聚焦型太阳模拟器的设计与性能分析

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1、中图分类号：TK515密级：公开tUDC：621学校代码：10082硕士学位论文聚焦型太阳模拟器的设计与性能分析论文作者：张豪指导教师：张嘉钰教授副指导教师：牛虎利博士企业指导教师：王永明高级工程师申请学位类别：工程硕士学科、领域：机械工程所在单位：机械工程学院答辩日期：2017年12月万方数据万方数据ClassifiedIndex：TK515SecrecyRate：PublicizedUDC：621UniversityCode：10082HebeiUniversityofScienceandTechnologyDissertati

2、onfortheMasterDegreeDesignandPerformanceAnalysisoftheFocusedSolarSimulatorCandidate：ZhangHaoSupervisor:Prof.ZhangJiayuAssociateSupervisor：Dr.NiuHuliEnterpriseSupervisor：SeniorEngineerWangYongmingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalEngineerin

3、gEmployer：SchoolofMechanicalEngineeringDateofOralExamination:December,2017万方数据万方数据河北科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日-----------

4、------------------------------------------------------------------------------------------------河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。□保密，在年解密后适用本授权书。本学位论文

5、属于□不保密。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日万方数据万方数据摘要摘要聚焦型太阳模拟器是模拟太阳光被聚焦后所形成光斑辐照特性的实验平台。现有聚焦型太阳模拟器不能根据实验要求进行光斑聚焦形式变化，且光斑对焦精度低，光斑性能无法实时标定。故需对聚焦型太阳模拟器光机系统进行设计，对光斑位置和辐照度变化等数据进行实时采集与分析，实现聚焦型太阳模拟器光斑聚焦形式变化、光斑的自动对焦和性能标定。本文研究内容主要包括：聚焦型太阳模拟器光机系统设计、光斑自动对焦系统设计、灯单元性能分析和太阳模拟器性能标定。依据

6、辐照度设计指标，选择光源形式和数量，采用非序列光线追迹法对椭球镜进行设计和参数优化，依据光斑聚焦形式可变要求，设计灯单元运动支撑结构，完成光机系统设计。采用机器视觉方法得到光斑位置数据；将太阳模拟器简化为串联机器人，运用D-H法将光斑位置数据转化为灯单元反向运动参数，控制器依据该参数驱动灯单元运动，实现光斑的自动对焦。采用非序列光线追迹法模拟了光源离焦、焦平面离焦和灯单元偏转角度等因素单独或共同作用时对灯单元光斑辐照度分布影响，获得了不同工况下光斑辐照度数据，并对其变化趋势进行分析。采用基于红外热像仪的光斑辐照度间接检测方法，对光斑

7、辐照度数据进行采集，并与模拟结果进行对比，分析了误差存在原因，完成了太阳模拟器性能分析与标定。本文设计了光斑聚焦形式可变的聚焦型太阳模拟器，实现了太阳模拟器光斑的自动对焦，完成了太阳模拟器总体性能的分析与标定。本文的研究为扩展聚焦型太阳模拟器的应用提供了重要参考依据。关键词太阳模拟器；光机系统；自动对焦；光斑；辐照度I万方数据河北科技大学硕士学位论文II万方数据AbstractAbstractThefocusedsolarsimulatorisanexperimentalplatformtosimulatetheradiationc

8、haracteristicsofthespotformedbythefocusingofthesolarlight.Theexistingfocusedsolarsimulatorcannotchangethefocusingform