用于线性菲涅尔式聚光系统的复合抛物面聚光器

为了分析复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Collector,CPC)的几何光学效率及影响因素,为线性菲涅尔式聚光系统的优化设计和实际应用提供理论依据。根据用于线性菲涅尔式聚光系统的CPC特点,在Matlab软件中建立模型并进行光线跟踪计算其几何光学效率。利用TracePro软件对几何光学效率模型进行验证。最后,采用该模型分析吸热管外径公差、吸热管位置偏移和线型误差对CPC几何光学效率的影响。结果表明:间隙为32.5mm、接收半角为55°、截取比为0.3的CPC配合外径为70mm的吸热管,当吸热管外径公差小于-0.4mm、水平方向存在偏移、垂直方向存在正偏移或线型轮廓增大等因素时,其平均几何光学效率迅速减小。实际应用中应尽可能避免以上因素,或者设计时减小CPC入射角的范围,从而降低对CPC平均几何光学效率的影响。     

线性菲涅尔聚光控制系统设计

设计了针对线性菲涅尔聚光集热单元的控制系统,自动接收GPS信号计算太阳位置及太阳倾角,采用太阳视日运动轨迹跟踪方法,比较当前倾角与理论倾角的偏差,结合极限角度,驱动反射镜自动追踪太阳位置。设计了性能可靠的电机驱动电路和抗干扰能力强且符合ESD防护的RS485及RS232通信电路。经验证,控制系统具有稳定、高效、精确的优点,有助于提升线性菲涅尔系统的集热效率。     

皇明屋顶式太阳能中高温蒸汽系统试机成功

可应用于工业领域的屋顶式太阳能中高温蒸汽系统，在山东德州皇明中国太阳谷试机成功。该系统采用皇明研发的“线性菲涅尔反射”聚光集热技术，可提供100℃～250℃的工业用热，该技术也成功应用于高温热发电领域。     

基于成像式照度探测的菲涅尔光学助降系统检测方法研究

为了解决菲涅尔光学助降系统(FLOLS)的检测问题,文中根据FLOLS检测应满足的技术指标,提出了一种基于成像式照度探测法的菲涅尔灯发光强度测量方案,并根据分析设计研制了成像式照度探测装置。通过试验,结果表明该装置可远距离对大口径、大发光角度的菲涅尔灯进行发光强度的探测,满足菲涅尔光学助降系统检测装置测量的要求。     

大视场菲涅尔透镜的聚光效率模拟和分析

大视场菲涅尔聚焦透镜在180°的范围内各个视场下均能实现较理想的聚焦。根据现有的大视场菲涅尔聚焦透镜的设计结果,利用Zemax软件在非序列环境下自定义面型的功能对该设计进行模拟分析。模拟菲涅尔透镜在不同方向的平行光照射下的聚焦情况。通过对不同方向的光线照射下探测器接收到能量的情况进行分析,得到了相应的聚光效率,为设计的可行性提供了分析依据。     

蜂窝式阵列菲涅尔透镜的配光设计

单元结构、阵列排布和偏转控制是阵列菲涅尔透镜的三个重要因素。单元结构采用了棱镜加菲涅尔透镜结构,排布方式引入蜂窝式阵列,构成蜂窝式阵列菲涅尔透镜。该透镜可以将准直光源发出的光线投射到1m远、直径为30mm的圆形区域内并形成特定图形。通过调整菲涅尔透镜的各个独立环带的倾角,以及每个菲涅尔透镜的背侧光面倾角的优化,实现了一款蜂窝式阵列菲涅尔透镜的光学设计。通过光学仿真分析,结果表明该设计方法灵活可靠,光线控制效果良好,具有实现图像级配光的能力。     

基于菲涅尔透镜聚热器的太阳追踪系统设计

太阳光线经过聚焦菲涅尔透镜折射汇聚到焦点处,将太阳能转变为热能加以利用,为确保焦点温度恒定且位置相对固定,现设计了一种南北方向倾斜布置,东西方向自动追踪的太阳追踪系统,主要设计包括:支架安装位置及结构设计、追踪传感单元设计、控制电路设计和控制策略设计,该太阳追踪系统可保证平面点聚焦菲涅尔透镜能较好地进行太阳追踪。     

