【摘要】： 在實(shí)際應(yīng)用中,科學(xué)家和工程師經(jīng)常遇到一種情況,需要挪動聚光器以致光源不是正入射,即入射角不是零度。譬如,在新型高倍太陽能聚光,塔式光熱發(fā)電的應(yīng)用上,定日鏡場的每一臺定日鏡必須跟蹤太陽并將太陽光反射到中央高塔的接收器上;為了提高聚光比和接收效率科學(xué)家考慮使用聚光式的定日鏡,然而由于太陽跟蹤的緣故其聚光器則必須在偏軸聚光的條件下使用,這就帶來了光斑闊大即偏軸像差的問題。另一種情況是:傳統(tǒng)搜尋雷達(dá)的天線與發(fā)射接收器是安置在同一個旋轉(zhuǎn)平臺上的,因此在設(shè)計(jì)和制造上,天線的分辨率受到限制,因?yàn)榇罂趶降姆瓷涮炀�和旋轉(zhuǎn)平臺不容易設(shè)計(jì);如果能將發(fā)射接收器固定,只讓天線進(jìn)行跟蹤掃描,這就可以突破限制,雷達(dá)的性價比可以大大提高,然而其代價也還是一個偏軸聚光的問題。以上兩個例子給出了一種經(jīng)典的幾何光學(xué)的問題—偏軸像差。偏軸像差和光源或電磁波的入射角度有關(guān)系,入射角度越大,像差現(xiàn)象越嚴(yán)重,所集聚的光斑增大,聚光比下降。在太陽能收集方面,德國物理學(xué)家HaraldRies曾經(jīng)在1990提出一種可以減少偏軸像差的方法,即使用一種非軸向?qū)ΨQ的曲面,其徑向(sagittal)和切向(tangential)的曲率是不相同的。然而該科學(xué)家并沒有給出具體的曲面公式。陳等于2001年發(fā)表了無光象聚光定日鏡理論。這是一種新型的定日鏡,其中包括一個由行和列組成的鏡陣,其子鏡可以進(jìn)行行和列方向的自適應(yīng)的運(yùn)動,以實(shí)時根據(jù)太陽光的入射角的變化而改變整個鏡陣的曲面,實(shí)現(xiàn)了類似Harald先生提出的曲面。理論和實(shí)驗(yàn)多次證明了無光象聚光定日鏡可以很有效的消除第一級的偏軸像差。于2002-2005年間,陳等發(fā)表了兩臺無光象聚光定日鏡的原型機(jī)的理論、設(shè)計(jì)和在高溫太陽爐和剝土豆皮方面的應(yīng)用。無光象聚光跟蹤理論的優(yōu)越的消除一級偏軸像差的能力是陳等致力發(fā)展無光象聚光定日鏡及其應(yīng)用的重要原因。使用行和列的運(yùn)動來修正無光像聚光定日鏡的研究工作首次于Chen et al.(2003)和Chong(2001)發(fā)表。固定鏡陣的無光象聚光定日鏡的偏軸像差則于Chen et al.(2004)發(fā)表。Chen et al.(2006)則進(jìn)一步探索固定的、單一曲面的無光象聚光定日鏡以及其像差修正。然而,無光像聚光定日鏡的發(fā)展還欠缺一份對其偏軸像差的特性進(jìn)行綜合和歸納的工作以利于根據(jù)應(yīng)用的技術(shù)要求進(jìn)行優(yōu)化,這是對發(fā)揚(yáng)這種新型定日鏡的重要的基礎(chǔ)工作。因此,本論文的主要研究范圍在于對無光像聚光定日鏡在偏軸情況下的光學(xué)特性進(jìn)行研究并探討各種優(yōu)化方案以便科學(xué)家和工程師可以根據(jù)工作的需要去選擇最為合適的無光像聚光定日鏡。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TM615;TH753.1

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1 林晨星;無光象聚光定日鏡的偏軸象差的分析與修正[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

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本文編號：2690348