[发明专利]一种聚光倍率测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试装置，尤其涉及一种透镜聚光性能测试装置。

背景技术

太阳能利用主要基于光伏效应和光热效应，目前，太阳能光伏效应被广泛应用于太阳能发电，而对于太阳能光伏系统，其中聚光系统的使用能够大大提高太阳能的利用率。人们对聚光系统的性能要求越来越高，对聚光系统光学、电学等性能的测试显得尤为重要。传统的聚光倍率测试方法主要采用比较聚光前后光斑的大小来确定，但这种方法有两个难点，其一是准平行光的夹角仅为0.2°，难以模拟，光源系统难以获得；其二是光斑的大小受诸多因素的影响，最重要的有激光模式、衍射和球差，因此准确判定光斑大小难度高。

发明内容

本发明的目的是提供一种以能量的方法来测试聚光倍率的装置，即将聚光前后的光强信号转换成电信号来比较获得聚光倍率，该装置结构简单、测试方便，在室内便可对聚光系统的聚光倍率进行测试。

本发明解决问题的技术方案为：一种聚光倍率测试装置，其特征在于该装置包括：光源、扩束系统、斩波器、聚光透镜、硅光电池、信号采集系统、信号处理系统、步进电机、导轨、底座等，导轨，步进电机位于底座上，光源、扩束系统、斩波器、聚光透镜、硅光电池位于导轨上，步进电机通过导轨调节聚光透镜和硅光电池水平位置，硅光电池与信号采集系统连接，信号采集系统与信号处理系统连接。

所述的光源采用是激光光源或白光LED光源，可模拟太阳光。

所述的扩束系统使用二级扩束，得到焦斑直径较大的平行光，以测试不同聚光倍率的聚光镜。

所述的光源、扩束系统、斩波器、聚光透镜、硅光电池可根据需要调节方向、位置，可拆卸。

所述的信号采集系统由硅光电池，NI数据采集卡构成，硅光电池采集光强信号并转变成电信号输出到NI数据采集卡，NI数据采集卡将信号传送到信号处理系统。

所述的信号处理系统采用LabVIEW程序语言编程处理数据。首先将采集得到的信号进行放大和窗口函数滤波处理，再通过计算聚光前后的电流信号数值大小，输出实时聚光倍数测量值。

图1是该聚光倍率测试装置的系统框图。

图2是该聚光倍率测试装置的结构示意图。图中1为光源，2为斩波器，3为扩束系统，4为聚光透镜，51、52为硅光电池，6为底座，7为水平导轨，8为垂直导轨，9为垂直导轨，101、102为步进电机，11为数据采集线。

图3是该聚光倍率测试装置中信号采集系统的构成框图。

图4是该聚光倍率测试装置的底座几何关系示意图。图中1为光源，2为斩波器，3为扩束系统，4为聚光透镜，51、52为硅光电池。

图5是该聚光倍率测试装置中聚光透镜和硅光电池52的控制电路。图中P1、P2为步进电机驱动，U1、U2分别为P1、P2的控制电路，S1、S2、S3、S4、S5为开关。

图6是该聚光倍率测试装置中扩束系统的结构原理图。

图7是该聚光倍率测试装置中信号处理系统中采集数据示意图，图7a为聚光后光强信号采集过程，图7b为采集得到的矩阵数据。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

图1中，光源发出光束，连续光束通过斩波器形成脉冲光束，通过扩束系统得到焦斑直径较大的平行光，脉冲光束经过聚光透镜，硅光电池扫描，采集信号转变为电信号输出到NI数据采集卡，聚光透镜每在轨道上滑动一个扫描点，硅光电池匀速滑动过整个轨道，由单片机控制的两个步进电机控制其运动，按照预定的采样频率采集信号，直到聚光透镜逐点滑动过整个轨道后，通过NI数据采集卡将采集到的电信号传送到PC，得到聚光后光强信号。信号处理系统Labview通过将电信号进行放大、滤波，将聚光前后电信号强度进行比较，显示输出实时测试结果，得到聚光透镜的聚光倍率。信号处理系统Labview通过将电信号进行放大、滤波，将聚光前后电信号强度进行比较，显示输出实时测试结果，得到聚光透镜的聚光倍率。