激光入射孔径对柱形腔靶辐照不均匀度的影响

研究了激光入射孔径对柱形腔靶中ｌ＝２阶靶丸辐照不均匀度的影响，计算得到了激光入射孔径对辐照不均匀度随时间变化的影响可以用源于某一固定点的一族曲线来描述。此固定点是由与激光光斑的位置决定的，与腔靶的半径和入射激光束的入射角有关，而与激光入射孔径的大小无关。辐照不均匀度随时间的变化是由激光光斑的辐射温度的变化和腔壁辐射温度的变化决定的，激光入射孔半径的大小影响着辐照不均匀度随时间变化的曲线的梯度，入射孔越大，曲线的梯度就越大。

模拟器辐照不均匀度对组件性能测试的影响

总结了脉冲太阳模拟器辐照不均匀度对太阳电池组件电性能测试的影响。通过测试脉冲太阳模拟器有效辐照面内的辐照不均匀度分布情况,然后选取辐照不均匀度最好与最差位置对不同规格组件测试其电性能,进行结果比较、分析、探讨辐照不均匀度变化对各个电性能参数测量误差产生的影响,摸索出减小辐照不均匀度对组件电性能测试误差的有效可行的测试方法。

太阳模拟器辐照度不均匀度分析及其检测方法研究

太阳模拟器是测量太阳能电池或组件光伏特性的标准光源。福建省质量技术监督局制定的福建省地方标准《DB35/T 1362-2013太阳模拟器技术要求》,参考《IEC 60904-9:2007光伏器件:第9部分太阳光模拟器的性能要求》,对太阳模拟器的分级、辐照度不均匀度技术指标和检测等做了规定。分析了太阳模拟器辐照度不均匀度,研制相应的校准装置,并且对校准装置进行校准验证和校准结果的扩展不确定度分析,研究结果有助于《DB35/T 1362-2013》标准的实施。

大面积太阳模拟器辐照不均匀度A级指标的设计与实现

针对2m×1.1m检测需求的大面积太阳模拟器辐照不均匀度指标达到A级要求,通过分析现有的大面积太阳模拟器侧打光和下打光方式,进一步比较了现有的匀光装置,设计了双脉冲氙灯下打光的太阳模拟器光机结构。为进一步提高太阳模拟器的整个辐照面的辐照不均匀度指标具有一定的参考意义。

腔平面靶辐射温度和辐射不均匀度计算

提出了一种双温度区（光斑区和腔壁区）模型，这种模型可以在满足能量平衡方程的同时提供一种估算辐照不均匀度各阶球谐展开的简单有效的方法。这种方法用于分析平面靶放置在腔壁侧面中段的腔靶辐照不均匀度的各阶球谐展开。计算表明，在各阶不均匀度中以ｌ＝４，ｍ＝２的均匀度最大。

纵向多灯丝电子帘加速器的束流不均匀度

束流不均匀度是电子帘加速器束流性能的一重要指标。影响束流不均匀度的主要因素是加速器结构中各电极(阴极、反射极、栅极、阳极)的电位、形状及其相对位置。本工作针对1台纵向多灯丝电子帘加速器的实际结构参数,计算其束流不均匀度,通过分析和比较,讨论了进一步改善束流不均匀度的可能途径,为改进电子帘加速器的设计提供了参考。

反射磁铁在改善线缆辐照均匀性方面的应用

电子加速器辐照线缆,特别是辐照大规格线缆(外径40~80mm)时,经常出现辐照不均匀现象。本文主要分析线缆辐照加工时出现不均匀现象的原因及解决方法,详细介绍反射磁铁的工作原理与使用方法,并对比使用反射磁铁与不使用反射磁铁辐照线缆的效果。辐照结果表明,使用反射磁铁辐照可提高大规格线缆的辐照均匀性。

工业辐照加速器扫描磁铁电源的研制

分析了工业辐照加速器扫描磁铁的三角波励磁电流的选取。介绍了一种输出电流峰-峰值20A、扫描频率为20～50Hz的连续三角波的工业辐照加速器扫描磁铁电源。阐述了三角波调制器的原理、三角波线性度、基于单片机的控制系统以及其在工业辐照环境下采取的抗干扰措施。理论和应用均表明该设计具有很好的辐照均匀度。

