检测操作；采用检测装置与控制装置连接，控制装置与光学装置连接，可以自动形成实验所需光斑的点聚焦、线聚焦以及面聚焦；采用多个线性模组，可以使光斑的大小连续可调。本专利技术是一种多功能、通用型的新型太阳模拟器，可以实现光斑自动对焦和连续调整光斑的大小，满足太阳能光热发电领域的太阳能光热发电实验的需要，为太阳能应用的发展提供了有力的科技支持，具有显著的社会效益。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是冷却装置结构示意图；图3是光学装置结构示意图；图4是模拟灯单元结构示意图；图5是图4的轴测视图；图6是氙灯结构示意图；图7是夹持装置结构示意图；图8是夹具结构示意图。图中标记如下：冷却装置1、通风软管2、光学装置3、夹持装置4、检测装置5、控制装置6、计算机7、可编程序控制器8、风机架9、风机10、压力传感器11、流量传感器12、温度传感器13、通风管14、底座15、光学面包板16、模拟灯单元平移组件17、模拟灯单元旋转台18、模拟灯单元19、灯柱20、灯柱旋转台21、调灯机构支架22、三维调灯机构23、通风口支架24、分风管25、氙灯固定块26、聚光镜支架27、椭球聚光镜28、聚光镜安装板29、压块30、直角固定块31、支架平板32、氙灯33、待测样品34、夹具35、三维运动台36、运动台支架37、陶瓷隔热板38、夹具支板39。具体实施方式本专利技术包括光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，其特征在于：它包括光学装置（3）、夹持装置（4）、检测装置（5）、控制装置（6）、冷却装置（1），光学装置（3）中有支撑机构、旋转机构和模拟灯单元（19），支撑机构和旋转机构相连接，模拟灯单元（19）安装在旋转机构上，夹持装置（4）位于光学装置（3）的前方，光学装置（3）的模拟灯单元（19）与夹持装置（4）的夹持待测样品（34）的夹具（35）相对，检测装置（5）的检测部件与夹持装置（4）夹持的待测样品（34）相对，控制装置（6）通过电缆与光学装置（3）、夹持装置（4）、检测装置（5）分别连接，冷却装置（1）位于光学装置（3）的一侧，冷却装置（1）与光学装置（3）的模拟灯单元（19）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，其特征在于：它包括光学装置（3）、夹持装置（4）、检测装置（5）、控制装置（6）、冷却装置（1），光学装置（3）中有支撑机构、旋转机构和模拟灯单元（19），支撑机构和旋转机构相连接，模拟灯单元（19）安装在旋转机构上，夹持装置（4）位于光学装置（3）的前方，光学装置（3）的模拟灯单元（19）与夹持装置（4）的夹持待测样品（34）的夹具（35）相对，检测装置（5）的检测部件与夹持装置（4）夹持的待测样品（34）相对，控制装置（6）通过电缆与光学装置（3）、夹持装置（4）、检测装置（5）分别连接，冷却装置（1）位于光学装置（3）的一侧，冷却装置（1）与光学装置（3）的模拟灯单元（19）相连接。2.根据权利要求1所述的用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，其特征在于：所述光学装置（3）的支撑机构和旋转机构包括底座（15）、光学面包板（16）、灯柱旋转台（21）、灯柱（20）、模拟灯单元旋转台（18）、模拟灯单元平移组件（17），底座（15）为方管固定焊接的框架，光学面包板（16）与底座（15）框架平面由螺栓连接，灯柱旋转台（21）与光学面包板（16）由螺栓连接，灯柱（20）垂直放置，灯柱（20）的下端与灯柱旋转台（21）由螺栓相连接，模拟灯单元旋转台（18）由螺栓固定在连接在灯柱（20）的侧壁上，模拟灯单元旋转台（18）的台面位于垂直方向，模拟灯单元平移组件（17）的下端连接在模拟灯单元旋转台（18）的台面上，模拟灯单元（19）安装在模拟灯单元平移组件（17）上。3.根据权利要求2所述的用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，其特征在于：所述灯柱旋转台（21）、灯柱（20）至少为3个，多个灯柱旋转台（21）在光学面包板（16）上表面呈半圆弧形排列分布，每个灯柱（20）上至少有3个模拟灯单元旋转台（18）、3个模拟灯单元平移组件（17）和3个模拟灯单元（19），多个灯柱（20）上的模拟灯单元旋转台（18）、模拟灯单元平移组件（17）和模拟灯单元（19）在相同的水平面上分别排列为若干排。4.根据权利要求3所述的用于太阳能光热发电实验的太阳模拟器，其特征在于：所述模拟灯单元（19）包括聚光镜支架（27）、调灯机构支架（22）、三维调灯机构（23）、氙灯固定块（26）、氙灯（33）、椭球聚光镜（28）、压块（30），调灯机构支架（22）为“几”字形结构，调灯机构支架（22）分别与聚光镜支架（27）、三维调灯机构（23）通过螺栓相连接，氙灯固定块（26）呈“凸”型结构，氙灯固定块（26）与三维调灯机构（23）通过螺栓相连接，氙灯固定块（26）的凸出部分加工有容纳氙灯（33）的阶梯光孔，氙灯（33）与氙灯固定块（26）阶梯光孔通过螺母拧紧固定，压块（30）为阶梯型平板，压块（30...

【专利技术属性】
技术研发人员：张豪，张嘉钰，牛虎利，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北;13