申请/专利权人：天津城建大学

申请日：2017-08-17

公开（公告）日：2024-02-27

公开（公告）号：CN107332513B

主分类号：H02S50/15

分类号：H02S50/15;G01M11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.27#授权;2017.12.01#实质审查的生效;2017.11.07#公开

摘要：本发明提供一种高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台，该平台包括试件搭载台、人工光源组件和控制柜三部分。其中试件搭载平台包括试件、试件卡扣、定距轴、调节槽口、红外测距传感器、手拧固定螺母、试件试件角度调节电机；人工光源组件包括拉升电机、人工光源试件角度调节电机、角度电机钢缆滑轮、拉升电机钢缆、拉升电机钢缆滑轮、均光网、人工光源支架、人工光源、滑槽、滑块、散热风扇、反光罩、氙灯。有益效果是该平台应用于对各种光伏及光热组件的测试实验，尤其适用于人工光源和被测试件之间定轴距和不同倾角的测试，在测试过程中，人工光源和试件轴距一经确定，测试人员无需再关注由于频繁调节倾角而改变的轴距，使得实验操作更加简便快捷。

主权项：1.一种高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台，其特征是：该平台包括试件搭载台1、人工光源组件2和控制柜26三部分；所述试件搭载台1包括试件19、试件卡扣20、定距轴21、调节槽口22、红外测距传感器123-1、红外测距传感器223-2、红外测距传感器323-3、红外测距传感器423-4、手拧固定螺母24、试件角度调节电机25、试件搭载板27；所述试件搭载台1试件卡扣20横向和纵向分别有手拧固定螺母24，并分别位于试件搭载板27的横向和纵向的槽中，定距轴21通过试件角度调节电机25的轴插接于试件搭载板27横向两端，试件角度调节电机25连接于定距轴21的尾端；在试件19两侧、定距轴21尾端伸出部位分别设有红外测距传感器123-1、红外测距传感器223-2、红外测距传感器323-3、红外测距传感器423-4，定距轴21的前端有调节槽口22，定距轴21插于试件搭载台固定插孔16内，且通过螺母固定和调节轴距，且使得定距轴21垂直于人工光源10；所述红外测距传感器123-1、红外测距传感器223-2、红外测距传感器323-3、红外测距传感器423-4、试件角度调节电机25、拉升电机3、散热风扇13、氙灯15、角度电机钢缆17、拉力传感器18均与控制柜26通过导线连接；所述人工光源组件2包括拉升电机3、人工光源试件角度调节电机4、角度电机钢缆滑轮5、拉升电机钢缆6、拉升电机钢缆滑轮7、均光网8、平台人工光源支架9、人工光源10、滑槽11、滑块12、散热风扇13、反光罩14、氙灯15、试件搭载台固定插孔16、角度电机钢缆17、拉力传感器18；所述平台人工光源支架9固定于地面，拉升电机3螺栓连接于平台人工光源支架9的顶部中央，拉升电机3轴部为两个槽的钢缆轮，一侧拉升电机钢缆6顺时针绕于钢缆轮的槽部，另一侧拉升电机钢缆6则逆时针绕于钢缆轮的槽部，顶部两侧靠近平台人工光源支架9短边边缘分别有一个拉升电机钢缆滑轮7，拉升电机钢缆6从槽中穿过垂直向下；人工光源试件角度调节电机4螺栓连接于平台人工光源支架9的顶部中央，方向与拉升电机3垂直，拉升电机3轴部为有槽的钢缆轮，角度电机钢缆17从角度电机钢缆滑轮5槽中穿过；所述平台人工光源支架9内侧有两条滑槽11，其中滑块12镶嵌于滑槽11中，沿着滑槽11上下滑动；其中人工光源倾角调节电机28镶嵌于人工光源10的两侧突出部，人工光源倾角调节电机28的轴插接于滑块12中，人工光源10的两侧突出部位于人工光源10侧面的几何中心；拉升电机钢缆6铰接于人工光源10的两侧突出部，铰接接点位于人工光源10侧面的几何中心，角度电机钢缆17则通过拉力传感器18铰接于人工光源10底部后侧底部边缘中央；人工光源10内侧四条横梁上分别均匀固接三个设有带反光罩14的氙灯15，散热风扇13位于人工光源10的两侧，散热风扇13的中心与氙灯15位于同一水平面两侧上，每侧四个，均光网8铺设于人工光源10的正面。

