基于CCD相机和朗伯靶的聚光器吸热管辐射能流密度测量方法

"该文提出了一种利用CCD相机和双朗伯靶的能流均匀性测量系统和方法，用于检测聚光器吸热管表面的辐射能流密度。通过固定水冷朗伯靶和可移动朗伯靶，直接获取探测器区域的像素灰度值，简化了测量过程，提高了精度。这种方法适用于线性菲涅耳聚光系统二次聚光器开口平面处吸热管的能流分布检测，经过实验验证，其峰值能流密度误差小于2.4%。" 本文主要探讨了如何精确测量聚光器吸热管表面的辐射能流密度，这是太阳能热能系统中的关键参数。作者提出了一种创新的检测方法，该方法基于CCD相机和特殊的双朗伯靶设计。朗伯靶是一种具有均匀反射率的靶标，能够模拟理想的漫射光源，对于测量光能分布非常有用。 在该系统中，一块固定的水冷朗伯靶用于稳定温度并提供均匀的背景，其中心的开孔处安装了一个热流探测器，可以测量区域内接收到的能流。另一块可移动的朗伯靶则用于捕捉无探测器的光斑图像，这样就可以比较两者之间的差异，从而计算出吸热管表面的能流分布。 通过CCD相机捕获的光斑灰度图像，可以量化吸热管上不同位置的辐射能流密度。灰度值与能量流之间存在直接关系，因此可以直接从像素灰度值推算出能流密度。这种方法的优点在于，它简化了传统测量手段的复杂性，同时提供了较高的测量精度。 文章详细介绍了测量原理，包括光斑图像处理和能流密度分布的提取步骤，并且搭建了实际的实验平台进行测试。通过多次重复实验，验证了该方法的准确性和重复性。实验结果显示，检测到的峰值能流密度误差不超过2.4%，这表明该方法具有很高的可靠性和实用性。 此外，由于该方法适用于线性菲涅耳聚光系统的二次聚光器，这意味着它可以应用于大型太阳能热能系统，帮助优化吸热管的能量收集效率，提升系统的整体性能。因此，这种基于CCD相机和双朗伯靶的检测方法对太阳能热能领域的研究和工程实践具有重要的参考价值。 总结来说，本文提供的检测方法不仅解决了聚光器吸热管表面辐射能流密度的测量难题，而且通过实验验证了其高效、精确的特点，对于推动太阳能热能技术的发展和提高能源利用率具有积极意义。