專利名稱：手動調(diào)整方位角的太陽光照模擬裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽跟蹤器檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及手動調(diào)整太陽光方位角的太陽光照模擬裝置和方法。
背景技術(shù)：
太陽跟蹤裝置可自動尋日，在氣象監(jiān)測領(lǐng)域，保證太陽直接輻射、總輻射等測量儀器的主光軸對準(zhǔn)太陽。另外，太陽跟蹤裝置可提高太陽能發(fā)電裝置接收到的能流密度，廣泛用于太陽能發(fā)電領(lǐng)域。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了許多可自動尋日的太陽跟蹤裝置或太陽跟蹤器。大部分太陽跟蹤裝置利用光電二極管、硅光電池、CCD成像器件等光電傳感器來測量太陽指向偏差，以閉環(huán)的方式自動跟蹤太陽。為了調(diào)試、試驗、檢測以閉環(huán)方式工作的太陽跟蹤設(shè)備
需要太陽光照環(huán)境。利用自然的太陽光照環(huán)境來調(diào)試、試驗、檢測太陽跟蹤設(shè)備，優(yōu)點是費用較低，但自然光照條件受地理位置、氣候因素、環(huán)境因素的廣泛影響和制約。為此，需要太陽光照模擬裝置來建立太陽光照環(huán)境。為了模擬出接近真實的太陽光照條件，開發(fā)人員常常需要兩套分立的太陽光照模擬裝置，包括(I)方位角可調(diào)(維持高度角不變)的太陽光照模擬裝置；(2)高度角可調(diào)(維持方位角不變)的太陽光照模擬裝置。如圖I的所示，太陽光方位角和高度角的定義如下太陽方位角指太陽光線在地平面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇€的夾角，可近似地看作是豎立在地面上的直線在陽光下的陰影與正北方的夾角。太陽高度角指某地太陽光線與該地作垂直于地心的地表切線的夾角。申請?zhí)枮?01020564644.0，發(fā)明名稱為“智能型人造太陽實驗系統(tǒng)”的專利文件，公開了獲取變方位角模擬太陽光的思路是調(diào)整太陽模擬器或光源的姿態(tài)，例如改變氙燈或太陽模擬器出口元件(對應(yīng)太陽模擬器，為準(zhǔn)直鏡)的俯仰角和方位角。但這種運動氙燈或太陽模擬器的方法，會產(chǎn)生一系列的問題，其模擬出的太陽光輻照度、發(fā)散角、均勻度、穩(wěn)定度等各項指標(biāo)較差，難以滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)模擬出的太陽光輻照度、發(fā)散角、均勻度、穩(wěn)定度各項指標(biāo)較差的問題，本發(fā)明提出了手動調(diào)整方位角的太陽光照模擬裝置和方法。采用本發(fā)明建立的太陽光照環(huán)境直觀明顯，接近真實的太陽光照條件。本發(fā)明的技術(shù)方案是手動調(diào)整方位角的太陽光照模擬裝置，該裝置包括小型太陽模擬器，還包括平面反射鏡、平面反射鏡傾角測量裝置、平面反射鏡方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、移動平臺、位移運動導(dǎo)軌、位移測量裝置、高度調(diào)整裝置；高度調(diào)整裝置與平面反射鏡連接，平面反射鏡傾角測量裝置與平面反射鏡方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，平面反射鏡通過旋轉(zhuǎn)軸與平面反射鏡方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，且固定在移動平臺的上方，移動平臺設(shè)置在位移運動導(dǎo)軌上，位移測量裝置與位移運動導(dǎo)軌相連接。手動調(diào)整方位角的太陽光照模擬方法，包括下列的步驟步驟一調(diào)整小型太陽模擬器出射光束的方向，并通過高度調(diào)整裝置來調(diào)節(jié)平面反射鏡的高度，使小型太陽模擬器的出射光線方向CD平行于地平面，小型太陽模擬器的出射光主光軸穿過平面反射鏡的中心；步驟二 測量小型太陽模擬器的出射光主光軸到待測裝置特定元件表面的最短垂直距離d ；步驟三手動調(diào)整移動平臺，使移動平臺沿著CD方向在位移運動導(dǎo)軌上做直線運動，通過位移測量裝置，獲取平面反射鏡位移測量值I ;步驟四手動調(diào)整平面反射鏡方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使得平面反射鏡繞其軸線AB旋轉(zhuǎn)，AB垂直于地平面，根據(jù)平面反射鏡傾角測量裝置的測量值，使平面反射鏡I與鉛垂面的夾角P滿足
TTd
權(quán)利要求
1.手動調(diào)整方位角的太陽光照模擬裝置，該裝置包括小型太陽模擬器(7)，其特征在于，還包括平面反射鏡(I)、平面反射鏡傾角測量裝置(2)、平面反射鏡方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)、移動平臺(4)、位移運動導(dǎo)軌(5)、位移測量裝置(6)、高度調(diào)整裝置(8);高度調(diào)整裝置(8)與平面反射鏡(I)連接，平面反射鏡傾角測量裝置(2)與平面反射鏡方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)連接，平面反射鏡(I)通過旋轉(zhuǎn)軸與平面反射鏡方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)連接，且固定在移動平臺(4)的上方，移動平臺(4)設(shè)置在位移運動導(dǎo)軌(5)上，位移測量裝置(6)與位移運動導(dǎo)軌(5)相連接。
2.手動調(diào)整方位角的太陽光照模擬方法，其特征在于，包括下列的步驟 步驟一調(diào)整小型太陽模擬器(7)出射光束的方向，并通過高度調(diào)整裝置(8)來調(diào)節(jié)平面反射鏡(I)的高度，使小型太陽模擬器(7)的出射光線方向CD平行于地平面，小型太陽模擬器(7)的出射光主光軸穿過平面反射鏡(I)的中心； 步驟ニ 測量小型太陽模擬器(7)的出射光主光軸到待測裝置特定元件表面的最短垂直距離d ； 步驟三手動調(diào)整移動平臺(4)，使移動平臺(4)沿著CD方向在位移運動導(dǎo)軌(5)上做直線運動，通過位移測量裝置(6)，獲取平面反射鏡(I)位移測量值y ； 步驟四手動調(diào)整平面反射鏡方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)，使得平面反射鏡(I)繞其軸線AB旋轉(zhuǎn)，AB垂直于地平面，根據(jù)平面反射鏡傾角測量裝置(2)的測量值，使平面反射鏡I與鉛垂面的夾角P滿足
全文摘要
手動調(diào)整太陽光方位角的太陽光照模擬裝置和方法，屬于太陽跟蹤器檢測技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明的裝置高度調(diào)整裝置與平面反射鏡連接，平面反射鏡傾角測量裝置與平面反射鏡方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，平面反射鏡通過旋轉(zhuǎn)軸與平面反射鏡方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，且固定在移動平臺的上方，移動平臺設(shè)置在位移運動導(dǎo)軌上，位移測量裝置與位移運動導(dǎo)軌相連接；本發(fā)明的方法是將光線對準(zhǔn)平面反射鏡；測量小型太陽模擬器的出射光主光軸到待測裝置特定元件表面的最短垂直距離d；根據(jù)平面反射鏡位移測量值y，平面反射鏡與鉛垂面的夾角β滿足即可得出模擬太陽光的方位角γ為；由此實現(xiàn)手動調(diào)整太陽光方位角的太陽光照模擬。
文檔編號G05D3/00GK102789237SQ201210280919
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者葉新, 方偉, 王玉鵬, 王紅睿 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所