不同发光半角的圆形LED阵列辐照特性

为了探究不同发光半角对圆形LED阵列辐照特性的影响,利用单颗LED芯片的照度公式推导出圆形阵列的照度公式、光斑半径和发散角公式。使用Tracepro软件对不同发光半角的圆形LED阵列仿真并利用MATLAB进行函数数值拟合。结果表明:在有效光斑区域下,随着单颗LED发光半角的增大,圆形阵列的中心照度值逐渐降低,降低的速率近似线性增长;光斑半径和发散角逐渐增大,变化率先增大后减小。辐照均匀度随着单颗LED发光半角的增大而增大,而后保持稳定,单颗LED发光半角为60°时,圆形阵列辐照均匀度最好,且相同发光半角时接收面面积越小辐照均匀度越高。这些结论对实现圆形LED阵列照明设计提供了定量的参考和理论依据。

双自由曲面光束整形系统的虚拟面迭代设计法

双自由曲面光束整形系统可在不改变光束相位分布的情况下实现光束空间光强分布的按需调控,然而其需要设置虚拟平面来进行双自由曲面面形的求解。研究发现,传统单一虚拟面法在应用于结构紧凑和扩束倍率较大的系统时,存在设计不精准、整形效果差等缺陷,为此,提出了一种基于虚拟面迭代策略的双自由曲面光束整形系统设计方法。基于不同参数的同轴透射式和离轴反射式光束整形系统的数值仿真研究结果,表明该方法可有效规避传统虚拟面法的局限性。以将束腰半径为5 mm的高斯光束整形为半径30 mm的准直平顶光束的透射式双自由曲面光束整形系统为例,虚拟面迭代法所设计的光束整形系统将光强分布均匀性和能量利用率相对于单一虚拟面法而言分别提升了2.93%和8.93%。

基于神经网络算法的太阳模拟器光均匀性优化设计

提出一种把人工神经网络和光学仿真软件相结合的太阳模拟器光均匀性优化设计方法。首先由光学软件仿真一组不同结构参数的模型,然后让神经网络通过学习这些仿真数据来寻找模型的结构参数和检测平面辐照均匀性的复杂非线性关系,并预测辐照均匀性最优时的模型结构参数,再用仿真软件进行验证。基于此方法,对一个短距离大面积的太阳模拟器模型成功进行了优化仿真,使其辐照非均匀度满足A级标准。结果表明:此方法能有效解决太阳模拟器设计周期长、调试困难、试验成本高的问题,对解决同类工程问题亦具有一定的研究价值。

大幅面太阳全光谱辐照系统的设计

大幅面太阳全光谱辐照系统是太阳模拟器的重要组成部分,辐照不均匀度是其关键技术指标之一,在传统全光谱辐照系统中存在着难以达到国家标准、光源光谱匹配性差等技术难题。结合大幅面太阳模拟器的研究现状,设计了一种全光谱辐照系统。利用光学仿真软件Zemax对所设计的全光谱辐照系统辐照均匀性进行仿真,提出了辐照度衰减模式的新概念,并以此为基础对全光谱辐照系统辐照不均匀度进行了优化。光源采用瑞士Solaronix公司生产的Plasma光源,经过测试光谱达到国际电工委员会标准A级,光源谱段内辐照度用光谱辐射计进行测试。结果表明,在辐照度为280W/m2时,辐照度衰减模式在未启动和启动时辐照不均匀度分别为8.4%和5.7%,参考国家标准GB/T12637—1990太阳模拟器通用规范,在2400mm×6000mm有效辐照面内其辐照均匀度满足规范C级标准,接近B级标准。

硫酸沙丁胺醇的辐照灭菌研究

西药由于生产不当,经常会被微生物污染以至于成品中细菌含量超标。利用^(60)Coγ射线辐照杀菌,效果显著。本文对西药硫酸沙丁胺醇的辐照灭菌效果,质量管理和辐照工艺进行了探讨。

大面积高均匀LED光源的光学系统设计

为了解决模型表面涂料因光照不均匀而导致获取的光谱信息不准确的问题,设计了波长一定、大面积、高均匀性的LED激励光源系统。根据设计指标对单颗LED光源进行二次光学设计,即运用网格划分法对单个LED光源配制非球面匀光透镜进行匀光设计,经ZEMAX仿真和计算,该光源系统由4组阵列分布的LED光源(波长为380~385 nm)组成,在距离光源3 m处的目标照明面上可实现直径Ø3 m的辐照范围和130 W·m^(-2)的辐照强度,且辐照均匀度达到96.59%.结果表明此设计满足应用所需的均匀度和辐照强度要求。

大辐照面积超A级太阳能模拟器的设计与实现

设计并实现了一种超A级大型脉冲式太阳模拟器,该设备以长弧氙灯作为光源,采用同轴发散式光学结构,在3 m×3 m内辐照度的不均匀性小于±1%,光谱失配度小于10%,辐照度时间不稳定性小于±0.2%,对同一组件多次测量其相对误差小于0.3%。

光学积分器离焦与散热结构设计

光学积分器是太阳模拟器核心匀光部件,通过适当离焦可提高辐照均匀性。针对目前光学积分器离焦精度低、装调困难、散热效率不高等不足,提出一种高温工况下能够连续离焦和有效散热的光学积分器机械结构。通过离焦分析确定投影镜组离焦范围,设计一种由螺旋传动和直线导槽组成的连续离焦结构及环形肋片的散热结构,并在热载荷下对结构参数进行有限元分析与优化。通过实际测试,光学积分器离焦-2.6 mm时,Φ100 mm辐照光斑内的辐照不均匀度±0.44%,太阳模拟器辐照均匀性最佳,表明投影镜组在高温下能够连续离焦调整,有效提高光学积分器装调精度和效率。

基于5kW非共轴聚光型模拟器性能数值研究

文章采用Tracepro软件对一个5 kW小型非共轴聚光型太阳能模拟器建立数学模型,通过实验验证了模型的准确性,并计算得到了太阳能模拟器中聚光镜的结构参数(旋转角度θ、后端开口直径、前端开口直径)和氙灯光源的安装误差(光源离焦、偏转角)对太阳能模拟器焦平面热流密度峰值和辐照不均匀度的影响规律。研究结果表明:太阳能模拟器焦平面热流密度峰值与辐照不均匀度随聚光镜旋转角度呈现逐渐下降的趋势;热流密度峰值与辐照不均匀度随聚光镜后端开口直径增加分别呈下降和上升趋势;热流密度峰值与辐照不均匀度随前端开口直径增加分别呈上升和下降趋势;光源离焦对焦平面热流密度峰值有负影响;光源偏转角度对热流密度峰值和辐照不均匀度几乎无影响。文章研究结果对太阳能模拟器聚光镜结构及汇聚光斑性能优化提供了理论指导。

AAA级太阳模拟器的设计与研制

完成了一种光谱匹配、辐照不均匀度和辐照不稳定度均能达到A级标准的AAA级太阳模拟器的设计与研制。介绍了太阳模拟器的光源选择和滤光片的设计,给出了太阳模拟器的光机结构,测量了太阳模拟器的各项技术指标。结果表明,太阳模拟器的光谱匹配在波长400～1 100 nm处满足ASTM E927-10中AM1.5G A级要求。在有效辐照面55 mm×55 mm内,其平均辐照度达到1 000 W/m2,辐照不均匀度达到1.35%,辐照不稳定度达到1.27%。测量数据显示设计的太阳模拟器满足ASTM E927-10的AAA级标准。

基于CPC的太阳模拟器聚光性能分析

为解决现有太阳模拟器能量利用率低导致辐照度低的难题,依据太阳模拟器基本成像原理,提出利用复合抛物面聚光器(CPC)改进太阳模拟器的聚光系统.分析了CPC与传统聚光器的聚光机理,基于边缘光线原理推导了CPC的参数设计方法.利用LightTools软件结合嵌套的体光源与CPC建立聚光模型,分析了CPC理想最大接收角。建立椭球聚光镜与组合聚光系统的对比模型,验证了理论分析.通过截取分析得到最佳截取比来优化初始结构,进而确定CPC的最终结构.结果表明:氙灯应用在CPC中的能量利用率高达94.86%,且整个太阳模拟器的辐照度有很大提升.该研究能够为设计高能量利用率高辐照度的太阳模拟器提供参考.

多功能太阳模拟器光学系统设计（英文）

设计了一种可同时实现准直式和发散式太阳光模拟的多功能太阳模拟器光学系统.阐述了光学系统中聚光镜的设计与光学积分器的优化技术.采用Zemax软件中序列与非序列功能结合的方式对光学积分器的参数进行优化,并设计了准直物镜.利用LightTools软件对光学系统进行模拟仿真,结果表明:设计的光学系统实现准直式太阳光模拟功能时,辐照面可达Φ300 mm,且辐照不均匀度优于±6.1%;通过改变准直物镜的位置,发散式太阳光模拟功能时,辐照面可达Φ1 500mm,且辐照不均匀度优于±6.7%.