全文数据：高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台技术领域[0001]本发明涉及光伏和光热产品测试领域，特别是涉及基于人工光源的光伏产品测试领域的一种高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台。背景技术[0002]光伏产品测试对于研究光伏产品有着重要的意义，其中尤其太阳能电池板、太阳能热水器的光热特性研究需要做大量的设计，其中人工光源在光伏产品测试领域也有着重要的意义。在测试光伏产品过程中，对于光伏产品和人工光源的距离和倾角有着严格的要求，众所周知辐射传热与距离直接相关，而倾角改变导致距离的改变，包括一方面轴心距改变，另一方面试件偏离光源照射的中心区域。因此角度旋转引起的距离变化会直接影响到测试结果的准确性，因此在改变人工光源照射在试件上的倾角以模拟太阳照射在光伏产品的不同倾角时，我们希望人工光源与试件之间的距离不变。然而现有产品中，对于不同倾角和距离的测试调节非常不便，这样无疑是加重了测试人员的负担，特别是频繁、长时间的在人工光源的强照射环境下工作，对于身体来说，有着很强的负担。发明内容[0003]为解决以上问题，本发明提供一种高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台，本平台结构以利于在测试光伏电池板的时候人工光源固定不动，只需改变被测试件的角度即可，测试期间试件和人工光源的轴距是确定的，在测试太阳能热水器这种不可旋转试件的时候由人工光源改变其角度，测试期间确定好试件与人工光源的距离，人工光源绕轴旋转，轴距依然不会被改变。[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台，包括试件搭载台、人工光源组件和控制柜三部分。[0005]本发明的效果是：[0006]1本发明提供一种定轴距的功能，在测试的过程中不用频繁调节人工光源与试件之间距离，减轻试验人员负担，提高试验精度，基本消除人为调节的误差，实验数据准确率可以提高10%〜30%。[0007]2本发明实现了自动控制和调节，所有控制和调节均为高精度电控，既能精确控制平台轴距和倾角，又能进行远程操控，避免实验人员长时间暴露在强光之下，同时可以避免人工调节导致的误差。[0008]3本试验装置提供两种实施方案，在测试光伏电池板的时候人工光源固定不动，只需改变被测试件的角度即可，期间试件和人工光源的轴距是确定的；在测试太阳能热水器这种不可旋转的试件的时候由人工光源改变其角度，期间确定好试件与人工光源的距离，人工光源绕轴旋转，轴距同样不会改变。附图说明[0009]图1为本发明的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台结构图；[0010]图2为本发明的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台人工光源结构图；[0011]图3为本发明的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台人工光源角度调节示意图；[0012]图4为本发明的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台试件搭载平台结构图；[0013]图5为本发明的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台人工光源倾角调节电机局部剖面图；[0014]图6为本发明的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台人工光源剖面图；[0015]图7为本发明的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台人工光源倾角调节流程图。