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聚光器是太阳能热发电站的光能收集单元,它的面形质量决定了镜场的聚光效率,进而影响电站的发电效率。槽式聚光器面形检测技术是槽式太阳能热发电技术的关键技术之一。因此,研究槽式聚光器面形检测技术具有重要意义。本论文在国家“973计划”项目“太阳辐射能高效聚集与镜场时空协同理论(2010CB227101)”的资助和支持下,对槽式聚光器的面形检测技术进行了相关的研究。 本论文以槽式聚光器面形检测技术为研究对象,以寻找一种快速、精确的面形检测方法为出发点,在深入研究了吸热管反射成像法的理论基础上,研制了槽式聚光器面形检测设备。该设备用于检测外场聚光器的面形误差和安装位置偏差,并为槽式镜场的快速安装与调试提供了技术支持。本论文的主要研究内容和研究成果如下: 1.分析了现有的槽式聚光器面形检测方法,提出了基于吸热管反射成像法的检测方法,建立了吸热管反射成像法的数学模型。针对吸热管反射成像系统,并基于蒙特-卡洛光线追迹法,提出了利用各点的法线偏差值计算截断因子的方法。根据吸热管在图像中的特征,利用数字图像处理技术,提出了新的灰度阈值选取算法,为高精度寻找到吸热管的边缘点提供了保证。在此基础上,研究了聚光器法线偏差的计算方法,建立了法线偏差与聚光器子镜支撑点高度调节的关联理论,可用于指导子镜支撑点的调节。 2.基于吸热管反射成像法,研制了一套太阳能槽式聚光器面形检测设备。并详细阐述了该检测设备的系统设计和各部分的硬件实现;分析了测量相机内外参数的标定误差及吸热管的定位误差对测量精度的影响;深入研究了系统初始化的方法,首次提出了外场测量相机的零位校准方法,保证系统的测量精度。 3.利用MATLAB编程工具,独立自主开发了吸热管反射成像检测系统的控制和评估软件。该软件具有图形化用户界面,操作简单,可自动评估和展示测量结果。 4.对太阳能槽式聚光器砥形检测设备的测量不确定度进行了标定,通过误差分析,得出设备整体测量精度为2.9mrad,满足3mrad的设计要求。对镜场实验结果进行了分析,外场槽式聚光器面形检测系统的重复性精度优于0.35mrad。根据检测结果对聚光器子镜进行调节,使得聚光器子镜的截断因子有了明显提高,验证了该检测设备的正确性和可行性。