Установка для измерения распределения лучистой энергии в фокальном пятне галиоконцентратора

 

(!92 (> l

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4Р22 6 01 J 1/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ..-Ф, .:Фю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ : .:,, :.!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3440691/24-25 (22) 20.05.82 (46} 23.05.85,Бюл. Ф 19 (72 J А.К.Низовский, Н.К.Кивалов, В.И.Соловейчик, А.И.Кулагин и Н.В.Маков (71) Специализированное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института электроники им. У.А.Арифова .(53) 551 ° 508 9(088.8) (56) 1. Вейнберг В.Б. и др. Измере. ние светораспределения в фокальном пятне гелиоконцентраторов; - "Гелиотехника", Таюкент, 1965, У 2, с.9.

2. Квасников А.В. и др. Установка

"единичного луча" для исследования оптико-энергетических: характеристик концентраторов солнечной и лучистой. энергии. - Сб. "Концентраторы солнечной энергии". НТО энергетики и электротехнической промьппленности, гелиотехническая секция. 1972, с.42 (прототип ). (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ В ФОКАЛЬНОМ ПЯТНЕ ГЕЛИОКОНЦЕНТРАТОРА, содержащая держатель гелиоконцентратора,, установленный с возможностью вращения, и фотопреобразователь, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и автоматизации измерений, она снабжена частично отражающей пластиной, размещенной над держателем на расстоянии менее фокус" ного расстояния гелиоконцентратора, длина пластины не менее диаметра гелиоконцентратора, а ее продольная ось расположена перпендикулярно оси вращения держателя, при этом

Фотопреобразователь>,установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль прямой, па-" раллельной упомянутой продольной оси пластины и лежащей в плоскости, проходящей через эту ось и образующей с осью вращения держателя угол 7i-24, где cL- угол между осью вращения держателя и отражающей гранью пластины.

1 1157

Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для измерения распределения лучистой энергии в фокальном пятне гелиоконцентратора.

Известна установка для измерения 5 распределения лучистой энергии в фокальном пятне гелиоконцеитратора, состоящая из микрометренного механизма перемещения входного торца, соединенного с фотоприемником опти- 10 ческого волокна малого диаметра при помощи трех штанг в фокальной плоскости гелиоконцентратора 517.

Перемещаясь при помощи микрометров в плоскости фокального пятна в двух взаимно-перпендикулярных направлениях торец оптического волокна помещается в заданную точку фокального пятна и фотоприемник измеряет величину светового потока в данной точке.

Однако указайное устройство предполагает большую трудоемкость и длительность в проведении измерений, так как последовательное точное 25 наведение торца оптического волокна при исследовании высококачественных концентраторов в различные точки фокального пятна с помощью обычных микрометренных механизмов сопряже но со значительными трудозатратами.

Причем неточность в наведении торца оптического волокна неизбежно сказывается на точности конечного результата.

Кроме того, ввиду большой длитель"З5 ности проведения измерений становится неудобным использование естественного источника излучения— солнца, так как значение величины

40 солнечного потока заметно изменяется со временем как вследствие изменения положения Солнца на небосводе, так и вследствие изменения атмосферных условий.

Наиболее близким к предлагаемому является установка для измерения распределения лучистой энергии в фокальном пятне гелиоконцентратора, содержащая держатель для укрепления гелиоконцентратора, установленный с возможностью вращения, фотопреобразователь (фотопластинку ), помещенный в плоскость фокального пятна. Отражаемый от вращающегося 55 гелиоконцентратора луч попадает в фокальную плоскость и экспонируется на фотопластинке Экспониро364 вание большого количества световых пучков, отраженных от гелиоконцентратора, дает распределение лучистой энергии в фокальном пятне $23.

Недостатком известного устройства является то, что фотопреобразователь помещается в зоне фокального пятна. Это вызывает в работе с концентрированным солнечным излучением перегрев фотоприемников, а следовательно, изменение их начальных характеристик или плавление желатинового фотоэмульсионного слоя при применении фотопластинок, и необходимость работы их при высоких уровнях освещенности,что при исполь" зовании фотоэлектрических приемников переводит их в режим насыщения а при работе с фотопластинками фотографическая широта светочувствительной эмульсии не позволяет достаточно точно передавать весь диапазон изменения яркости, что характеризует структуру фокального пятна.

Кроме того, затенение поверхности зеркала держателями фотоприемника и самим фотоприемником искажает структуру фокального пятна. Все это снижает точность измерений. При этом необходима ручная обработка результатов измерения, заключающаяся в лабораторной обработке негативов с последующим их фотометрированием для получения количественных данных.

Цель изобретения - повышение точности и автоматизации измерений.

Цель достигается тем, что установка для измерения распределения лучистой энергии в фокальном пятне гелиоконцентратора, содержащая держатель гелиоконцентратора, установленный с возможностью вращения, и фотопреобразователь, снабжена частиччно отражающей пластиной, размещенной над держателем на расстоянии менее фокусного расстояния гелиоконцентратора, длина пластины не менее диаметра гелиоконцентратора, а ее продольная ось расположена перпендикулярно оси вращения держателя, при этом фотолреобразователь установлен с возможностью возвратнопоступательного перемещения вдоль прямой, параллельной упомянутой продольной оси пластины и лежащей в плоскости, проходящей через эту ось и образующей с осью вращения

1157364

3 держателя угол Ti --2d, где с - угол между осью вращения держателя и отражающей гранью пластины.