长江牌TFB型、TFB-1A型反射式投影器

该机主要用于285×285mm透明胶片的投影演示。采用了反射式投影系统,将光源和投影物镜置于工作台面的同一侧,大大缩短了光路的空间尺寸,整体体积大为缩小;采用折叠机构,便于携带。技术规格:投影系统:反射式投影系统,镜而菲涅尔透镜;光源:24V250W卤     

菲涅耳透镜的通光分析及设计方法探讨

研究了菲涅耳透镜成像质量差的原因,提出一种改进的方法,即改善轴外点的成像质量以增大菲涅耳透镜的视场。分析了三种常用的设计菲涅耳透镜的方法,用光学设计软件Zem ax模拟设计结果,对三种设计方法进行比较。得出结论:像面为曲面时可校正场曲;基面和底面为曲面的菲涅耳透镜与平面型菲涅尔透镜相比彗差较小。     

一种新型塔式太阳能热发电镜场系统

太阳能光热电站建设成本是制约其发展的重要因素,如何提高光热电站镜场系统的聚光效率、降低镜场系统建设成本是解决太阳能光热电站高建设成本的羹要途径西文中采用新型的太阳能热发电镜场系统,将原本安装在几十米高塔上的吸热器改为近地面安装,同时采用多模块设计,降低了镜场系统聚焦精度需求,减少了离塔建设投资,从而提高了电站安全性和经济性。     

全角度反射的多层介质膜系

在总结金属反射镜及多层介质反射镜的优缺点的基础上 ,按照一维光子晶体的设计思想 ,提出用λ/4膜系设计特定波长范围内的全偏振全角度反射镜的方法 ,给出了反射带中心波长、边缘波长及带宽的表达式 ,并对如何避免 Brewster窗作了定量分析。     

高精密滚转角测量干涉仪

现有的各种激光干涉仪可以方便地测量围绕垂直于直线位移方向的两个转角偏移,但是对于围绕运动轴的滚转角偏移,特别是对于大行程运动,缺乏有效的测量方法。针对各种高精密直线运动定位装置,设计一个新型的差分平面干涉仪,并采用一个楔面棱镜和楔面反射镜,组合成为一个几何空间对称四光路系统,构成新型的高精密滚转角激光干涉测量仪。它不需要与行程同长的大反射参考镜,但同样能实现高分辨率,而且简便实用,可以直接溯源米定义。试验证明,几何空间对称四光路滚转角干涉测量仪能够有效地排除其他自由度运动的干扰,利用它可以快速高效地测量各种精密直线位移运动的滚转角。使用普通的2π/360细分相位计,测量分辨率为1.1″,若使用2π/36 000的高精密细分相位计,滚转角的测量分辨率可达到0.01″。     

机载摆扫式光谱仪高转速三面摆镜设计与优化

为满足机载摆扫式光谱仪在25Hz扫描频率下工作的要求,设计了具有三面反射镜的摆镜结构。首先,计算镜面反射区域面积与旋转轴偏离量的关系,通过比较摆镜布置不同数目反射镜时的性能,设计了围绕旋转轴布置三面反射镜的摆镜结构形式,通过600r/min的转速即可完成每分钟1 800次的高频摆扫;同时采用匀速摆扫的运动方式,降低了摆镜的控制难度,提高了系统的稳定性。然后,采用拓扑优化、集成优化等方法对摆镜结构进行了优化,摆镜最终质量为5.28kg,轻量化率达到58%。最后,通过有限元仿真计算得到:摆镜在机载平台600r/min转速离心力与1 g重力的作用下,面型精度RMS值优于λ/20,基频达到1 199Hz,具有较高的力学稳定性,满足机载摆扫式光谱仪的高扫描频率要求。     

Light transport in single-crystal scintillation detectors in SEM

A Monte Carlo simulation method was developed to determine the efficiency of photon transport through a modified rotationally symmetric Everhart-Thornley detector. The method makes use of the random generation of photon emission from a luminescent centre and describes the trajectory of photons and the efficiency of their transport toward the photocathode of the photomultiplier tube. The model includes photon generation in a point source, mirror reflection by a metal-coated surface, Fresnel reflection by a metal-uncoated surface, Fresnel passage through the boundary of different materials, diffusion reflection, and passage through a matted surface and optical absorption in material. For the simulation, an IBM-PC-compatible program was written and applied to detection systems with disc, conical, and hemispherical YAG:Ce single-crystal scintillators with cylindrical or tapered light guides or without any light guide. The model was verified by measuring the efficiency of detection systems excited by the primary electron beam in the line-scan SEM mode.     

