多个光源、尤其是定日镜的监视和测量制造技术

在本文中描述的是一种用于监视和/或测量多个定向光辐射源（15）的装置，每个辐射源将光辐射作为有限立体角的射束（202）来引导。所述装置包括测量设备（33），其具有将定向辐射源在角度上相互区别开的能力。该装置还包括用以跨或通过来自每个辐射源的辐射束的至少50%撞击在其上面的区段，来扫描测量设备（33）的部件。所述装置包括用以在所述扫描期间在测量设备（33）的连续位置处记录分别地在测量设备（33）处检测到的多个图像的集合。随着跨所述区段扫描测量设备（33）而在测量设备的不同位置处记录来自多个定向辐射源（15）的辐射。所述位置在多个图像的所述集合中充分可辨别以允许跨或通过所述区段在测量设备（33）的单次扫描期间同时地测量和/或监视定向辐射源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及多个定向光源的取向的监视和/或测量。本专利技术使得能够测量射线角和位置阵列内的辐射强度。一个用途是同时地测量来自多个光源中的每一个的强度的图案（pattern）。本专利技术特别地（尽管并非排他性地）在太阳能场的定日镜的校准和控制中有用。此类太阳能场通常可以是在具有中央太阳能接收机（通常在塔架上）以及被安装成用于角度调整以最佳地接收日光束并将其引导到中央接收机的定日镜阵列的种类的太阳能收集装置。上述种类的太阳能收集装置在本文中称为中央接收机太阳能收集系统。
技术介绍
中央接收机太阳能收集系统具有的一个挑战是制造成本与制造的精确度之间的相对于定日镜的权衡。大型太阳能场可具有数百个、甚至成千上万个定日镜，并且因此系统的总体经济表现可取决于在每个定日镜的制造中实现低单元成本，包括用于对定日镜进行角度调整的致动器配置。另一方面，廉价的制造将一般地带来高公差，其将导致跨大型场的定日镜的光学特性方面的显著变化。解决此问题的一个方式是获得每个定日反射镜的几何校准或特性，例如通过测量定日镜图像的中心位置。此点的位置可以用来对每个定日镜上的两个角定位系统中的每一个进行校准或调整。理想地，可以在操作期间在接收表面上测量图像形状。然而，中央接收机系统中的接收机在高温下操作且是对于测量设备而言是不利位置。反射率可能是不均匀的，并且表面可能是非平面的。美国专利4,564,275提供了一种校准技术，其消除了再测量和现场工作，并且提供了同时地使单个定日镜或许多定日镜对准的方法。本技术依赖于用辐射计将瞄准点从接收机变成辅助目标上的参考位置，该辐射计被用来确定然后被用来将定日镜重新对准的射束质心误差。这种技术存在的问题是其并未解决廉价且不准确的定日镜的校准。本申请人的PCT专利申请公开WO2012/083383公开了太阳能收集装置，其包括定义用以从角度可调整定日镜场接收经引导的日光的主要目标的太阳能接收机。被操作地耦合到致动器装置以便实现每个定日镜的角度调整的控制器被配置成在装置的操作期间连续地引起各定日镜的临时角度调整，从而将在每个定日镜处接收到的日光束引导到辅助目标达预定时间段。辅助目标处的每个转向射束的表示被相机记录，并且图像参数（例如图像的质心的位置）与参考规范的偏差提供了用于对相应定日镜进行角度调整以改善其在主要目标上的瞄准精确度的基础。后一种校准机制适合于小的不准确地构造的定日镜。在操作期间在辅助目标上进行的图像质心的频繁测量允许系统操作员保持定日镜几何结构的模型。美国专利申请公开2012/0174909描述了一种使用围绕中央目标的一圈相机将定日镜对准的系统。该相机被设计成从太阳能图像的周边太阳能区域测量反射离开每个定日镜的光的不平衡。美国专利申请公开2013/0021471描述了类似于US2012/0174909的方法。从这些方法已识别出三个问题。已经提出了数十或数百兆瓦容量的太阳能场，并且这些场可以包括成千上万个小定日镜。