碟式太阳能聚光系统光斑质量分析技术

【摘要】：对聚光系统的光斑质量进行分析是碟式太阳能发电技术一个重要研究内容,目标是判断斯特林发动机热接收器上的能量分布是否满足发电条件。由于能量的强度与均匀性分别关系到系统的输出功率与热接收器的安全,因此得到真实、准确的光斑质量分析结果至关重要。本文根据成像系统在不同参数(感光度)下,红、绿、蓝各成像分量对光照能量的响应关系,提出了一种新的聚光系统光斑质量分析技术。主要研究内容如下:1、介绍碟式太阳能发电系统的镜面调焦与光斑质量分析技术,指出传统光斑质量分析方法存在的问题。2、采集并分析相机在不同感光度下对线性灰阶卡(即线性光照能量系统)成像的各分量数据,根据所得到的结果做出实验推论:相机感光度ISO取400时成像的蓝色分量对光斑原始亮度信息有近似线性响应关系,较适合反应热接收面的能量分布信息。3、根据发电系统的已知参数,利用实际光斑图像、太阳辐射值及发电数据等信息,计算反应系统特性的相关参数;通过对比理论测算量,验证结论的正确性。4、利用本文提出的光斑质量分析技术,设计并实现为一款利用计算机自动读入光斑图像、计算图像各分量对应聚光效率、展现能量二维及三维分布图的系统软件。研究结果表明:相机在感光度为400时成像的蓝色分量对能量光斑原始亮度分布信息的响应效果最佳。利用该方法对聚焦光斑进行分析具有数据真实、结果可靠等优点,且其思想和过程对不同的相机与环境同样适用,具有较强的工程可行性。 【关键词】：光斑质量 感光度 均方根误差 相关系数 软件设计
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景与意义10-14
• 1.2 创新点14
• 1.3 本文主要研究内容和组织结构14-16
• 第2章 镜面调焦与光斑分析技术16-22
• 2.1 镜面调焦的原因和最终目标16-18
• 2.2 光斑分析方法介绍及存在的问题18-20
• 2.2.1 光斑分析方法18-20
• 2.2.2 存在的问题20
• 2.3 本章小结20-22
• 第3章 亮度信息采集方法22-29
• 3.1 硬件系统22-23
• 3.1.1 相机的选择22
• 3.1.2 中性滤光镜介绍22-23
• 3.2 图像失真原因23-25
• 3.2.1 无符号8位与16位整数的转换23-24
• 3.2.2 相机三种图像格式介绍24-25
• 3.3 软件系统25
• 3.4 特性分析25-27
• 3.5 本章小结27-29
• 第4章 光斑质量分析29-46
• 4.1 灰阶卡与光斑图像获取30-33
• 4.1.1 获取灰阶卡图像30
• 4.1.2 获取光斑与背景图像30-33
• 4.2 分析相机取不同ISO值对灰阶卡的响应33-39
• 4.2.1 计算灰阶卡图像RGB各分量的像素平均值34-35
• 4.2.2 均值数据的线性拟合35-37
• 4.2.3 均方根误差37-38
• 4.2.4 相关系数38-39
• 4.3 计算理论平均发电量39-43
• 4.4 分析焦点分布的均匀性43-44
• 4.5 本章小结44-46
• 第5章 实验结论验证与软件设计46-52
• 5.1 获取实际发电量数据46
• 5.2 计算实际平均发电量46-47
• 5.3 验证实验结论47-49
• 5.4 软件设计49-51
• 5.5 本章小结51-52
• 第6章 结论与展望52-55
• 6.1 全文总结52-53
• 6.2 研究不足与展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果59

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