[发明专利]小朗伯靶能流密度测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能吸热器采光口能流密度测量仪器。

背景技术

目前，世界上用于太阳能吸热器采光口的能流密度测量，大多数是采用多点采样的方案。对小型聚光器的光斑区域进行网格划分，利用机械设备拉动能流计在不同网格点处进行采样，通过拟合或者面积积分的方法计算总的能量输入。但很多情况下能流分布不规则，光斑长时间的晃动，能流密度测量往往准确性不高。

西班牙MDF是运行在PSA的新一代能流测量系统，具有直接测量和间接测量两种功能。它在朗泊靶边缘安装若干个能流计，将其旋转扫过聚光口，每个能流计可以测量所经过路径的能流值。但因为以下原因，采光口的能流分布远离理想情况。定日镜场处于大风当中，这会引起定日镜的晃动；实际的定日镜支架和镜面均存在着机械形变；都会使定日镜控制系统跟踪太阳的延迟，并具有以下两个特点：不同点的能流强度相差很大；能流强度随时间变化很快。采用传统的热工方法，很难精确、迅速的测量大范围内的能流密度分布情况。基于朗伯靶的间接式测量方案，用具有漫反射特性的朗伯靶覆盖住吸热器的采光口。用CCD相机拍摄得到各点的灰度值。根据参考点的能流强度和灰度值，得到二者的转换关系，继而求出整个聚光口的能流分布。

采用这种旋转方式缺陷是惯性力很大，并且要求环境风速很小的情况下进行，如果有大风天气话，测量得到数据就误差很大，且旋转靶摆动动力装置负载增加，很容易造成靶损坏或动力装置过载烧毁。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提出一种能流测量装置。本发明受环境风速影响小，精度更高。本发明可准确呈现太阳光斑在小朗伯靶面的实际形状，及通过计算机软件模拟出太阳光斑能流分布图。从而为评价吸热器和镜场跟踪效果提供技术参数。

本发明包括主体部分、支撑部分和传动部分。所述的主体部分为小朗伯靶和能流计。所述的支撑部分由铝型材构架、丝杠安装座、丝杠支撑座、三个支撑座、三个上轴承支撑座、三个下轴承支撑座、一根底座横梁、三根底座纵梁、两根边梁、电机安装座，以及滑轨和滑块构成。所述的传动部分由丝杠、联轴器、步进电机、减速机、齿轮芯轴、两个小齿轮，以及一个大齿轮构成。

所述主体部分中，小朗伯靶面向太阳一面为正面并喷涂一定厚度的涂层，所述的涂层具有漫反射特性。所述小朗伯靶作为表面涂层的载体，具有重量轻、耐高温特性。小朗伯靶背面的两个端部安装有所述的滑块，所述的滑块与滑轨配合安装。所述的能流计安装在铝型材构架上端横梁的中间位置。

所述的支撑部分中，铝型材构架底部为一个长方体底座，底座的长方体宽度方向的第一边梁和第二边梁的中间位置各固定一个立柱，在边梁上端由铝型材横梁连接两个立柱，组成铝型材构架。采用铝型材作为构架优点有防腐蚀性高于普通钢材，其次表面美观，并且重量轻。两个所述的丝杠安装座采用铝材质加工而成，分别安装在铝型材构架上端横梁的两侧。所述的丝杠支撑座固定于丝杠座之上，与丝杠进行装配。铝型材构架底座内安装有一根底座横梁，三个所述的支撑座安装在铝型材构架底座的底座横梁上。第一支撑座和第三支撑座安装在底座横梁的近端，第二支撑座安装在底座横梁的中间位置。铝型材构架底座内还有安装有三根底座纵梁。第一上轴承支撑座安装在第一支撑座的下表面，第一下轴承支撑座安装于铝型材构架的第一底座纵梁上。第二上轴承支撑座安装在第二支撑座的下表面，第二下轴承支撑座安装于铝型材构架的第二底座纵梁上。第三上轴承支撑座安装在第三支撑座的下表面，第三下轴承支撑座安装于铝型材构架的第三底座纵梁上。电机安装座安装在第二支撑座的上表面。丝杠支撑座固定于丝杠安装座之上，滑轨安装于铝型材构架两侧的立柱上，滑块安装在小朗伯靶背面的两端。

所述的传动部分中，丝杠插入丝杠支撑座固定装配。两个小齿轮与大齿轮啮合。其中第一小齿轮中心第一齿轮芯轴上下两端分别与第一上轴承支撑座和第一下轴承支撑座装配在一起，第二小齿轮中心第三芯轴上下两端分别与第三上轴承支撑座和第三下轴承支撑座装配在一起。第一小齿轮和第二小齿轮中心第一齿轮芯轴和第三齿轮芯轴上端分别从第一上轴承支撑座和第三上轴承支撑座伸出，所伸出的部分通过联轴器与丝杠下端固定在一起。大齿轮上端面安装有第二上支撑座，第二上支撑座安装电机安装座，步进电机和减速机组合装配一起安装在电机安装座之上。减速机通过联轴器和大齿轮中心第二齿轮芯轴的上端连接在一起。步进电机将动力传递给减速机，经减速机降速后再传递给大齿轮，带动第一小齿轮和第二小齿轮旋转，丝杠同时也旋转，带动小朗伯靶在丝杠和滑轨上上下移动。