聚光型粗细调互补阳光信号采集器的研制

高准确度自动跟踪系统是太阳能聚光器必不可少的组成部分,而信号采集器能否精确可靠地采集到阳光照射方向的信号又是自动跟踪准确度的关键.本文提出了一种粗细调互补信号采集器的设计方案,在正常工作期间通过软件能够根据需要不断地自动调整选择二组光电传感器中其中一组输出的差模信号作为有效信号,从而有效地解决了大范围寻找太阳和高准确度...     

调Q二极管泵浦固体激光器激光脉冲高频噪声的检测

为了研究调Q二极管泵浦固体激光器（DPL）激光脉冲输出的稳定性，利用电路网孔法对传统硅光电二极管探测电路进行了分析，发现传统的探测电路无法检测到激光脉冲中多纵模所引起的高频噪声信号(在腔长小于10cm的短谐振腔中其频率通常为1～2GHz)。根据分析结果，改良了硅光电二极管探测电路，利用高速采样示波器采集到了调Q DPL激光脉冲中(1～2)GHz的高频噪声信号。     

基于非平衡电桥原理的太阳能双轴跟踪系统的设计

基于非平衡电桥原理,设计出一种可以自动跟踪光线的太阳能双轴跟踪设备。该设备利用光敏电阻阻值随着光照强度变化而改变这一特征,通过非平衡电桥输出大小和方向随光强变化而改变的电流。电流经过光电耦合器和三极管放大后,再通过继电器来控制两部相互独立的水平控制角和高度控制角电机的正反转,巧妙地实现了设备自动跟踪光信号的这一"智能化"功能,最终实现太阳能电池板始终垂直接收光线的目标。     

CPC聚光型太阳能PV/T系统性能实验

设计并制造了一种平面镜单元类复合抛物面聚光器(CPC)和内置平行流道式铝板集热器,将单晶硅太阳电池板粘贴于集热器上构成太阳能电热联用面板(PV/T),并将其置于聚光器支架上构成完整的聚光型PV/T系统。实验测试并研究其聚光特性和光电、光热转换性能。结果表明,PV/T的聚光使用虽然导致电效率下降,但总的电功输出提高了,同时获得了较高的集热效率。该系统太阳能的综合利用效率超过70%。     

基于C8051微控制器的光电信号自动扫描与采集系统

介绍一种基于C8051-F020型微控制器的光电信号自动扫描与采集系统. 该系统通过C8051微控制器控制步进电机和电控平移台的运动,采集光电传感器所获得的测量信号,并通过RS232接口将测量数据发送至计算机,从而实现对空间光强信号的扫描,或者对测量对象的某种空间属性探测.另外,用LabVIEW设计的系统控制软件具有虚拟仪器的功能,可对步进电机进行直观的操作,对所测量的光电信息能够进行实时的显示、处理和存储.     

基于量子点的荧光型太阳能聚光器

近年来,量子点在结构可控、光谱调节和光学稳定方面的研究进展,表明基于量子点的聚光器件表现出优于基于传统有机染料分子的光输出性能。量子点聚光器成为目前量子点研究领域的新方向。量子点在宏量制备和绿色制备方面的深入研究,使得量子点的制造成本逐步降低,基于量子点的聚光器具有光电转换效率和成本上的优势。本文综述了量子点聚光器的研究进展,主要包括荧光型聚光器的优点、聚光器对量子点光学性质的要求、器件制备的工艺和器件的性能表征方法。重点阐述了量子点的太阳光吸收能力、荧光量子产率和重吸收等关键因素对聚光器件性能的影响,同时介绍了该领域目前最新的研究方向,展望了廉价太阳能窗户在未来城镇建筑上的潜在应用。     

捷联寻北信号采集系统研究

基于捷联寻北信号采集系统,提出了一种在不同地理纬度下准确获得陀螺数据拟合曲线的方法。首先计算得出了在不同地理纬度下动调陀螺输出的电流大小,根据其变化调整信号采集模块的采样电阻值,设计了基于数字电位器的自调整采样电阻系统;然后数据处理系统根据采集到的陀螺信号自动计算工作地点的地理纬度,自调整采样电阻系统通过地理纬度自动设置采样电阻的阻值,进而获得准确的数据拟合曲线。本方法确保了寻北仪在不同地理纬度时满足寻北精度要求,适应性强,稳定性高。     

槽式太阳能聚光集热器光热效率实验研究

基于自行研究开发、呈东西轴布置的太阳能槽形抛物面聚光集热器,建立了评估其光热性能的实验台,对其光热特性进行了详细实验研究。实验结果表明聚光集热器效率较高。聚光器与全新集热器组成的太阳能槽形抛物面聚光集热器峰值效率达70%左右,聚光器结构性能较好,跟踪驱动系统精度较高;但部分集热器经过320℃以上的温度后快速老化,致使整个太阳能槽形抛物面聚光集热器的热性能逐渐下降。     

用于太阳光泵浦激光的抛物面环形阵列聚光器

 为研制适用于太阳光直接泵浦激光器的聚能系统,在分析菲涅尔透镜聚光原理及缺陷的基础上,提出抛物面环形阵列聚光器的设计方法。完成了由抛物面环形阵列聚光器、菲涅尔透镜及复合抛物面聚光器（CPC）组成的太阳光泵浦激光器二级聚能方案,并与传统菲涅尔透镜方案进行了对比。光线追迹仿真分析表明：新型聚光器能够克服传统菲涅尔透镜的色散、小棱镜面像差及光线遮挡的缺陷,从而提高聚能效,使用抛物面环形阵列聚光器的多级聚能方案较传统菲涅尔透镜的多级聚能方案聚光比提高约18.5%,更适合于大相对孔径、高聚光比聚光场合的应用。     

磁悬浮式电磁-摩擦复合生物机械能量采集器

能量采集技术已经成为智能终端领域的一项关键技术,关于人体机械能采集方式也有大量的研究.针对人体机械能采集的应用需求,本文提出一种基于磁悬浮结构的电磁-摩擦复合式能量采集器.该能量采集器以磁悬浮结构作为核心部件,具有结构简单、感应灵敏、输出功率高的优点.在10 MΩ的外接负载时,两组摩擦发电单元输出功率分别为0.12 mW和0.13 mW;在1kΩ外接负载时,两组电磁发电单元的输出功率分别为36 mW和38 mW.复合能量采集器通过电容储能后,电容器可以输出8 V电压,且输出信号为持续的直流信号,可以为计步器提供持续的能量供给,支撑计步器正常工作.设计的复合能量采集器对于可穿戴电子设备自供电工作模式的实现具有重要意义.     

VISAR准零程差调试方法研究

介绍了任意反射面速度干涉仪(VISAR)中马赫-曾德干涉仪必须满足的准零程差条件.根据白光光程差调试精度高但不易相干的特点,提出了先利用激光粗调,再利用白光调试来实现零程差精密调节的方案.详细分析了激光粗调马赫-曾德干涉仪的调试原理、调试精度以及光程差不确定性.针对光程差不确定性,提出了改进的激光粗调方案,将光程差调节精度由毫米量级提高到微米量级,大大减小了白光调试的盲区,使白光精调变得简易可行.干涉仪最终光程差调试精度为1.6 μm.     

太阳能光伏-热伏发电板的自适应追光系统设计与实现

在小型太阳能光伏-热伏发电系统中,为了提高其发电效率,通常会辅以自动追光系统。针对现有的基于多光电二极管的自动追光系统结构复杂等问题,提出了一种基于光敏电阻的自适应追光系统。为了实现发电板对光源的追踪,采用了基于负反馈的自适应追光原理,通过软件设计控制追光精度,同时增加了系统位置消抖控制。在硬件方面,采用光敏电阻感应光强,借助AD转换电路和舵机,以驱动太阳能光伏-热伏发电板转动直至发电板平面垂直于太阳光；优化设计了光敏电阻与板面的夹角大小以调整追光的区域及误差。最后完成了整体装置的机械结构设计和电路图设计及仿真,结果表明,与现有的多光电二极管追光系统相比,所设计的追光系统机械装置部分的设计更加简单,便于实现,同时通过优化设计改善了追光的稳定性。     

Automatic test system for progressive gain of dynode photomultiplier tube北大核心CSCD

逐级增益是评价打拿极光电倍增管（photomultiplier tube, PMT）性能的重要参数之一,目前国内仅有一台逐级增益测试系统,依靠人工操作,测试效率不高。为提高逐级增益测试效率,设计了一套打拿极PMT逐级增益自动测试系统。该系统使用由可控光阑、电动挡板等组成的自动光源实现光源输出强度连续可调,并通过控制高压模块、分压器模块和继电器模块实现逐级电压的通断。利用精度为0.01 nA的电流计模块完成信号的采集、处理和传输,实现对逐级增益的自动测量。实验证明,该系统可有效测量打拿极PMT的逐级增益特性,测试重复性在2%以内,满足测试需求。     

基于TMS320F2812控制器的自动调光系统设计

为满足面阵CCD航空相机获得清晰图像的需要,设计一种以数字处理芯片TMS320F2812为核心调光控制器,结合可编程逻辑器件EPM7128完成逻辑运算与电平转换,集成光敏二极管芯片OPT301M为检光元件,模数转换器AD7865将模拟量转换为数字量,直流电机控制单帘幕快门帘缝速度,光电编码器反馈速度信号,程序代码实现调光算法与控制的自动调光控制系统。实验表明,在180r/min的阶跃输入信号下,得到调节时间为0.095s, 最大超调量为7.2%,速度误差为1.08r/min,其特性参数满足性能指标的要求。     

Polarization insensitive linear intensity modulation in a Sagnac fiber-optic loop with an electro-optic cell and optoelectronic feedback

We present a modulation scheme consisting of a fiber-optic Sagnac interferometer, which has an electro-optic modulator (Pockels cell) in the loop of the interferometer. In order to diminish the nonlinearity of the Sagnac interferometer transmittance function, we monitor a very small part of the output light intensity by means of a photodiode and then amplify this signal by a constant factor ξ. This amplified signal is added to the electrical modulating signal that is being applied to the electro-optical modulator. The consequence of introducing this feedback loop is that by properly choosing the amplifying factor ξ, we can increase the linearity of the modulation. The device is insensitive to the polarization state of the input light, so it should be used for intensity modulation of nonpolarized light with up to 100% modulation depth. The theoretical and experimental examination of the device is presented.     

Analysis and simulation of incident photon to current efficiency in dye sensitized solar cells

Conversion of solar energy into electricity is a challenging issue of today’s renewable energy. Electrochemical dye solar cells (DSC), based on nanostructured TiO₂ particles are a very promising class of photovoltaic devices [6]. The mechanism beyond the conversion of the light is quite different from any other solid state solar cell, resulting from the interplay of a fine tuning of the energy levels of the cell components and a delicate fabrication process. This complexity needs a reliable transport model, able to catch the device as a whole and applicable to experimental set up. We developed an extension of TiberCAD [7] code to simulate such kind of devices and compared the calculation with incident photon to current efficiency (IPCE) measurements.     

自动寻日的太阳辐照绝对辐射计(英文)

为了准确测量太阳总量辐射,研制了具备自动跟踪能力的太阳辐照绝对辐射计SIAR-3a。介绍了SIAR-3a的原理,提出了双轴太阳跟踪的控制方法。SIAR-3a采用电来标定待测量的太阳总量辐射,可以在测量太阳总量辐射的同时较为准确地跟踪太阳。标定实验中,SIAR-3a在3σ范围内的相对均方根误差是0.06%,已经标定到了保存在瑞士达沃斯世界辐射中心的世界辐射基准。太阳辐照实验结果表明,SIAR-3a工作可靠,测量结果准确。     

Effect of angle of incidence on self-mixing laser Doppler velocimeter and optimization of the system

Based on the theory of speckle and self-mixing interference in laser-diode, three-facet cavity model is introduced to analyze laser Doppler effect based on self-mixing interference in the case of a rough surface, and numerical solution of the signal is obtained. Simulation results of speckle-modulated Doppler signal based on self-mixing effect and tracking accuracy at different incident angles are given using parameters employed in the experiment. Simulation results indicate incident angle of around 30° is most suitable when both tracking accuracy and signal amplitude are considered. Experimental waveforms agree well with simulation results, and similar conclusions as simulation predictions about changing trend of tracking accuracies of the system at different incident angles can be made. Combining with difference frequency analog phase-lock loop (PLL) technique and appropriate sampling time, a laser Doppler velocimeter with tracking accuracy better than 1.3% in the range of 10-470 mm/s is realized.     

智能光跟踪综合演示仪的研制

研制了一款基于C8051F021单片机控制的智能光跟踪综合演示仪。利用仪器自带的LED光源系统,模拟不同角度和亮度的光源变化,通过三维光敏传感器根据测得光强的大小,将模拟量转变为数字量并传递到单片机控制系统,控制机械调整模块调整装置的位置,以找到光强最强的位置,完成光源的跟踪定位,从而演示光跟踪现象的工作原理。     

A hybrid photodiode with planar heterojunction structure consisting of ZnO nanoparticles and CuPc thin film

A photodiode with planar heterojunction was fabricated using copper (II) phthalocyanine (CuPc) organic semiconductor and zinc oxide (ZnO) inorganic nanoparticles (NPs, ～5 nm). The current–voltage (I–V) characteristics of ITO/ZnO NPs/CuPc/Ag device in dark and under illumination with a solar simulator were investigated in detail. The measurement results showed that the device exhibited good rectifying behavior in dark and under illumination. A rectification ratio (RR) of 15.44 at 1.95 V was achieved for the device under 100 mW/cm² illumination power. Also, the RR of the device as a function of light intensity was observed. The photoresponsive mechanism of the photodiode was illuminated in term of its energy band diagram.