一种小型准直式太阳模拟器的研究

发布时间：2017-04-15 02:06

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【摘要】：太阳模拟器是一种模拟太阳光辐照特性的试验与测试设备,它可在地面上模拟出一种与真实的太阳光在辐照度、均匀性、光谱分布、准直稳定等光学特性相接近的光源。太阳模拟器在太阳能利用、太阳敏感器测试标定、遥感技术、新材料试验测量等方面具有广泛的用途。 本文提出了采用同轴透射式光学系统的设计方案,着重对太阳模拟器光学系统进行了优化设计。为评价太阳模拟器光学系统的整体性能,基于非成像光学的光学扩展量概念,从照明系统即氙灯、椭球聚光镜和光学积分器到投影成像系统即准直系统进行光学匹配,并从拉赫不变量的角度分析了能量在整个系统中的传递情况,得出椭球聚光镜、光学积分器和准直物镜这三者相对孔径相互之间存在的最佳匹配关系,即三者相互之间的相对孔径相等,满足光瞳衔接原理,并验证了整个系统从物面到像面的拉赫不变量是守恒的,提高了系统的整体性能。通过照明设计软件Lighttools对太阳模拟器整体系统进行建模并进行蒙特卡罗光线仿真,验证方案的可行性,理论仿真分析结果表明,所设计的太阳模拟器达到了辐照不均匀性=±4.3%的技术要求。
【关键词】：太阳模拟器 非成像光学 拉赫不变量 照明系统 投影成像系统 光瞳衔接原理
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 课题来源及研究目的和意义7
• 1.2 太阳模拟器研究现状和发展趋势7-14
• 1.3 本文研究的主要内容及技术指标14-15
• 第二章 太阳模拟技术总体概述15-21
• 2.1 太阳模拟器分类及其技术指标15-18
• 2.2 太阳模拟器技术指标18-19
• 2.3 太阳模拟器光学系统的组成形式19-20
• 2.4 同轴透射准直式太阳模拟器的工作原理20-21
• 第三章 小型准直式太阳模拟器光学系统组成及设计21-37
• 3.1 小型准直式太阳模拟器光学系统组成21
• 3.2 太阳模拟器光源的设计21-24
• 3.3 光学滤光片的设计24-25
• 3.4 太阳模拟器聚光系统的设计25-28
• 3.5 光学积分器的设计28-33
• 3.6 准直系统设计33-37
• 第四章 基于拉赫不变量准直式太阳模拟器能量传递分析37-44
• 4.1 小型准直式太阳模拟器的整体系统37-38
• 4.2 能量传递分析38-41
• 4.3 太阳模拟器整体系统的拉赫不变量分析41-44
• 第五章 基于Lighttools软件对太阳模拟器辐照均匀性分析44-52
• 5.1 Lighttools软件介绍44-45
• 5.2 太阳模拟器光学系统建模45-48
• 5.3 仿真结果分析48-52
• 第六章 结论与展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-57
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目与发表的学术论文57

【参考文献】

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本文编号：307340