光电跟踪系统Φ1000mm主镜的装调

1 000mm口径主镜的光机装调质量直接影响望远镜光学系统的成像效果。为了改善大口径光电跟踪系统的成像质量,本文对主镜的装调技术进行了研究。首先,对影响主镜面形精度的误差进行分配;其次,结合具体的主镜支撑结构的形式,采用典型装调方法对800mm口径主镜进行详细的装调研究,实时测得主镜的面形精度;最后,综合分析产生装调误差的来源,提出了一种加工、检测、装调一体化的高精度装调方法。该方法使得1 000mm主镜在装调后的面形精度波像差RMS值达到了λ/40,在提高装调质量的情况下显著提高了装调效率。     

小管道超声在役检测的聚焦超声场研究

引入扫描带重叠系数的概念,建立了多探头阵列式、多探头旋转式和单探头旋转反射镜式检测头的不漏检条件;深入 分析了小管道液浸超声检测时的聚焦超声场,建立了相应的数学模型;在此基础上,提出了检测头型式及聚焦探头参数的选 择原则;建立了小管道液浸超声检测的室内测试系统。试验表明,在适当的采样率和系统增益的情况下,单探头反射镜式检测 头可用于小管道的超声在役检测。     

基于CFD方法的高线速度齿轮最优喷嘴布置角度设计

齿轮喷油润滑系统润滑效率与喷嘴布置角度、喷油速度等参数有关,但目前的喷嘴布置角度多数采用经验设计,缺乏精确性且时间成本高。针对高线速度齿轮的喷油润滑问题,基于CFD（计算流体力学）方法建立高线速度直齿轮的喷油润滑流体计算模型,对喷油润滑中齿轮旋转产生的气流干涉问题进行分析;通过流场流线图确定最优喷嘴角度:绕入啮合区气流与齿面首个接触点向小齿轮的偏转角度,并研究齿轮传动比和转速等参数对喷嘴角度布置的影响。结果表明：齿轮旋转产生的气流干涉会形成进入啮合区的气流,沿该气流方向布置喷嘴角度相比传统布置方式润滑效率提升了24.4%,齿轮周围气流流动状况和最优喷嘴角度只与齿轮几何结构有关,与工况参数设置无关。     

Three-degree-of-freedom Parallel Manipulator to Track the Sun for Concentrated Solar Power Systems

In concentrated solar power(CSP) generating stations, incident solar energy is reflected from a large number of mirrors or heliostats to a faraway receiver. In typical CSP installations, the mirror nee...     

一种立方棱镜带通滤光片的设计

提出了低偏振分离的立方棱镜带通滤光片的设计方法。为减小光在立方棱镜中s、p偏振光的偏振分离,采用三种材料来构成带通滤光片的反射镜,并采用不同折射率排列的反射镜结构构成嵌入式的多个带通滤光片,既提高了s、p偏振光的通带透射率,又减小了s、p偏振光在通带中的偏振分离和偏振位相差。通过改变反射镜的基本周期数和滤光片的周期数,可以调节滤光片的通带宽度和截止度,经膜厚优化,得到满意的设计结果。     

星载差分吸收光谱仪摆镜控制系统设计

针对差分吸收光谱仪搭载于地球同步轨道卫星时对地成像的要求,设计了一种扫描摆镜转动控制系统。从摆镜控制结构设计、控制电路设计两个方面阐述了摆镜系统的方案。摆镜系统受载荷主控器控制,接收控制指令并回传当前摆镜位置状态,通过LMD18200驱动芯片进行功率输出,由步进电机和谐波减速器构成的驱动器驱动摆镜转动,编码器读取摆镜角度信息。给出了PWM(Pulse Width Modulation)波占空比的测定办法,并提出通过回转到成像起始点之前的方式,消除回程误差对成像区域步距不确定性的影响。实验结果表明该系统的步距角均值偏差小于1″,最大偏差小于5″,标准偏差小于2″。该光谱仪摆镜控制系统满足步距精度指标要求。