[发明专利]一种碟式Stirling太阳能聚光质量检测方法

摘要

一种碟式Stirling太阳能聚光质量检测方法，包括以下步骤：1)以分段拟合的方式对相机像素响应进行校准；2)拍摄碟面汇聚阳光产生的光斑图像；3)根据拟合的相机响应曲线对图像进行校准；4)估算光斑的照度分布；5)估算光斑的能量密度分布；6)根据聚光的效率、光斑的形状、大小和分布均匀性判断光斑的质量，在加热头区域内，各像素位置上对应的辐射功率与区域内平均功率的差值不能过大，当其大于设定阈值时，则认为能量分布不均匀。本发明提供了一种有效检测碟式Stirling太阳能聚光质量、安全性高、可信性较高的碟式Stirling太阳能聚光质量检测方法。

主权项

1.一种碟式Stirling太阳能聚光质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：1)以分段拟合的方式对相机像素响应进行校准校准的设备为一台可由电脑控制亮度的LCD显示屏和相机，LCD屏幕显示的亮度与电脑的控制量间存在线性关系，校准过程为：电脑将屏幕的亮度分为256个梯度，并分别显示出来，操作人员设置相机参数与拍摄光斑图像时的参数一致后，拍摄每个梯度屏幕亮度图像；之后，将相机拍摄的图像亮度与电脑控制屏幕显示的亮度绘制成曲线，并在拐点处将其分为三段，然后分别以高阶方程对其进行拟合，至此完成了相机响应曲线的拟合；2)拍摄碟面汇聚阳光产生的光斑图像；3)根据拟合的相机响应曲线对图像进行校准在得到光斑图像后，根据步骤1)中得到的相机响应曲线，将图像中的像素值映射到对应的亮度值上，即得到了新的光斑亮度分布图，此校准后的图片用于物体表面照度的估算；4)估算光斑的照度分布光斑图片经相机响应校准后得到光斑亮度分布图片，亮度图中像素值与光斑表面辐照度成线性关系，设图片某处亮度值为i,其对应的光斑上的辐照度为I，则：I＝n×i其中，n为比例系数；5)估算光斑的能量密度分布由物体表面辐射强度与辐照度的转化关系可知，设辐射强度为则其中，m为常数；设碟面单位面积上反射的太阳辐射强度为1000kW·m^‑2；又因为碟面覆盖的总面积已知，所以计算出其反射的总辐射功率为M，则光斑上单个像素区域内的功率θ表示为：其中，i表示校准后的图片像素亮度；至此，光斑图像转化为功率分布图像；6)根据聚光的效率、光斑的形状、大小和分布均匀性判断光斑的质量辐射功率分布图中，加热头区域内的辐射为有效辐射，其占总辐射量的比例，这里称之为碟面的聚光效率；辐射功率分布图的形状应与发动机加热头形状相似，过大或者过小都将影响聚光效率；在加热头区域内，各像素位置上对应的辐射功率与区域内平均功率的差值不能过大，当其大于设定阈值时，则认为能量分布不均匀。