[发明专利]一种抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统和求解方法

说明书

本发明提供了一种抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统和求解方法，该检测系统包括可调支撑结构、聚光光斑接收装置和辐照能流摄影装置，可调支撑结构包括滑轨、垂直悬臂、夹具内环、夹具外环和夹具角度固定件，夹具外环通过多个支撑片实现旋转自由度；夹具角度固定件通过支撑片上多个定位槽将夹具外环固定在所需旋转角度上；垂直悬臂设置有两个且其上端分别固定在两个夹具外环上；辐照能流摄影装置包括滑动云台、相机和滤光片模组，聚光光斑接收装置包括弧形朗伯靶。本发明适用于大规模应用场景，拍摄图像后处理过程依据数字图像处理技术和反向蒙特卡洛法，与槽式太阳能电站管理系统易于进行信息交互。

技术领域

本发明涉及槽式集热场镜面故障诊断领域，尤其涉及一种抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统和求解方法。

背景技术

在抛物槽式太阳能集热场运行过程中，由于重力和风荷载的长期作用，以及镜面和钢支架热胀冷缩会导致反射镜面发生形变。而镜面形变会致使吸热器上会聚的聚光光斑发生畸变，直接影响集热器的能量效率。同时，集热管上能流分布相对于设计工况的偏离，会导致集热管壁面热应力分布发生畸变，威胁到设备稳定运行，严重的甚至会导致吸热管破裂，造成工质泄露事故。因此需要对反射镜的形变进行定量诊断，及时调教甚至更换形变的反射镜。

目前针对太阳能聚光器的多种光学误差诊断方法包括能流映射法、哈特曼类型方法、数字近景摄影测量法等，这些技术依赖于在数米宽数百米长的反射镜面上固定标志点，且标志点需要足够密集以保证误差诊断的分辨率，因此不适用于实际工程中大规模镜场形变诊断。此外，专利CN201910743553.9、CN202110330561.8提出的一种激光干涉测量系统的反射镜面形变化检测装置及方法由于光栅尺寸的限制，适用于小型反射镜面形变检测。专利CN202011580613.9提出的一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置及其方法，主要涉及镜面支撑和形变调教结构，而缺乏镜面误差的定量检测。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统和求解方法，该系统利用可滑动的可调支撑检测装置，通过相机对整个镜场的聚光辐照光斑进行拍摄；基于反射镜汇聚聚光辐照能流分布包含镜面形变信息的先验知识，利用数字图像处理技术对拍摄的光斑图像进行矫正和单位转换；通过反向蒙特卡洛法根据接收器上的能流分布，反向计算畸变的反射镜面形貌。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统，包括可调支撑结构1、聚光光斑接收装置2和辐照能流摄影装置3，其特征在于，

所述可调支撑结构1包括滑轨4、垂直悬臂5、夹具内环6、夹具外环7和夹具角度固定件10，其中，

所述夹具内环6设置有两个且分别套接在集热管8上；

所述夹具外环7通过多个支撑片11实现旋转自由度；

多个所述支撑片11均与夹具内环6相对固定；

所述夹具角度固定件10通过支撑片11上多个定位槽9将夹具外环7固定在所需旋转角度上；

所述垂直悬臂5设置有两个且其上端分别固定在两个夹具外环7上；

所述滑轨4两端分别固定在两个垂直悬臂5的下端；

所述辐照能流摄影装置3包括滑动云台12、相机13和滤光片模组14，其中，

所述滑动云台12通过滑槽15与滑轨4接驳，具有线性自由度；

所述相机13与滑动云台12相对固定；

所述滤光片模组14与相机13的镜头相对固定；