Установка может быть снабжена самопишущим прибором, один из пишущих узлов которого кинематически связан с фотопреобразователем.

При этом частично отражающая пластина размещена над держателем на рассто- 10 янии менее фокусного расстояния гелиоконцентратора для того, чтобы сходящийся пучок, распространяющийся от гелиоконцентратора и затем отраженный частично отражающей 15 пластиной, мог быть сфокусирован на чувствительной поверхности фотопреобразователя, а ее длина — не менее диаметра концентратора во избежание затенения держателем пластины краевых зон концентратора, что внесет погрешность при распределении энергии в фокальном пятне.

Продольная ось пластины должна быть перпендикулярна оси держателя, 25 потому что при таком расположении длина пластины наименьшая. При этом взаимоперпендикулярность продольной

; оси пластины и оси держателя обеспечивает горизонтальность перемещения фотопреобразователя, что создает конструктивные преимущества (горизонтальность перемещения каретки самописца, на которой установлен фотопреобразователь). Вследствие того, что фокальная плоскость всегда

Расположена перпендикулярно оптической оси концентратора, совпадающей с осью вращения держателя концентратора, при изменении положения фо40 кальной плоскости с помощью пластины необходимо, чтобы фотопреобразователь перемещался параллельно продольной оси пластины и лежал в плоскости, проходящей через эти две параллельные прямые. Эту плоскость можно определить через oL где d --угол между осью вращения концентратора и отражающей гранью пластины. Значение угла определяется из 0 < Ы- < 90 (с = 90 при наличии центрального отверстия в концентраторе ). При любом положе,нии пластины- (при сохранении перпендикулярности оси вращения концентратора и продольной оси пластины ) угол между этой плоскостью и осью вращения концентратора равен n --24, в противном случае фотопреобразователь окажется вне эоны фокального пятна.

При таком выполнении установки часть концентрированного светового потока с помощью указанной пластины отражается за пределы. концентратора, что позволяет вынести фотопреобразователь иэ области фокального пятна и исследовать не само пятно, а его изображение. При этом частично отражающая пластина не затеняет зеркало, так как для исследования достаточно отразить лишь небольшую долю концентрированного светового потока, в связи с чем указанная пластина может быть выполнена, например, из оптического стекла. Уменьшение уровня освещенности фотопреобраэователя снижает его нагрев и делает более благоприятными условия его работы, Выполнение фоторегистрирук цего устройства в виде самопишущего прибора с подключенным к нему фотопреобразователем, установленным соосно с возможностью возвратно-поступательного перемещения, позволяет автоматизировать процесс измерения и сократить время получения и обработки данных.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Установка содержит держатель 1 гелиоконцентратора 2, механизм 3 вращения держателя l, частично отражающую пластину 4, продольная ось которой перпендикулярна оси вращения держателя l, стойку 5 крепления пластины 4,юстировочное устройство 6, самописец 7 с пишущим узлом с которым

l механически соединен фотопреобразователь (фотоэлемент) 8, сигнальный кабель 9 и самописец 10 для записи энергии, имеющий ленточную и круговую диаграммы. Пишущий узел само— писца 7 сообщает фотопреобразователю 8 возвратно-поступательное дви- . жение, что позволяет одновременно с перемещением последнего осуществлять запись на диаграммной ленте его местоположения.

Установка работает в двух режимах: в режиме дискретного и непрерывного вращения держателя концентратора для получения диаметрального и радиального разрезов фокального пятна соответственно.

При дискретном вращении гелиоконцентратора 2 фотопреобраэователь

8 постоянно перемещается вдоль отраженной пластиной 4 полосы. При этом

11573Ü4

Составитель С.Непомнящая

Редактор А.Шандор ТехредИ.Надь Корректор О.Билак

Заказ 3328/38 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,:Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4 производится запись распределения энергии в фокальном пятне самописцем 10 с ленточной диаграммой. Вследствие того, что вращение гелиоконцентратора дискретное, получается 5 серия диаметральных paspesoa фокального пятна, характеризующая распре-: деление в нем лучистой энергии, При непрерывном вращении держателя гелиоконцентратора 2 и дискретном перемещении фотопреобразователя

8 вдоль отраженной пластиной 4 поло-: сы, например от края к центру, производится запись распределения энергии вдоль радиуса фокального пятна с 13 помощью самописца 10 с круговой диаграммой. В этом случае получается серия-концентрических кривых, что соответствует распределению лучистой энергии по радиусам фокального пятна.

Использование предлагаемой установки позволяет уменьшить влияния высоких температур, уровней освещенности, затенения зеркала и соответственно снижения погрешности измерения, т.е. повышения точности.

Кроме того, достигается автоматизация процессов измерения, сокра" щается время получения и обработки данных и достигается возможность оценки геометрии поверхности гелио. концентратора по распределению лучистой энергии в фокальном пятне.