复眼型光线收集器的优化分析和实验研究

发布时间：2020-08-15 14:00

【摘要】：受自然界昆虫复眼的启发,提出的复眼型光线收集器可用于太阳光线捕捉。复眼型光线收集器属于非成像系统设计。通常在进行太阳光线捕捉或者实现太阳光聚光时都需要太阳跟踪设备以保证太阳光线始终垂直入射至光线收集器上,但是在跟踪精度要求较高的情况下,太阳跟踪设备内部控制系统复杂且运行起来需要定期维护,此外太阳跟踪设备仍然需要额外的电能消耗。复眼型光线收集器的设计可作为静态太阳光线收集器来提升光学效率,并且在聚光发电过程中可以通过减少太阳电池的使用来降低成本。通过使用光线追迹的方法来评估复眼型光线收集器的光学性能,复眼型光线收集器不需要动态太阳光线跟踪系统且能保证光线的集光范围是-63.435°~+63.435°,这样非常有可能保证复眼型光线收集器全天候地收集直射太阳光线和漫射太阳光线。太阳能作为一种可再生清洁能源,开发潜力巨大。在多种利用太阳能方式中,光线收集聚光是一种重要的方式。它将大面积的太阳光线汇聚到小面积区域再进行导光引导或者太阳电池发电以提高太阳能的利用率。本文提出复眼型光线收集器的新设计方案,不同于以往的太阳能聚光器的设计方式。复眼型光线收集器将仿生复眼结构引入非成像系统中,通过分析辐度学里面的聚光问题来研究光线聚光的能力。光学设计完成后,在Tracepro中对不同类型的复眼型光线收集器进行照射仿真,并对整个过程进行性能分析。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH74
【图文】：

聚光系统,太阳能

应用起来极不方便。多通道的复眼成像系统有提取、通道识别以及多透镜矫正的高要求。在非聚光领域具有独特的优势，可以把复眼光学结构收集器可以实现对杂散光的收集，也可以实现对室内照明。对于非成像系统的光学应用可以设计统利用槽式采光板像抛物面镜，将光线汇聚到中能量进行利用。塔式太阳能聚光系统中起到光线是镜面反射率高、光斑汇聚精度高、多个镜面组热传介质中，热传介质产生的蒸汽来发电。利用太阳能采用点聚焦方式，焦斑位置的温度可以达直接利用或将热能转化为电能[1,2]。折射菲涅尔式用比较广，菲涅尔透镜是由凸透镜演变出来的，尔透镜对光线的收集能力比较强，焦点能量比较以利用，将收集的光能用来室内照明、转化热能

太阳能利用

合肥工业大学专业硕士研究生学位论文社会生活中有着极其重要的地位，传统能源多为天然气等。可再生能源的利用越来越引起人们的少温室气体的排放，对改善人类的生活有重要意能源包括太阳能、风能、核能、生物质能。其中因为太阳能有着无限的储量、全球性分布、经济面的能量达到 1.73×10^14KW[3]，并且太阳能在开等污染物。太阳能的利用价值比较大，因此对光。

复眼,平面

图 1.3 平面复眼系统片来源文献[4] Fig1.3 Plane compound eye sy处理过程繁琐且复杂，需要计算机集群像配准及拼接。美国俄亥俄州立大学的，这种微透镜阵列可有两层复眼结构能上述微透镜阵列进行了改进，对透镜分眼装置。美国杜克大学的研究员[15,16]采布于平面 CCD/CMOS 传感器的矛盾。光像传感器上，光线就可以实现反射式传像领域也进行了大量的研究。长春光机组提出了曲面场镜阵列的方法以提高成中国科学技术大学课题组在复眼系统理生复眼结构，并对复眼系统标定做出了

【参考文献】