[发明专利]追踪太阳高度角的装置和方法在审
| 申请号： | 201711418196.6 | 申请日： | 2017-12-25 |
| 公开（公告）号： | CN108153336A | 公开（公告）日： | 2018-06-12 |
| 发明（设计）人： | 冯璇;钱丛昊;邢天阳;朱小良;周克毅 | 申请（专利权）人： | 东南大学 |
| 主分类号： | G05D3/12 | 分类号： | G05D3/12 |
| 代理公司： | 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 柏尚春 |
| 地址： | 211189 江*** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 太阳高度角 凸透镜 追踪 焦斑 聚焦平板 太阳光 太阳能利用效率 温度传感器阵列 高纬度地区 计算装置 焦斑位置 数学推导 温度差异 焦平面 灵敏度 时间段 安置 紧贴 背面 测量 折射 太阳 | ||
1.一种追踪太阳高度角的装置，其特征在于，包括：
凸透镜，其透镜平面平行于水平面而安置，用于汇聚太阳光；
聚焦平板，其安置于所述凸透镜的焦平面上；
温度传感器阵列，紧贴所述聚焦平板的背部，用于测量所述聚焦平板上的温度场数据；
计算装置，用于确定温度最高点的位置，并基于所述位置计算太阳高度角。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚焦平板由导热系数低于0.5W/m*k的材料制成。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算装置通过以下公式计算得到所述太阳高度角：
其中H为太阳高度角，x'和y'分别为所述太阳光在所述聚焦平面上沿南北方向和东西方向投影的坐标值，r为所述聚焦平面的半径，其中所述聚焦平面的坐标原点为所述凸透镜的光心在所述聚焦平面上的垂直投影点。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述太阳光在所述聚焦平板上产生的焦斑的直径不大于1.5mm。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述温度传感器阵列中各温度传感器的布置间距不大于所述焦斑的半径。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚焦平板的形状和面积与所述凸透镜的透镜平面一致，且与所述透镜平面共轴。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度传感器阵列中的温度传感器为高温贴片热敏电阻。
8.一种追踪太阳高度角的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)使太阳光经过透镜平面平行于水平面安置的凸透镜；
(2)将聚焦平板安置于所述凸透镜的焦平面上；
(3)将温度传感器阵列紧贴所述聚焦平板的背部，并通过所述温度传感器阵列测量所述聚焦平板上的温度场数据；
(4)基于所述温度场数据确定温度最高点的位置，并基于所述位置计算太阳高度角。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述聚焦平板由导热系数低的材料制成。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述太阳高度角是通过以下公式计算得到：
其中H为太阳高度角，x'和y'分别为所述太阳光在所述聚焦平面沿南北方向和东西方向投影的坐标值，r为所述聚焦平面的半径，其中所述聚焦平面的坐标原点为所述凸透镜的光心在所述聚焦平面上的垂直投影点。
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