[发明专利]利用人工光源调整曲面定日镜面型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定日镜面型调整方法，特别涉及利用人工光源调整曲面定日镜面型的方法。

背景技术

塔式太阳能热发电站用定日镜是一种高精度日光反射定位装置。焦距较大的定日镜精度对定日镜光学误差相当敏感。曲面定日镜根据其外形大小的不同，可以仅由单面反光镜构成，也可以采用多面反光镜拼接而成。无论采用哪种形式，构成定日镜的反光镜都称为子镜。子镜角度的偏差会使定日镜整体面型偏离设计值，从而引起反射光线的偏转，无法到达设计位置。因此在定日镜面型调整中，子镜角度调整至关重要。常用的定日镜面型调整方法是使定日镜处于自动跟踪太阳能状态，然后调节各个子镜角度，使其反射的太阳光至靶面预定位置。该方法受制于太阳辐射条件，当太阳高度角低、直射辐射差时，接收屏上的光斑模糊且亮度低，使得调整精度下降。

发明内容

本发明的目的是克服现有调整技术受太阳光直射辐射强度限制较大的缺点，提供一种利用人工光源调整曲面定日镜面型的方法。

本发明利用沿曲面上任意一点法线方向入射到该点的入射光线，其反射光线沿原路返回的性质，在待调子镜面几何中心点的法线上选定某一位置放置人工光源，该光源发出的光线入射到待调子镜面几何中心点上，调整待调子镜面方向，使其几何中心点处的反射光线原路返回，则子镜面角度调整完毕。因球面具有其上各点法线通过球心的特殊几何性质，故将球面和其它曲面的调整方法分别描述：

一.球面定日镜面型调整方法的步骤如下：

1、根据球面镜的方程，计算需要调整的子镜面的几何中心点位置。

具体计算方法如下：

以球面定日镜整体镜面的几何中心点为坐标原点、以正北向为x轴、垂直地面向上为y轴、正东向为z轴，建立坐标系，此坐标系称为镜面坐标系。

假定定日镜反射面为半径R＝600m的球面，定日镜镜面面向正东，则此时球面镜的方程为z=R-R2-x2-y2.]]>假定定日镜采光口为10×10m的正方形，由4个子镜组成。将R＝600m代入定日镜球面方程。可得镜面坐标系下四个子镜面几何中心点坐标分别为(2.5，2.5，0.0104)、(2.5，-2.5，0.0104)、(-2.5，2.5，0.0104)、(-2.5，-2.5，0.0104)；此时球心坐标为(0，0，600)。

2、将子镜面几何中心点调整到上述步骤1计算得到的位置。

具体调整方法如下：

第一，以具有三维坐标定位测试功能的测量仪器(如全站仪，测距仪等)的测试标准点为原点、以正北向为x轴、垂直地面向上为y轴、正东向为z轴，建立坐标系，此坐标系称为测量仪器坐标系。

第二，通过该仪器测得镜面坐标系原点在测量仪器坐标系下的坐标为(a，b，c)，单位为m。此时，球面定日镜球心在测试仪器坐标系下的坐标位置为(a，b，600+c)，单位为m。

第三，根据坐标变换，将镜面坐标系下各子镜面几何中心点的位置坐标变换为在测试仪器坐标系下的位置坐标。上例中的四个子镜面几何中心点位置坐标在测试仪器坐标系下的位置坐标为(2.5+a，2.5+b，0.0104+c)、(2.5+a，-2.5+b，0.0104+c)、(-2.5+a，2.5+b，0.0104+c)、(-2.5+a，-2.5+b，0.0104+c)，单位为m。

第四，调整子镜面几何中心点位置，直至通过测距仪测量，其坐标位置与第三步中的计算结果相一致，然后将球面定日镜子镜面几何中心点位置锁定。在实际操作过程中，子镜面几何中心点位置的安装不可避免的会引入误差。子镜面几何中心点在xyz三个方向允许分别引入10cm以内的误差。

3、在球心处放置人工光源，调整子镜面角度。

具体调整方法如下：

第一，利用坐标变换计算球心位置。

上例中，球面镜球心在测试仪器坐标系下的位置坐标为(a，b，600+c)，单位为m。

第二，在球心处放置一个人工光源。