HISS-1 高輻照度太陽(yáng)光模擬器

高輻照度太陽(yáng)光模擬器

參數(shù)：

光斑直徑：10mm-300mm實(shí)際上光斑可以做無(wú)限大

光強(qiáng)：10sun-3000sun 

光源：氙燈或者金屬鹵素?zé)?/span>

調(diào)節(jié)：可單燈單獨(dú)使用，單獨(dú)調(diào)節(jié)輸出功率，也可一起調(diào)節(jié)

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高輻照度太陽(yáng)模擬器滿(mǎn)足大面積太陽(yáng)光匯聚所具有的太陽(yáng)光輻照特性,并能根據(jù)實(shí)際研究需求調(diào)節(jié)焦平面大小及焦平面輻照強(qiáng)度。

高輻照度太陽(yáng)光模擬器是聚光型太陽(yáng)光模擬器,聚光系統(tǒng)是該太陽(yáng)光模擬器的核心組成部分。

雖然太陽(yáng)能是取之不盡、用之不竭的能源，但是太陽(yáng)能的能量密度低，每平方米的輻射能約1400 瓦，如果考慮天候和日夜的差別，太陽(yáng)能每平方米的輻射能平均只剩不到300瓦。為此可通過(guò)聚光的方式獲得較高的能量密度，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行應(yīng)用。在太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域根據(jù)其能源轉(zhuǎn)換方式的不同，可分為太陽(yáng)能熱發(fā)電和太陽(yáng)能熱化學(xué)應(yīng)用。

根據(jù)聚光系統(tǒng)的不同太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)可分為槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)利用槽形拋物面反射鏡,將太陽(yáng)輻射聚焦到真空管集熱器,聚光比通常在10-100之間,運(yùn)行溫度400℃。塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)利用大量定日鏡將太陽(yáng)光聚焦到裝在中央塔上的接收器上，塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的聚光比可達(dá)1500，吸熱器溫度為800℃～1300℃。碟式太陽(yáng)能發(fā)電聚光鏡聚光比最高達(dá)4000 以上,吸熱器最高溫度約為1500℃。

太陽(yáng)能熱化學(xué)應(yīng)用主要有:熱化學(xué)制氫、二氧化碳捕獲。熱化學(xué)制氫是以水蒸氣為反應(yīng)物，金屬氧化物（如ZnO、TiO₂等）為催化劑通過(guò)兩步法將水蒸氣分解為氫氣和氧氣，反應(yīng)溫度一般在2000℃左右。二氧化碳捕獲同樣是金屬氧化物催化的兩步法反應(yīng)，反應(yīng)物為二氧化碳和水蒸氣，反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳，反應(yīng)所需最高溫度為1640℃。

太陽(yáng)常數(shù)

太陽(yáng)常數(shù)（SO):地球位于一個(gè)天文單位（近似等于日地平均距離約15億千米)時(shí)，在大氣層外垂直于太陽(yáng)輻射平面上，單位面積所接收的太陽(yáng)輻射量。太陽(yáng)常數(shù)包括含可見(jiàn)光在內(nèi)的所有波段的太陽(yáng)輻射。人造地球衛(wèi)星表面測(cè)得的數(shù)據(jù)最小值近似為1.361kW/㎡，最大值近似為1.36kW/m2，比最小值高0.1%。

太陽(yáng)光譜

太陽(yáng)輻射可以看做是溫度為5800K的黑體輻射。太陽(yáng)輻射在經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)強(qiáng)度減弱，大氣層中的化學(xué)物質(zhì)與一定波長(zhǎng)的光發(fā)生反應(yīng)并將其吸收，臭氧吸收大部分的短波光線(xiàn)，水蒸氣吸收長(zhǎng)波光線(xiàn)，最終到達(dá)地表的太陽(yáng)能輻射中的近紫外線(xiàn)和遠(yuǎn)紅外線(xiàn)十分有限。

太陽(yáng)光模擬器簡(jiǎn)介

太陽(yáng)是影響地球環(huán)境因子(如溫度、濕度、風(fēng)等)之源，太陽(yáng)模擬是利用人工光源模擬太陽(yáng)光輻照特性的一門(mén)技術(shù)。太陽(yáng)模擬器是在室內(nèi)模擬不同大氣質(zhì)量下太陽(yáng)光輻照特性的一種試驗(yàn)或定標(biāo)設(shè)備。由于地面自然光在輻照穩(wěn)定性、輻照均勻性以及測(cè)量時(shí)間有限制，所以在太陽(yáng)能利用的實(shí)驗(yàn)室研究階段，通常用太陽(yáng)光模擬器代替地面實(shí)際太陽(yáng)光。

在航天領(lǐng)域中，太陽(yáng)光模擬器是完成航天技術(shù)中衛(wèi)星的熱平衡試驗(yàn)，檢測(cè)衛(wèi)星的熱設(shè)計(jì)關(guān)鍵的設(shè)備。在太陽(yáng)能光伏科學(xué)與工程中，太陽(yáng)光模擬器被用于太陽(yáng)能電池的檢測(cè)與標(biāo)定。太陽(yáng)光模擬器也可以用于遙感技術(shù)室內(nèi)模擬太陽(yáng)光譜輻照、建材行業(yè)中材料的耐輻射老化試驗(yàn)。高輻射太陽(yáng)模擬器還可以用于試驗(yàn)太陽(yáng)能集熱器的性能、用于照射植物生長(zhǎng)的人下太陽(yáng)房。一些實(shí)驗(yàn)室已在環(huán)境模擬室、車(chē)輛性能試驗(yàn)和*用產(chǎn)品試驗(yàn)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用高輻射太陽(yáng)模擬器。太陽(yáng)模擬器也被廣泛的用于太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，用于模擬實(shí)現(xiàn)不同地域，不同季節(jié)的太陽(yáng)輻照度。

