一种测定待测样品太阳能体吸收率的方法技术

本发明专利技术提供一种测定待测样品太阳能体吸收率的方法，包括：步骤S1：采用光谱仪测量太阳的热辐射谱；步骤S2：采用吸收光谱装置测量待测样品的吸收谱；步骤S3：采用所述太阳的热辐射谱作为加权函数计算所述待测样品的吸收谱的平均值，得到待测样品的体吸收率Av。本发明专利技术的测定待测样品太阳能体吸收率的方法基于测量辐射源的辐射光谱和吸收物质的吸收谱来计算待测样品太阳能体吸收率，该方法能通过上述两种谱线准确覆盖太阳能热辐射波段，可以得到50000‑3000cm

【技术实现步骤摘要】
一种测定待测样品太阳能体吸收率的方法
本专利技术涉及太阳能热发电领域，具体涉及一种测定待测样品太阳能体吸收率的方法。
技术介绍
太阳能热发电技术得到越来越多的关注和发展，熔盐由于优良的热物性和传蓄热性能在太阳能热发电领域得到了广泛的应用。其中，利用熔盐直接作为吸热器(directreceiver)是一项非常有发展前景的技术。在太阳能发电技术中，通常都会有一个专门的吸热器，吸热后，将热量传递给传热介质(熔盐)，然后在回路中循环。现有技术中也可以将熔盐直接作为吸热器，此时，熔盐也是传热介质，那么此时的工作模式就变成了，熔盐吸收热量后，直接到回路中参与循环换热等过程，这样设计的好处是，设计简单、效率高、成本低等。由于使用了熔盐作为吸热器，因此有必要测定熔盐对太阳能的吸热能力如何，也就是它对太阳能热辐射的体吸收率。熔盐(或其它物质的待测样品)的体吸收率的定义为该物质吸收太阳能的百分率。在先前文献中尚未明确给出如何计算熔盐的体吸收率的方法，市场上也尚没有可以直接测定熔盐体吸收率的仪器设备。采用现在市场上的功率计来测定熔盐的体吸收率，从原理上来讲可行，但由于市售功率计的测定波长范围都较短，例如350-400nm、500-700nm等，而太阳光的辐射波长范围非常宽，其中，97％的能量分布在200-3000nm之间，所以市售功率计无法准确覆盖太阳能热辐射波段，现有的功率计不适用于测定熔盐体吸收率，测试结果有很大误差。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种测定待测样品太阳能体吸收率的方法，根据需求计算不同波段范围内待测样品的体吸收系数，减小体吸收率的计算误差。为了实现上述目的，本专利技术提供一种测定待测样品太阳能体吸收率的方法，包括：步骤S1：采用光谱仪测量太阳的热辐射谱；步骤S2：采用吸收光谱装置测量待测样品的吸收谱；步骤S3：采用所述太阳的热辐射谱作为加权函数计算所述待测样品的吸收谱的平均值，得到待测样品的体吸收率Av。所述步骤S1中的光谱仪为紫外-可见吸收光谱仪，且所述步骤S1还包括：将测量到的太阳的紫外-可见光波段的热辐射谱采用分布函数进行拟合，并将所得方程外推至太阳的热辐射谱的所有波段。所述采用分布函数进行拟合的方法包括数据处理软件Origin中的GaussAmp模式、GaussMod模式、Gauss模式或Voigt模式。所述方程为：其中，x是波数，单位为cm-1，y是相对能量，无量纲。所述吸收光谱装置包括位于同一光路上的光源、样品池和光谱仪，且所述光谱仪包括紫外-可见吸收光谱仪和红外光谱仪。所述步骤S2中的待测样品的吸收谱的测量范围是50000-3000cm-1。所述步骤S2中待测样品的吸收谱在200℃-400℃下测量。所述步骤S3包括：步骤S31：将太阳的热辐射谱和待测样品的吸收谱的各个数据点的数据相乘得到待测样品吸收后太阳辐射能量分布曲线，并将太阳的热辐射谱与该待测样品吸收后太阳辐射能量分布曲线重合，得到体吸收率计算示意图；步骤S32：计算太阳的热辐射谱的总面积E0；步骤S33：计算待测样品吸收后太阳辐射能量分布曲线的总面积Ei；步骤S34:计算待测样品吸收的太阳辐射能量分布曲线的总面积E0-Ei；步骤S35：利用太阳的热辐射谱的总面积E0和待测样品吸收的太阳辐射能量分布曲线的总面积E0-Ei计算待测样品的体吸收率Av。所述待测样品的体吸收率Av为Av＝(E0-Ei)/E0*100％，其中，E0为太阳的热辐射谱的总面积，Ei为待测样品吸收后太阳辐射能量分布曲线的总面积。所述待测样品为常温或高温液态物质。本专利技术的测定待测样品太阳能体吸收率的方法基于测量辐射源的辐射光谱和吸收物质的吸收谱来计算待测样品太阳能体吸收率，该方法能通过上述两种谱线准确覆盖太阳能热辐射波段，可以得到50000-3000cm-1波段范围内太阳光的能量(太阳能)，可以根据需求待测样品对太阳能热辐射的体吸收率。此外，本专利技术采用现有紫外-可见光谱仪并使用拟合的办法模拟太阳能热辐射谱得到一条光滑曲线，并且利用赋值的办法可以得到更长波段范围内的模拟谱曲线，其通过扩大用于计算的曲线范围以进一步减小未覆盖太阳能热辐射波段所带来的误差。附图说明图1a是太阳光能量分布及其GaussAmp模式拟合结果图；图1b是太阳光能量分布及其GaussMod模式拟合结果图；图1c是太阳光能量分布及其Gauss模式拟合结果图；图1d是太阳光能量分布及其Voigt模式拟合结果图；图2是300℃下厚度10mm的HTS吸光率曲线；图3a-图3c是HTS体吸收率的计算示意图。具体实施方式下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本专利技术的功能、特点。本专利技术基于以下两个参数计算待测样品的体吸收率：第一：辐射源的辐射光谱，在该太阳能发电领域中，即是太阳的热辐射谱；第二：吸收物质的吸收谱，在该体系中，即是熔盐的吸收谱。然后再通过相应的计算获得体吸收率。由此，本专利技术提供了一种测定待测样品太阳能体吸收率的方法，其具体包括以下步骤：步骤S1：测量太阳的热辐射谱。采用紫外-可见光谱仪来测量太阳的热辐射谱，即太阳辐射能量分布曲线，并采用高斯拟合方法拟合测量到的太阳的热辐射谱，得到拟合方程并外推。虽然很多文献中都有太阳的热辐射谱，但对于我们计算体吸收率是无法使用的，因为，我们不知道具体的每一波长或波数(波长与波数是倒数关系)对应的辐射谱强度数值(即光强，某一波数被光谱仪检测到的光子数量)，因此需要采用紫外-可见吸收光谱仪来测量太阳的热辐射谱。本实施例中采用的紫外-可见吸收光谱仪为海洋光学公司出品，型号为QE65Pro。使用时，将紫外-可见吸收光谱仪的入光口对准太阳，太阳光经光纤进入紫外-可见吸收光谱仪内部，被光谱仪的色散元件分光后，再经由光谱仪的感光元件(例如：光电倍增管或CCD等)将光信号转变为电信号经由电脑的光谱采集软件进行相关处理转换为可以显示的光谱图，将光谱采集软件设置为重复次数为10，积分时间为100ms，获得的该条件下太阳的热辐射谱如图1中的实线所示。由于大气中含有水、氧、二氧化碳等多种组分，在紫外-可见波段都有一定的吸收峰，因此，实际测定的太阳热辐射谱为锯齿状(不是光滑的曲线)，这对后面的积分计算带来一定的困难，此外，由于在本实施例中所采用的紫外-可见吸收光谱仪的性能限制，只能测量50000-13000cm-1波数范围内的太阳辐射光谱，而太阳辐射能量在13000-3000cm-1波数范围内仍有能量分布，这就导致计算无法涵盖13000cm-1以下波段熔盐的吸收率，进而使计算出现偏差或者说，计算不够准确。因此步骤S1还需要包括：测量到的太阳的紫外-可见光波段的热辐射谱采用分布函数进行拟合，并将所得方程并外推至太阳的热辐射谱的所有波段(即13000-3000cm-1)。上述采用分布函数进行拟合的方法具体是电脑的数据处理软件‘Origin’中的GaussAmp模式，用于对太阳热辐射谱进行拟合计算，得到一条光滑曲线(如图1a中虚线所示)和一个方程，所述方程为：其中，x是波数，单位为cm-1，y是相对能量，无量纲。此外，该采用分布函数进行拟合的方法还可以包括其它模式如‘Origin’中的GaussMod模式(如图1b所示)、Gauss模式(如图1c所示)或Voigt模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定待测样品太阳能体吸收率的方法，其特征在于，包括：步骤S1：采用光谱仪测量太阳的热辐射谱；步骤S2：采用吸收光谱装置测量待测样品的吸收谱；步骤S3：采用所述太阳的热辐射谱作为加权函数计算所述待测样品的吸收谱的平均值，得到待测样品的体吸收率Av。

