[发明专利]一种实验用太阳光强稳定装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用太阳能进行水处理的实验领域，尤其涉及一种利用太阳光进行催化氧化的水处理实验中应用的太阳光强度稳定装置。

背景技术

在当前能源危机日益严重的情况下，太阳光能的利用日益受到人们重视，太阳光能利用也在往人们生活的各个领域渗透。太阳光催化氧化在水处理领域的应用是其众多应用中的一个新的分支，而这部分应用由于条件和研究上的缺乏，尚处于研究的阶段。为较好地进行相关的研究，稳定的太阳光强是一个必要的条件。而实际的太阳光由于太阳高度及云层等因素的实时变化，太阳光强始终处于不断的变化过程中，这对太阳光催化氧化特性的研究极为不利。为满足研究的需要，人们目前一般通过两种途径解决：一种是选择太阳高度最大，同时天空没有遮挡的时间段来进行实验，此时太阳光强的变化处于一相对稳定的区间，基本可满足实验需要；另一种则是采用人工模拟太阳光源来进行相关实验研究，也可满足特定的研究需要。

然而以上两种途径均具有一定的局限性，第一种更多的需要依靠天气的情况，使研究的进度和结果的准确性上存在一定的质疑之处；而第二种方式虽然可以较好的模拟某一特定波段的太阳光强，但无法完全与整个太阳的光谱相吻合，从而在某一种程度上对实验结果造成一定的影响。因此需要开发一种新型的装置，能够保证在研究中保持较稳定的光强。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于太阳光催化氧化实验研究用的太阳光强稳定装置，使实验过程中，太阳光强度始终处于一个相对稳定的状态。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种实验用太阳光强稳定装置，包括石英凸透镜、石英凹透镜、光电感应探头、调节石英凹透镜位置的传动控制系统和实验载物平台，所述石英凸透镜、石英凹透镜和实验载物平台从上到下依次放置，并且石英凸透镜的焦点、石英凹透镜的焦点和实验载物平台的中心点在同一直线上；所述石英凹透镜设置在可移动的凹透镜支架上，所述光电感应探头设置在实验载物平台的载物面上，光电感应探头的输出端连接传动控制系统的输入端，所述传动控制系统的输出端连接凹透镜支架。

充分利用了石英凸透镜对太阳光的汇聚和石英凹透镜对太阳光的发散作用，并利用其位置关系，以及尺寸距离关系，使太阳光线均匀照射在实验载物平台上；而且采用石英材质能够有效汇聚太阳光中各种波长的光，包括不能有效透过普通玻璃凸透镜的UVA、UVB部分，避免普通玻璃材质对太阳光中紫外部分的吸收问题；同时利用光电感应探头与传动控制系统的组合，自动调节凹透镜的位置使实验载物平台上的太阳光强保持在一相对稳定的数值范围内。

光电感应探头可以探测照射在实验载物平台上的光线强度，传动控制系统预先设置有光线强度值，将光电感应探头探测到的光线强度值与预先设置的光线强度值相比较，当探测到的实际值在预设范围以外时，传动控制系统调节凹透镜支架位置，直至光线强度在预设范围内。

所述石英凸透镜与石英凹透镜的焦距相同，以使光线经凹透镜散射后平行地照射在实验载物平台上；初始位置时，石英凹透镜可以设置在石英凸透镜约2倍焦距的位置上，从而使透过凸透镜的光线中的一半透过凹透镜，以利于后续光线强度的调节；当实验载物平台上光强大于设定值时，凹透镜向实验载物平台方向移动，使透过凹透镜的光线数量减少；当实验载物平台上光强小于设定值时，凹透镜向凸透镜方向运动，使透过凹透镜的光线数量增加。

所述石英凸透镜和实验载物平台可以固定放置，所述实验载物平台设置在石英凸透镜2.5倍或者2.5倍焦距以外的位置，以方便实验载物平台上的试验操作。此距离可根据实际进行实验对空间的要求予以调节。

石英凹透镜的直径是石英凸透镜的直径的0.5倍，从而可以使透过石英凹透镜的光线数量为透过石英凸透镜的一半，以利于后续光强的调节；所述实验载物平台的的直径是石英凸透镜的直径的0.5倍，从而可以使透过凹透镜的管线全部照射在实验载物平台上，且光线强度均匀。