PDF《国家太阳能光热产业技术创新战略联盟标准》

150 米,沿不同高度布置三个传感器:定日镜全高 1/2,全高,大于全高加

2 米. 5.3 图像采集系统 黑白 CCD 相机:A/D 量化等级 8bit,帧率不小于 15fps,分辨率不小于 768?576,工作 温度-20℃-45℃,存储温度-30℃- 60℃. 5.4 目标靶 靶表面具有漫反射率特性,表面在 100℃时没有变形和变色,对于腔体式吸热器,靶的 尺寸应大于吸热器采光口尺寸. 对于圆周柱形吸热器, 靶的尺寸应大于吸热器的直径与高度 组成的矩形.

6 测试时太阳辐照和气象条件 6.1 辐照和气象条件 测试期间太阳辐照和气象条件要求如下: ――测试周期内的风速必须覆盖定日镜要求的工作风速范围 (推荐为 0-14m/s) , 为此测 试可能持续多天;

――环境空气温度不低于-30℃,不高于 50℃;

――太阳法向直射辐照度大于 300W/m2 . 6.2 数据采集 ――风速、光斑图像、太阳法向直射辐照度和环境空气温度同步采集.

7 跟踪准确度测量方法 7.1 采集光斑图像 7.1.1 通过调整 CCD 相机光圈、焦距、放大倍率、俯仰及方位角度可使目标靶充满相机的 整个视场;

7.1.2 启动定日镜,使定日镜将太阳辐射聚焦到目标靶;

7.1.3 启动 CCD 相机采集靶面的光斑图像,覆盖定日镜的工作姿态范围. 7.2 计算光斑几何中心 分割 7.1.3 采集的每帧光斑灰度图像的光斑与背景,并以光斑内像素的总量作为光斑的 面积. 以与此面积相等的正方形作为光斑图像中提取光斑的裁剪窗, 用该裁剪窗在整个光斑 图案上进行截取, 以所有截取窗口内灰度值总量最大的位置作为光斑有效区域, 光斑有效区 域的几何中心即为光斑中心.附录 A 给出了光斑图像中目标靶中心和光斑几何中心的计算

4 方法. 7.3 计算定日镜跟踪准确度 分析 7.1.3 采集到的第i 帧光斑照片, 计算此时刻的定日镜跟踪准确度, 如式 (1) 所示: ? ? ? ?

2 2

2 2

0 0 =

1000 i i x x y y L ? ? ? ? ? ? ? 1) 式中: ? ――定日镜跟踪准确度;

L ――定日镜的旋转中心到目标点的斜向距离;

? ――像素与长度的转换因子 ? ?

0 0 , x y ――光斑图像中目标靶的中心坐标;

? ? , i i x y ――第i帧光斑照片中光斑几何中心坐标.

8 定日镜跟踪质量的判断 8.1 跟踪准确度的分布 将公式(1)计算得到的? 结果表达为图3.该图中可见测试期间内不同风速下定日镜跟 踪准确度出现在3.5mrad内的频率. 图3不同风速下定日镜跟踪准确度在 3.5mrad 内的频率示例 8.2 定日镜跟踪质量阈值 同时满足以下条件的定日镜为合格: ――在4m/s风速下跟踪准确度达到3.5mrad的概率大于99%;

――在8m/s风速下跟踪准确度达到3.5mrad的概率大于62%;

――在11m/s风速下跟踪准确度达到3.5mrad的概率大于33%.

30 40

50 60

70 80

90 100

0 1

2 3

4 5

6 7

8 9

10 11

12 在3.5mrad 内的频率, % 风速,m/s(数据来自3920个采样点)

5 附录A(规范性附录) 目标靶中心和光斑几何中心计算方法 A.1 光斑图像中目标靶中心的计算方法 启动定日镜跟踪准确度测量系统的CCD相机采集图像,利用目标靶上四个黑色直角框标 定出目标靶中心? ?

0 0 , x y ,如图A.1所示. ? ?

0 0 , x y 图A.1 光斑图像中目标靶中心 A.2 光斑图像中光斑几何中心计算方法 分割7.1.3采集的每帧光斑灰度图像的光斑与背景, 并以光斑内像素的总量作为光斑的面 积. 以与此面积相等的正方形作为光斑图像中提取光斑的裁剪窗, 用该裁剪窗在整个光斑图 案上进行截取, 以所有截取窗口内灰度值总量最大的位置作为光斑有效区域, 光斑有效区域 的几何中心即为光斑中心,如图A.2所示.几何中心的计算方法如下: ? ? ? ? ? ? ? ?