【技术特征摘要】
1.一种测定待测样品太阳能体吸收率的方法，其特征在于，包括：步骤S1：采用光谱仪测量太阳的热辐射谱；步骤S2：采用吸收光谱装置测量待测样品的吸收谱；步骤S3：采用所述太阳的热辐射谱作为加权函数计算所述待测样品的吸收谱的平均值，得到待测样品的体吸收率Av。2.根据权利要求1所述的测定待测样品太阳能体吸收率的方法，其特征在于，所述步骤S1中的光谱仪为紫外-可见吸收光谱仪，且所述步骤S1还包括：将测量到的太阳的紫外-可见光波段的热辐射谱采用分布函数进行拟合，并将所得方程外推至太阳的热辐射谱的所有波段。3.根据权利要求2所述的测定待测样品太阳能体吸收率的方法，其特征在于，所述采用分布函数进行拟合的方法包括数据处理软件Origin中的GaussAmp模式、GaussMod模式、Gauss模式或Voigt模式。4.根据权利要求3所述的测定待测样品太阳能体吸收率的方法，其特征在于，所述方程为：其中，x是波数，单位为cm-1，y是相对能量，无量纲。5.根据权利要求1所述的测定待测样品太阳能体吸收率的方法，其特征在于，所述吸收光谱装置包括位于同一光路上的光源、样品池和光谱仪，且所述光谱仪包括紫外-可见吸收光谱仪和红外光谱仪。6.根据权利要求5所述的测定待测样品太阳能体吸收率的方法，其特征在于，所述步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏涛，刘一阳，刘洪涛，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31