[0016]图中：[0017]1.试件搭载台2.人工光源组件3.拉升电机4.人工光源试件角度调节电机[0018]5.角度电机钢缆滑轮6.拉升电机钢缆7.拉升电机钢缆滑轮[0019]8.均光网9.人工光源支架10.人工光源11•滑槽12.滑块13•散热风扇14.反光罩15•氙灯16.试件搭载台固定插孔[0020]17.角度电机钢缆18拉力传感器19•试件20.试件卡扣[0021]21.定距轴22.调节槽口23-1.红外测距传感器1[0022]23-2.红外测距传感器223-3.红外测距传感器323-4.红外测距传感器4[0023]24.手拧固定螺母25.试件角度调节电机26.控制柜[0024]27试件搭载板28人工光源倾角调节电机具体实施方式[0025]结合附图对本发明的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台结构加以说明。[0026]本发明的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台结构是，本平台包括试件搭载台1、人工光源组件2和控制柜26三部分。其中试件搭载平台1包括试件19、试件卡扣20、定距轴21、调节槽口22、红外测距传感器123-1、红外测距传感器223-2、红外测距传感器323-3、红外测距传感器423-4、手拧固定螺母24、试件角度调节电机25、试件搭载板27;其中人工光源组件2包括拉升电机3、人工光源试件角度调节电机4、角度电机钢缆滑轮5、拉升电机钢缆6、拉升电机钢缆滑轮7、均光网8、人工光源支架9、人工光源10、滑槽11、滑块12、散热风扇13、反光罩14、氙灯15、试件搭载台固定插孔16、角度电机钢缆17、拉力传感器18。[0027]所述平台所有的红外测距传感器123-1、红外测距传感器223-2、红外测距传感器323-3、红外测距传感器423-4、试件角度调节电机25、拉升电机3、散热风扇13、氙灯15、角度电机钢缆17、拉力传感器18均与控制柜通过导线电连接。[0028]如图1所示，拉升电机3螺栓连接于人工光源支架9的顶部中央，人工光源试件角度调节电机4螺栓连接于人工光源支架9的顶部中央，方向与拉升电机3垂直，拉升电机3用于拉升人工光源10,人工光源试件角度调节电机4用于拉上人工光源10下部，从而改变人工光源10倾角。其中拉升电机3、人工光源试件角度调节电机4配有数字编码器，可以精确控制电机转动角度。[0029]如图2、图3、图5、图7所示，所述平台人工光源支架9内侧有两条滑槽11，其中滑块12镶嵌于滑槽11中，沿着滑到11上下滑动;其中人工光源倾角调节电机2S镶嵌于人工光源10的两侧突出部，人工光源倾角调节电机28的轴插接于滑块12中，人工光源10的倾角调节可以先行按设定角度用人工光源1〇试件角度调节电机4粗略调节，人工光源10试件角度调节电机4所转角度与设定角度差值在5度以内时，人工光源倾角调节电机28进行微调，所调角度为设定角度差值在〇.5度范围之内，停止调节，期间需判断拉力传感器18是否达到压力阈值，若在压力阈值范围之外，人工光源1〇试件角度调节电机4会继续转动，使角度电机钢缆17始终紧紧拉住人工光源1〇,使得角度电机钢缆17与拉升电机钢缆6作为人工光源10的主要承力。其中人工光源1〇下部比较重，重心偏下，角度电机钢缆17松开时，人工光源1〇在重力作用下会自行下垂。[0030]如图2与图6所示氙灯15带有反光罩14,氙灯15通过反光罩14铆接于人工光源10上，其中横向三个，铆接四排，均匀分布于人工光源10内侧，散热风扇13位于人工光源10的两侧，散热风扇13的中心与氙灯15位于同一水平面上，每侧四个，两侧八个;均光网8铺于人工光源10的正面。