在这种情况下，用以定期地对定日镜进行单独校准的要求可能有问题，因为校准或辅助目标是共享的资源。在所有其它定日镜被单独地校准的同时在用于一个定日镜的校准点之间将存在长时间。校准目标的数目存在实际极限，因为其全部需要具有与接收机类似的尺寸，这使得许多目标笨重。当小定日镜与接收机相距长距离时，出现第二问题：其在白色表面上形成的图像可能强度比环境光低很多倍。设计能够在这些条件下准确地测量定日镜图像的系统将提出显著的挑战。第三问题是由于对经由辅助目标的定日镜校准的依赖，系统仍需要定日镜几何结构的详细模型以允许在辅助目标上进行的修正在主要（即接收机）目标上是有效的。美国专利申请公开2013/0139804描述了一种用于表征单个定日镜的表面的系统。每个定日镜被跨多像素相机递增地扫描，在每个被扫描位置处拍摄图像快照。通过使像素与定日镜表面的各部分相关联，可以定义表面的几何结构，并且采用此信息来优化太阳能接收机的能量通量。PCT专利申请公开WO2009/152573描述了一种用于对定日镜进行校准的方法和装置，其旨在解决上述第三个问题，但是遭受其它限制。在在线校准程序中，通过在主要接收机处比较对应于处于第一和第二反射镜角的多个反射镜的通量分布来执行校准。这种技术要求正常操作期间的定日镜的移动，并且因此对单独定日镜致动器中的误差敏感。此外，这种技术不允许在空间上区别单独的反射镜贡献，只有其总体贡献通量。在离线校准程序中，WO2009/152573仅讲授了将单个定日镜引导到主要接收机上并调整反射镜角度以实现最佳功率检测。这种技术遭受上文所述的定日镜停工时间问题的影响。本专利技术的优选实施例的一般目的是提供多个定向光源的取向的改善的监视和/或测量。在特定感兴趣应用中，本专利技术的目的是以至少部分地解决当前校准系统的上述问题（其引起从定日镜到辅助目标上的日光图像的接收）的方式提供太阳能场中的定日镜形式中的多个间隔光源的校准和调整。在本说明书中对任何现有技术的参考不是且不应理解为此现有技术构成在澳大利亚或任何其他管辖区域中的一般常识的一部分或者此现有技术可以被合理地预期将被本领域的技术人员确定、理解并视为相关的承认或任何形式的暗示。
技术实现思路
在太阳定日镜场的其应用中，本专利技术涉及到通过来自多个定日镜的复合射束扫描或扫过每个具有多个像素的传感器阵列的概念。记录图像并可使用结果得到的信息来同时地从每个定日镜测量图像。然后可以调整每个定日镜以照射接收机目标的最佳部分。在一个方面，本专利技术提供了一种用于监视和/或测量多个定向辐射源的装置，每个辐射源将辐射作为有限立体角的射束而引导，包括：测量设备，其具有将定向辐射源在角度上相互区别开的能力；用以跨或通过来自每个辐射源的辐射束的至少50%撞击在其上面的区段，来扫描测量设备的部件；以及用以在所述扫描期间在测量设备的连续位置处记录分别地在测量设备处检测到的多个图像的集合的部件；其中，随着测量设备被跨所述区段扫描而在测量设备的不同位置处记录来自所述多个定向辐射源的辐射，并且该位置在多个图像的所述集合中是充分可辨别的以允许在测量设备跨或通过所述区段的单次扫描期间定向辐射源的同时测量和/或监视。在第二方面，本专利技术提供了一种用于监视和/或测量多个定向辐射源的方法，每个辐射源将辐射作为有限立体角的射束而引导，所述方法包括：（a）在来自每个辐射源的辐射束的至少50%撞击在其上面的区段中接收来自多个定向辐射源的辐射；（b）跨或通过所述区段扫描测量设备，该测量设备具有将定向辐射源在角度上相互区别开的能力；以及（c）在所述扫描期间在测量设备的连续位置处记录分别地在测量设备处检测到的多个图像的集合；其中，随着跨所述区段扫描测量设备而在测量设备的不同位置处记录来自多个定向辐射源的辐射；以及所述位置在多个图像的所述集合中是充分可辨别的，以允许在测量设备跨或通过所述区段的单次扫描期间进行定向辐射源的同时监视和/或测量。