本文關鍵詞：南通市光機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《河北科技大學》 2015年

基于太陽模擬器模型的光機電實驗系統(tǒng)構建

竇建秦  

【摘要】：太陽模擬技術是使用人工光源模擬太陽光輻照特性的技術,太陽模擬器包括光學系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、機械系統(tǒng)與控制系統(tǒng),是光、機、電一體化構成的的綜合體,是在室內(nèi)環(huán)境中實現(xiàn)不同大氣質量條件下太陽輻照特性的一種實驗或者標定設備,可以在高精度擬合太陽光譜分布的前提下實現(xiàn)不同的太陽輻照的強度,并且能夠在短時間內(nèi)模擬出不同地域、不同季節(jié)的太陽光照特性,以滿足實驗研究對太陽輻照的特殊需求。所以太陽模擬器是一個集光、機、電于一體的多系統(tǒng)復雜設備,是構建光機電實驗系統(tǒng)較好的選擇之一。光機電試驗系統(tǒng)是在太陽模擬器模型的基礎上進行構建的,主要包括光學系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、風冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。在參考國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎之上首先對光學系統(tǒng)進行了方案的設計,建立了光學系統(tǒng)的數(shù)學模型,應用蒙特卡洛光線追跡法在Tracepro軟件中進行了數(shù)值模擬,并研究了光源離焦量對匯聚光斑的影響、燈組軸向角度偏差對光斑影響,為機械系統(tǒng)的設計提供了理論數(shù)據(jù)參考;然后依據(jù)以上模擬參數(shù)進行了機械系統(tǒng)方案的設計及其機械零部件的設計;在冷卻系統(tǒng)方面,根據(jù)短弧氙燈的發(fā)光性質選擇冷卻方式,利用熱交換原理進行風機選型;在控制系統(tǒng)方面,利用單片機對氙燈及其機械系統(tǒng)進行控制,保證了氙燈溫度的自動調節(jié)和系統(tǒng)的準確對焦。最后對整體實驗、研究方案進行了設計,使整體方案既能滿足基礎的研究又能與實際相關。通過以上對試驗系統(tǒng)關鍵技術的設計與分析,實現(xiàn)了最初的設計目的,能夠對系統(tǒng)整體三維調整的基礎上實現(xiàn)自動化控制;系統(tǒng)通過實驗的方式測得光斑中心溫度最高可達到680℃,總功率3kw,在直徑35mm的焦平面上可匯聚6×106w/m2的輻射能量。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：河北科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK513
【目錄】：

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本文編號：159027