其中反光罩14将氙灯15灯反射为平行光，均光网8作用使平行光更加均匀且起到保护作用，使实验人员远离高温。[0031]如图1、图2、图4所示，所述试件搭载平台1试件卡扣20分别配有手拧固定螺母24，试件卡扣20横向和纵向分别有两个，它们分别位于试件搭载板27的横向和纵向的槽中，定距轴21通过试件角度调节电机25的轴插接于试件搭载板27横向两端，试件角度调节电机25镶嵌于定距轴21的尾端且试件角度调节电机25的轴与定距轴21互相垂直;定距轴21尾端有搭载有四个红外测距传感器，分别为红外测距传感器123-1、红外测距传感器223-2、红外测距传感器323-3、红外测距传感器423-4、手拧固定螺母24;定距轴21的前端有调节槽口22;定距轴21插于试件搭载台固定插孔16内，且通过螺母固定和调节轴距，且使得定距轴21垂直于人工光源10。其中1试件卡扣20分别配有手拧固定螺母24,可以根据试件的尺寸固定试件，其中调节槽口22前后滑动可以调节轴距。使用试件搭载平台1时，人工光源可以固定角度，通过试件角度调节电机25调节试件倾角。[0032]本发明的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台有两种实施方案：[0033]实施方案1:[0034]当试件19为不可旋转的试件，如太阳能热水器时，本平台可改变人工光源10的高度和倾角。首先被测试件放于可滑动的升降台上，确定人工光源10和被测试件的距离。测试的过程中，改变人工光源10的高度时，只用改变升降台的高度即可，且升降台的高度应该和人工光源10抬升的高度同步。测试的过程中只用改变人工光源10的倾角即可。[0035]如图3中人工光源10的倾角调节可以先行按设定角度用人工光源10试件角度调节电机4粗略调节，人工光源10试件角度调节电机4所转角度与设定角度差值在5度以内时，人工光源倾角调节电机28进行微调，所调角度为设定角度差值在0.5度范围之内，停止调节，期间需判断拉力传感器18是否达到压力阈值，若在压力阈值范围之外，人工光源10试件角度调节电机4会继续转动，使角度电机钢缆17始终紧紧拉住人工光源10,使得角度电机钢缆17与拉升电机钢缆6作为人工光源10的主要承力。其中人工光源10下部比较重，重心偏下，角度电机钢缆17松开时，人工光源10会自行下垂。[0036]实施方案2[0037]如图1和图4当试件19为可旋转的试件，如太阳能电池板。其中人工光源10高度不改变，且垂直于水平面。将试件19通过试件卡扣20固定于试件搭载平台1上，试件彳f载平台1通过定距轴21插于试件搭载台固定插孔16内，试件19初始状态应该与均光网8平行，即红外测距传感器223-2、红外测距传感器423-4或者是红外测距传感器123-1、红外测距传感器323-3读出的数值等值，且红外测距传感器123-1、红外测距传感器223-2或者是红外测距传感器323-3、红外测距传感器423-4读出的数值等值，通过调节槽口22调节读取四个红外测距传感器任意一个数值，来确定试件19与人工光源1〇的距离，即轴距，通过螺母将试件搭载平台1固定于人工光源10上。[0038]在实验过程中，可通过试件角度调节电机25调节试件19的倾角，倾角值由红外测距传感器来确定，设红外测距传感器223-2、红外测距传感器423-4中心距为L，试件倾角为0，设红外测距传感器223-2、红外测距传感器423-4读数差值为M，则试件19相对人工光源10的夹角e为arcsinML。[0039]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

