[发明专利]手动调整方位角的太阳光照模拟装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳跟踪器检测技术领域，具体涉及手动调整太阳光方位角的太阳光照模拟装置和方法。

背景技术

太阳跟踪装置可自动寻日，在气象监测领域，保证太阳直接辐射、总辐射等测量仪器的主光轴对准太阳。另外，太阳跟踪装置可提高太阳能发电装置接收到的能流密度，广泛用于太阳能发电领域。目前，已经出现了许多可自动寻日的太阳跟踪装置或太阳跟踪器。大部分太阳跟踪装置利用光电二极管、硅光电池、CCD成像器件等光电传感器来测量太阳指向偏差，以闭环的方式自动跟踪太阳。为了调试、试验、检测以闭环方式工作的太阳跟踪设备需要太阳光照环境。

利用自然的太阳光照环境来调试、试验、检测太阳跟踪设备，优点是费用较低，但自然光照条件受地理位置、气候因素、环境因素的广泛影响和制约。

为此，需要太阳光照模拟装置来建立太阳光照环境。

为了模拟出接近真实的太阳光照条件，开发人员常常需要两套分立的太阳光照模拟装置，包括：

（1）方位角可调（维持高度角不变）的太阳光照模拟装置；

（2）高度角可调（维持方位角不变）的太阳光照模拟装置。

如图1的所示，太阳光方位角和高度角的定义如下：

太阳方位角指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正北方的夹角。

太阳高度角指某地太阳光线与该地作垂直于地心的地表切线的夹角。

申请号为201020564644.0，发明名称为“智能型人造太阳实验系统”的专利文件，公开了获取变方位角模拟太阳光的思路是调整太阳模拟器或光源的姿态，例如改变氙灯或太阳模拟器出口元件（对应太阳模拟器，为准直镜）的俯仰角和方位角。但这种运动氙灯或太阳模拟器的方法，会产生一系列的问题，其模拟出的太阳光辐照度、发散角、均匀度、稳定度等各项指标较差，难以满足要求。

发明内容

为了解决现有技术模拟出的太阳光辐照度、发散角、均匀度、稳定度各项指标较差的问题，本发明提出了手动调整方位角的太阳光照模拟装置和方法。采用本发明建立的太阳光照环境直观明显，接近真实的太阳光照条件。

本发明的技术方案是：

手动调整方位角的太阳光照模拟装置，该装置包括小型太阳模拟器，还包括平面反射镜、平面反射镜倾角测量装置、平面反射镜方位角旋转机构、移动平台、位移运动导轨、位移测量装置、高度调整装置；高度调整装置与平面反射镜连接，平面反射镜倾角测量装置与平面反射镜方位角旋转机构连接，平面反射镜通过旋转轴与平面反射镜方位角旋转机构连接，且固定在移动平台的上方，移动平台设置在位移运动导轨上，位移测量装置与位移运动导轨相连接。

手动调整方位角的太阳光照模拟方法，包括下列的步骤：

步骤一：调整小型太阳模拟器出射光束的方向，并通过高度调整装置来调节平面反射镜的高度，使小型太阳模拟器的出射光线方向CD平行于地平面，小型太阳模拟器的出射光主光轴穿过平面反射镜的中心；

步骤二：测量小型太阳模拟器的出射光主光轴到待测装置特定元件表面的最短垂直距离d；

步骤三：手动调整移动平台，使移动平台沿着CD方向在位移运动导轨上做直线运动，通过位移测量装置，获取平面反射镜位移测量值y；

步骤四：手动调整平面反射镜方位角旋转机构，使得平面反射镜绕其轴线AB旋转，AB垂直于地平面，根据平面反射镜倾角测量装置的测量值，使平面反射镜1与铅垂面的夹角β满足

β=π2-0.5arctan(dy)]]>

模拟太阳光的方位角γ为

γ=π-2β.]]>