在第一和第二方面的第一实施例中，测量设备优选地包括传感器阵列，每个传感器具有多个辐射响应像素，并且在该阵列的每个位置处，优选地在像素的不同的各子集处记录来自多个定向辐射源的辐射，并且该子集在多个图像的所述集合中是充分可辨别的，以允许在传感器阵列跨或通过所述区段的单次扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监视和/或测量多个定向辐射源的装置，每个辐射源将辐射作为有限立体角的射束而引导，包括：测量设备，其具有将定向辐射源在角度上相互区别开的能力；用以跨或通过来自每个辐射源的辐射束的至少50%撞击在其上面的区段，来扫描测量设备的部件；以及用以在所述扫描期间在测量设备的连续位置处记录分别地在测量设备处检测到的多个图像的集合的部件；其中，随着测量设备被跨所述区段扫描而在测量设备的不同位置处记录来自所述多个定向辐射源的辐射，并且该位置在多个图像的所述集合中是充分可辨别的，以允许在测量设备跨或通过所述区段的单次扫描期间定向辐射源的同时测量和/或监视。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.06 AU 20149003651.一种用于监视和/或测量多个定向辐射源的装置，每个辐射源将辐射作为有限立体角的射束而引导，包括：测量设备，其具有将定向辐射源在角度上相互区别开的能力；用以跨或通过来自每个辐射源的辐射束的至少50%撞击在其上面的区段，来扫描测量设备的部件；以及用以在所述扫描期间在测量设备的连续位置处记录分别地在测量设备处检测到的多个图像的集合的部件；其中，随着测量设备被跨所述区段扫描而在测量设备的不同位置处记录来自所述多个定向辐射源的辐射，并且该位置在多个图像的所述集合中是充分可辨别的，以允许在测量设备跨或通过所述区段的单次扫描期间定向辐射源的同时测量和/或监视。2.一种用于监视和/或测量多个定向辐射源的方法，每个辐射源将辐射作为有限立体角的射束而引导，所述方法包括：（a）在来自每个辐射源的辐射束的至少50%撞击在其上面的区段中接收来自多个定向辐射源的辐射；（b）跨或通过所述区段扫描测量设备，该测量设备具有将定向辐射源在角度上相互区别开的能力；以及（c）在所述扫描期间在测量设备的连续位置处记录分别地在测量设备处检测到的多个图像的集合；其中，随着跨所述区段扫描测量设备而在测量设备的不同位置处记录来自多个定向辐射源的辐射；以及所述位置在多个图像的所述集合中是充分可辨别的，以允许在测量设备跨或通过所述区段的单次扫描期间进行定向辐射源的同时监视和/或测量。3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置或方法，其中，所述测量设备包括传感器阵列，每个传感器具有多个辐射响应像素，并且在阵列的每个位置处，在像素的不同的相应子集处记录来自多个定向辐射源的辐射，并且子集在所述多个图像的集合中是充分可辨别的，以允许在传感器阵列跨或通过所述区段的单次扫描期间定向辐射源的同时测量和/或监视。4.根据权利要求1或权利要求2所述的装置或方法，其中，测量设备包括被配置成将辐射引导到一个或多个传感器上的可倾斜反射镜阵列。5.根据权利要求1或权利要求2所述的装置或方法，其中，测量设备包括具有相关联的计算机控制器的单像素相机的阵列。6.根据权利要求3所述的装置或方法，其中，所述子集是互斥的。7.根据权利要求3所述的装置或方法，其中，所述子集共享一个或多个公共像素。8.根据权利要求3所述的装置或方法，其中，所述传感器阵列由第一致动器扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：A布顿，M科林斯，
申请(专利权)人：联邦科学及工业研究组织，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU