塔式太阳能定日镜定日精度在线测量技术研究
|
摘要
塔式太阳能热发电技术是目前人们已开发的太阳能发电技术中的一种。如同其他任何技术一样,塔式太阳能热发电技术除了具有发电效率高等优点外也面临很多需要解决的问题。其中塔式太阳能热发电定日镜定日精度的问题就是其中之一。为了解决这个问题,人们目前已经提出了若干解决方案。这些方案主要可以分为采用图像处理的方法和采用光电检测的方法两类。本文提出的定日镜定日精度检测方案就是一种基于光电检测的方法来实现定日镜定日精度测量的方法。本方案使用性能优良的位置敏感探测器(PSD)作为光电传感器,AT89S52单片机作为信息处理单元并结合其他外围芯片组成了一个光信号检测系统。通过本系统可以对置于塔顶的激光器发出的光束进行位置检测,进而确定定日镜法线方向的误差,为定日镜控制系统提供误差补偿的依据。
本文详尽介绍了定日镜定日误差检测方案的理论依据以及系统的具体设计和实现。主要包括系统光电采集部分的硬件电路设计实现,软件流程以及系统调制光源部分的硬件电路实现和软件流程等等。
The solar tower plant is one of the important ways of using solar energy. The same as any other technologies,the solar tower technology has many problems to be solved despites its obvious advantage.How to improve the solar tracking precision of a heliostat is one of such problems. Various solutions,which can be generally divided into two categories according to the strategies(such as using image processing or employing photoelectric detection) it employs,have been presented in order to solve such a problem.The solution presented in this paper is based on photoelectric detection.The solution is a kind of photoelectric detection system which uses positon sensitive detector as photo sensor and a piece of AT89S52 as its information processing unit.The light spot position of the incident laser beam on the surface of the PSD,which is to be used to determine the normal direction error that serves as the basis of error compensation in heliostat control system side,can be determined by this detection system.
The theoretical basis and the implement of the solar tracking error detection system is presented in details in this paper,including the hardware circuit and sofeware impement of the both components of photoelectric detection and the modulated light source.
本文详尽介绍了定日镜定日误差检测方案的理论依据以及系统的具体设计和实现。主要包括系统光电采集部分的硬件电路设计实现,软件流程以及系统调制光源部分的硬件电路实现和软件流程等等。
The solar tower plant is one of the important ways of using solar energy. The same as any other technologies,the solar tower technology has many problems to be solved despites its obvious advantage.How to improve the solar tracking precision of a heliostat is one of such problems. Various solutions,which can be generally divided into two categories according to the strategies(such as using image processing or employing photoelectric detection) it employs,have been presented in order to solve such a problem.The solution presented in this paper is based on photoelectric detection.The solution is a kind of photoelectric detection system which uses positon sensitive detector as photo sensor and a piece of AT89S52 as its information processing unit.The light spot position of the incident laser beam on the surface of the PSD,which is to be used to determine the normal direction error that serves as the basis of error compensation in heliostat control system side,can be determined by this detection system.
The theoretical basis and the implement of the solar tracking error detection system is presented in details in this paper,including the hardware circuit and sofeware impement of the both components of photoelectric detection and the modulated light source.
引文
[1]周炳琨,高以智.激光原理.国防工业出版社,2001年.
[2]黄章勇.光纤通信用光电子期间和组件.北京邮电大学出版社,2004年
[3]张天凡.51单片机C语言开发详解.电子工业出版社,2005年.
[4]张英全,刘芸等.模拟电子技术.机械工业出版社,2000年.
[5]曾禹村,张宝俊等.信号与系统.北京理工大学出版社,2007年.
[6]候金龙.PSD激光三角测量系统的研制.华中科技大学硕士学位论文,2000年.
[7]Robert H.Bishop现代控制系统(第八版).高等教育出版社,2001年.
[8]邱关源.电路(第四版).高等教育出版社,2001年.
[9]童诗白,华成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社,2001年3月第3版.
[10]邓汉馨,郑家龙.模拟集成电子技术教程.2001年5月第1版.北京：高等教版社,2001年.
[11]范文龙.基于嵌入式单片机控制的半导体激光电源的设计.太原理工大学硕究生学位论文,2007年.
[12]张文伟,非接触激光坐标测头的研究,硕士学位论文,天津大学,2002年.
[13]李琳,穆向阳.一种消除PSD背景光干扰的新方法.传感器与微系统,2005年.
[14]冯俊艳,冯其波,匡萃方.高精度激光三角位移传感器的技术现状.应用光学,2004年.
[15]上海欧光,PSD传感器技术文档,HY0202,2009年.
[16]尚鸿雁,张广军.不同光源模式下位置敏感探测器响应特性分析.光电工程,2005年.
[17]赵天宇,吴易明,陈良益等.对综合应用PSD、CCD的双三角探头的研究,科学技术与工程,2007年.
[18]许忠宝,刘力.位置敏感探测器抗干扰研究.国内科技,2003年第8期.
[19]曾超.基于二维位置敏感探测器PSD的研究及应用.浙江大学硕士学位论文,2007年.
[20]张玉贵,正弦波光强调制式激光三角法高精度测距技术研究,硕士论文,天津大学,2005年.
[21]朱立峰.用于三维测量的高精度激光三角探头的研究.中国科学院西安学精密机械研究所硕士研究生学位论文,2007.
[22]王广志,丁海曙,丁辉.位置敏感器件(PSD)的杂光干扰研究.清华大学学自然科学版,1997年.
[23]吕爱民.测试条件对PSD位置精度的影响.传感器技术,1999年.
[24]王哲,曾华林,周燕等.干涉测量用半导体激光器驱动电源.应用光学,2006年.
[25]林眉德.基于PSD的距测量系统研究.浙江大学硕士学位论文,2007年.
[26]Williaims著,李迪王培清译.产品设计中的EMC技术(第三版).电子工业出版社,2004年.
[27]赵斌,侯金龙.基于PSD激光三角测量的非线性校正电路.传感器技术.2005年.
[28]郁道银,谈恒英.工程光学.机械工业出版社,1999年8月.
[29]刘国良,廖力清,施进平.AD9833型高精度可编程波形发生器及其应用电子元器件,2006年.
[30]张国雄.测控电路.2001年8月第1版.机械工业出版社,2001年.
[31]吴慎山.高频电子线路.2007年1月第一版.电子工业出版社,2007年.
[32]张玉贵.正弦波光强调制式激光三角法高精度测距技术研究.天津大学硕士论文,2005年.
[33]赵天宇.正弦波光强调制式PSD激光三角测头的研制.中科院,2007年.
[34]林葵,李刚.实时模拟计算芯片AD538.国外电子元器件,1999年.
[35]强锡富等.传感器.机械工业出版社,2002年.
[36]康华光等,电子技术基础一模拟部分(第四版).高等教育出版社,2000年.
[37]黄战华,蔡怀宇,李贺桥等.三角法激光测量系统的误差分析及消除方法工程.2002年.
[38]胡寿松,自动控制原理(第4版).科学出版社,2005年.
[39]孙长库,叶声华,激光测量技术.天津大学出版社,2001年.
[40]Hamamatsu.one-dimensional PSD S5991, S1880, S2040, S5990.2009年.
[41]RonManeini, OP amps For Everyone-Design Reference, copyright⑥2002, Taxas Instruments.
[42]AD536 manual,Analog Device.Inc,2000.
[43]ICL7650 manual,Intersil.Inc,1999.
[44]Hamamatsu technical data.Photonics K.K., Solid State Division,Position Sensitive Detectors,Products Catalogue,2007.
[2]黄章勇.光纤通信用光电子期间和组件.北京邮电大学出版社,2004年
[3]张天凡.51单片机C语言开发详解.电子工业出版社,2005年.
[4]张英全,刘芸等.模拟电子技术.机械工业出版社,2000年.
[5]曾禹村,张宝俊等.信号与系统.北京理工大学出版社,2007年.
[6]候金龙.PSD激光三角测量系统的研制.华中科技大学硕士学位论文,2000年.
[7]Robert H.Bishop现代控制系统(第八版).高等教育出版社,2001年.
[8]邱关源.电路(第四版).高等教育出版社,2001年.
[9]童诗白,华成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社,2001年3月第3版.
[10]邓汉馨,郑家龙.模拟集成电子技术教程.2001年5月第1版.北京：高等教版社,2001年.
[11]范文龙.基于嵌入式单片机控制的半导体激光电源的设计.太原理工大学硕究生学位论文,2007年.
[12]张文伟,非接触激光坐标测头的研究,硕士学位论文,天津大学,2002年.
[13]李琳,穆向阳.一种消除PSD背景光干扰的新方法.传感器与微系统,2005年.
[14]冯俊艳,冯其波,匡萃方.高精度激光三角位移传感器的技术现状.应用光学,2004年.
[15]上海欧光,PSD传感器技术文档,HY0202,2009年.
[16]尚鸿雁,张广军.不同光源模式下位置敏感探测器响应特性分析.光电工程,2005年.
[17]赵天宇,吴易明,陈良益等.对综合应用PSD、CCD的双三角探头的研究,科学技术与工程,2007年.
[18]许忠宝,刘力.位置敏感探测器抗干扰研究.国内科技,2003年第8期.
[19]曾超.基于二维位置敏感探测器PSD的研究及应用.浙江大学硕士学位论文,2007年.
[20]张玉贵,正弦波光强调制式激光三角法高精度测距技术研究,硕士论文,天津大学,2005年.
[21]朱立峰.用于三维测量的高精度激光三角探头的研究.中国科学院西安学精密机械研究所硕士研究生学位论文,2007.
[22]王广志,丁海曙,丁辉.位置敏感器件(PSD)的杂光干扰研究.清华大学学自然科学版,1997年.
[23]吕爱民.测试条件对PSD位置精度的影响.传感器技术,1999年.
[24]王哲,曾华林,周燕等.干涉测量用半导体激光器驱动电源.应用光学,2006年.
[25]林眉德.基于PSD的距测量系统研究.浙江大学硕士学位论文,2007年.
[26]Williaims著,李迪王培清译.产品设计中的EMC技术(第三版).电子工业出版社,2004年.
[27]赵斌,侯金龙.基于PSD激光三角测量的非线性校正电路.传感器技术.2005年.
[28]郁道银,谈恒英.工程光学.机械工业出版社,1999年8月.
[29]刘国良,廖力清,施进平.AD9833型高精度可编程波形发生器及其应用电子元器件,2006年.
[30]张国雄.测控电路.2001年8月第1版.机械工业出版社,2001年.
[31]吴慎山.高频电子线路.2007年1月第一版.电子工业出版社,2007年.
[32]张玉贵.正弦波光强调制式激光三角法高精度测距技术研究.天津大学硕士论文,2005年.
[33]赵天宇.正弦波光强调制式PSD激光三角测头的研制.中科院,2007年.
[34]林葵,李刚.实时模拟计算芯片AD538.国外电子元器件,1999年.
[35]强锡富等.传感器.机械工业出版社,2002年.
[36]康华光等,电子技术基础一模拟部分(第四版).高等教育出版社,2000年.
[37]黄战华,蔡怀宇,李贺桥等.三角法激光测量系统的误差分析及消除方法工程.2002年.
[38]胡寿松,自动控制原理(第4版).科学出版社,2005年.
[39]孙长库,叶声华,激光测量技术.天津大学出版社,2001年.
[40]Hamamatsu.one-dimensional PSD S5991, S1880, S2040, S5990.2009年.
[41]RonManeini, OP amps For Everyone-Design Reference, copyright⑥2002, Taxas Instruments.
[42]AD536 manual,Analog Device.Inc,2000.
[43]ICL7650 manual,Intersil.Inc,1999.
[44]Hamamatsu technical data.Photonics K.K., Solid State Division,Position Sensitive Detectors,Products Catalogue,2007.