权利要求：1.一种高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台，其特征是：该平台包括试件搭载台1、人工光源组件2和控制柜26三部分；所述试件搭载平台⑴包括试件（19、试件卡扣20、定距轴21、调节槽口（22、红外测距传感器123-1、红外测距传感器223-2、红外测距传感器323-3、红外测距传感器423-4、手拧固定螺母24、试件角度调节电机25、试件搭载板27;所述试件搭载平台1试件卡扣20横向和纵向分别有手拧固定螺母24，并分别位于试件搭载板27的横向和纵向的槽中，定距轴21通过试件角度调节电机25的轴插接于试件搭载板27横向两端，试件角度调节电机25连接于定距轴21的尾端;在试件（19两侧、定距轴21尾端伸出部位分别设有红外测距传感器123-1、红外测距传感器223-2、红外测距传感器323-3、红外测距传感器423-4，定距轴（21的前端有调节槽口（22，定距轴（21插于试件搭载台固定插孔（16内，且通过螺母固定和调节轴距，且使得定距轴21垂直于人工光源10;所述红外测距传感器123-1、红外测距传感器223-2、红外测距传感器323-3、红外测距传感器423-4、试件角度调节电机25、拉升电机3、散热风扇（13、氙灯15、角度电机钢缆17、拉力传感器18均与控制柜26通过导线连接；所述人工光源组件2包括拉升电机3、人工光源试件角度调节电机4、角度电机钢缆滑轮5、拉升电机钢缆6、拉升电机钢缆滑轮7、均光网（8、平台人工光源支架9、人工光源（10、滑槽（11、滑块（12、散热风扇（13、反光罩14、氙灯（15、试件搭载台固定插孔16、角度电机钢缆（17、拉力传感器18;所述平台人工光源支架⑼固定于地面，拉升电机⑶螺栓连接于平台人工光源支架9的顶部中央，拉升电机3轴部为两个槽的钢缆轮，一侧拉升电机钢缆6顺时针绕于钢缆轮的槽部，另一侧拉升电机钢缆6则逆时针绕于钢缆轮的槽部，顶部两侧靠近平台人工光源支架9短边边缘分别有一个拉升电机钢缆滑轮7，拉升电机钢缆⑹从槽中穿过垂直向下;人工光源试件角度调节电机⑷螺栓连接于平台人工光源支架9的顶部中央，方向与拉升电机⑶垂直，拉升电机⑶轴部为有槽的钢缆轮，角度电机钢缆17从角度电机钢缆滑轮⑸槽中穿过；所述平台人工光源支架9内侧有两条滑槽（11，其中滑块（12镶嵌于滑槽（11中，沿着滑槽（11上下滑动；其中人工光源倾角调节电机28镶嵌于人工光源（1〇的两侧突出部，人工光源倾角调节电机28的轴插接于滑块（12中，人工光源（10的两侧突出部位于人工光源（10侧面的几何中心;拉升电机钢缆⑹铰接于人工光源（10的两侧突出部，铰接接点位于人工光源（10侧面的几何中心，角度电机钢缆17则通过拉力传感器18铰接于人工光源10底部后侧底部边缘中央;人工光源（10内侧四条横梁上分别均匀固接三个设有带反光罩（14的氙灯15，散热风扇（13位于人工光源（10的两侧，散热风扇（13的中心与氙灯15位于同一水平面两侧上，每侧四个，均光网8铺设于人工光源10的正面。2.根据权利要求1所述的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台，其特征是:所述拉升电机3螺栓连接于人工光源支架9的顶部中央，人工光源试件角度调节电机4螺栓连接于人工光源支架⑼的顶部中央，方向与拉升电机⑶垂直，拉升电机⑶用于拉升人工光源（10调节人工光源（10的高度，人工光源试件角度调节电机4用于拉人工光源（10下部，从而改变人工光源（10倾角，所述拉升电机3、人工光源试件角度调节电机⑷配有数字编码器，能够精确控制电机转动角度。3.根据权利要求1所述的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台，其特征是:所述平台人工光源支架9内侧有两条滑槽11，滑槽11中镶嵌有滑块（12，沿着滑到（11上下滑动;滑块（12插接有人工光源倾角调节电机轴，人工光源倾角调节电机28镶嵌于人工光源（10的两侧突出部，所述人工光源（10重心偏下，角度电机钢缆（17松开时，人工光源10会自行下垂。4.根据权利要求1所述的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台，其特征是:所述人工光源（10的正面铺设均光网（8，人工光源（1〇上的反光罩（14将氣灯（15灯反射为平行光。5.根据权利要求1所述的高精度定轴距可旋转的人工光源测试平台，其特征是:所述试件卡扣20根据所测量试件的尺寸固定试件;调节槽口（2¾在试件搭载台固定插孔（16内前后滑动能够调节轴距;使用试件搭载平台（1时，通过试件角度调节电机25调节试件倾角，设红外测距传感器223-2、红外测距传感器423-4中心距为L，试件倾角为9,设红外测距传感器223-2、红外测距传感器423-4读数差值为M，则试件19相对人工光源1〇的夹角Q为arcsinML〇

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