太陽(yáng)輻射模擬包括空間輻射模擬和地面輻射模擬。其主要作用是提供與太陽(yáng)光相匹配的、均勻的、準(zhǔn)直或匯聚、穩(wěn)定的具有一定輻照度的光源。技術(shù)指標(biāo)包括不同大氣質(zhì)量條件下的太陽(yáng)光譜特性、太陽(yáng)光輻照度、太陽(yáng)光準(zhǔn)直角、輻照不均勻度、輻照不穩(wěn)定度等方面?？臻g輻射的模擬在光線(xiàn)的平行度、譜能分布的允差、輻射強(qiáng)度的均勻性都有比較嚴(yán)格的要求;相對(duì)而言，地面輻射的模擬對(duì)光線(xiàn)的平行度沒(méi)有要求，其它兩項(xiàng)要求比較低。

太陽(yáng)模擬器按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同分為對(duì)大氣質(zhì)量為AM0的空間太陽(yáng)模擬器和大氣質(zhì)量為AM1.5的地面太陽(yáng)模擬器。按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙蟮牟煌?，分為熱效?yīng)太陽(yáng)模擬器和全光譜太陽(yáng)模擬器。按其出口光線(xiàn)，分為準(zhǔn)直型太陽(yáng)模擬器和非準(zhǔn)直型太陽(yáng)模擬器，非準(zhǔn)直型又分為集聚型和發(fā)散型。按照光源的性能，分為脈沖和穩(wěn)態(tài)兩種形態(tài)。按照其規(guī)模，分為大型、中型以及小型太陽(yáng)模擬器。按照其用途，分為通用性和專(zhuān)用型。

空間太陽(yáng)模擬器一般為大型全光譜準(zhǔn)直型太陽(yáng)模擬器，主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域；地面太陽(yáng)模擬器一般為中小型專(zhuān)用太陽(yáng)模擬器，廣泛應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。

聚光式太陽(yáng)光模擬器

聚光型太陽(yáng)模擬器模擬的是實(shí)際大面積太陽(yáng)光匯聚后的太陽(yáng)輻照度，由于實(shí)際匯聚的太陽(yáng)光非平行光，因此，一般沒(méi)有勻光和準(zhǔn)直系統(tǒng)。大面積太陽(yáng)光匯聚一般用于太陽(yáng)能塔式發(fā)電及太陽(yáng)能熱化學(xué)應(yīng)用，因此其輻照度較高，一般為成千甚至上萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)常數(shù)。

聚光式太陽(yáng)模擬器主要由聚光系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成。由于集聚型太陽(yáng)光模擬器的目標(biāo)是模擬高輻照度太陽(yáng)光，聚光系統(tǒng)是其最重要的組成部分，其他系統(tǒng)用于輔助聚光系統(tǒng)進(jìn)行工作。

聚光系統(tǒng)主要是由光源以及聚光系統(tǒng)組成的。光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)聚光鏡直接匯聚或先經(jīng)聚光鏡反光再經(jīng)過(guò)聚光器將光線(xiàn)匯聚在合適的焦面上。濾光片根據(jù)實(shí)際需要適時(shí)添加，考慮到成本及其性能，一般沒(méi)有勻光和準(zhǔn)直系統(tǒng)。

現(xiàn)有高輻照度太陽(yáng)光模擬器的聚光系統(tǒng)主要有兩種，一，多光源聚光系統(tǒng)，即采用多個(gè)光源，并將其匯聚到同一區(qū)域內(nèi)，通過(guò)疊加的方式獲得高輻照強(qiáng)度；二，單一光源聚光系統(tǒng)，即只采用一個(gè)光源，利用聚光系統(tǒng)進(jìn)行匯聚，以獲得高輻照強(qiáng)度。

多光源系統(tǒng)每個(gè)光源均配有聚光系統(tǒng)，因此其設(shè)備較多，安裝較復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)的加工要求非常高。但多光源可通過(guò)調(diào)節(jié)光源個(gè)數(shù)及光源功率的方式調(diào)節(jié)輻照度大小，其靈活性較高；而且每個(gè)光源的功率可調(diào)，可采用風(fēng)冷，聚光效果更好。而且，太陽(yáng)光模擬器中光源溫度較高，對(duì)聚光鏡表面有較強(qiáng)的腐蝕性，功率越高腐蝕性越強(qiáng)，所以光源聚光系統(tǒng)的加工要求較高。

單光源聚光系統(tǒng)設(shè)備較少，方便控制，可靠性高，但大功率光源需采用風(fēng)冷確保光源能夠長(zhǎng)期安全運(yùn)行。而且，太陽(yáng)光模擬器中光源溫度較高，對(duì)聚光鏡表面有較強(qiáng)的腐蝕性，功率越高腐蝕性越強(qiáng)，所以光源聚光系統(tǒng)的加工要求較高。