一种用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法

技术特征：
1.一种用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法，其特征是：所述控制方法首先对太阳模拟器的系统进行标定，即在不同的功率p和涡轮转角θ下点灯，采用标准太阳电池或辐照强度检测设备探测在辐照面上所形成的辐照强度e，并对所标定的数据进行拟合，获得拟合函数：e＝f(p,θ)在对辐照输出精确控制的情况下，将拟合函数区分为高功率阶段和低功率阶段，在高功率阶段，可变光阑机构通光口径最大，然后通过调节电源功率来调节辐照输出功率，在给定辐照输出功率e和涡轮转角θ的情况下，通过对拟合函数的反算，计算获得需要提供的氙灯供电功率p的输入数据；在低功率阶段，在给定辐照输出功率e和电源供电功率p的情况下，通过拟合函数的反算，获得涡轮转角参数θ输入数据，这样在整个太阳模拟器辐照功率输出覆盖范围内，均能够精确控制辐照强度输出。2.根据权利要求1所述的用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法，其特征是：所述太阳模拟器包括模拟器框架(1)、短弧氙灯(2)、反射式聚光镜(3)、可变光阑机构(4)、光学积分器(5)、叠加透镜(6)、光谱滤光片(7)和折转反射镜(8)，其特征是；所述的模拟器框架(1)为水平设置的矩形框架结构，矩形框架的右端面与底面呈锐角倾斜设置，右端面的内侧中心固定安装折转反射镜(8)；所述的短弧氙灯(2)设置在模拟器框架(1)的内腔中心的左端，短弧氙灯(2)与反射式聚光镜(3)连接在一起，短弧氙灯(2)作为光源安装在反射式聚光镜(3)的右端焦点位置，二者组成聚光系统；所述的反射式聚光镜(3)设置在模拟器框架(1)的内腔中心的左端，反射式聚光镜(3)套装在连接板ⅰ(22)的中心，通过连接板ⅰ(22)固定在模拟器框架(1)的内腔中；所述的可变光阑机构(4)设置在反射式聚光镜(3)的右侧，可变光阑机构(4)包括安装底板(9)、底座(10)、滑道环(12)、曲面叶片(12)、压板(13)、驱动系统(14)和限位开关(15)，可变光阑机构(4)通过安装底板(9)固定在模拟器框架(1)的内腔中；所述的光学积分器(5)和叠加透镜(6)连接在一起，二者依次设置在可变光阑机构(4)的右侧，光学积分器(5)固定安装在连接板ⅱ(23)上，通过连接板ⅱ(23)固定在模拟器框架(1)的内腔中；所述的光谱滤光片(7)设置在叠加透镜(6)的右侧，光谱滤光片(7)固定安装在连接板ⅲ(24)上，通过连接板ⅲ(24)固定在模拟器框架(1)的内腔中；所述的光学积分器(5)、叠加透镜(6)、光谱滤光片(7)和折转反射镜(8)组成匀光系统。3.根据权利要求2所述的用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法，其特征是：所述的可变光阑机构(4)的底座(10)设置在安装底板(9)上，滑道环(11)设置在底座(10)上，曲面叶片(12)叠层设置在底座(10)与滑道环(11)之间，压板(13)设置在滑道环(11)的上端面，限位开关(15)设置在压板(13)上，驱动系统(14)设置在滑道环(11)外部的安装底板(9)上。4.根据权利要求2所述的用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法，其特征是：所述的安装底板(9)为中心设有圆孔的矩形平板结构；所述的底座(10)固定在安装底板(9)的中心，底座(10)为纵向横截面为t形的圆环结构，圆环的孔径与安装底板(9)中心的圆孔孔径一致，底座(10)的t形端面上设置有安装曲面叶片(12)的通孔，底座的上端面边缘均布设置三个腰形凸块(16)，腰形凸块(16)中心设置有与压板(13)连接的螺纹孔。5.根据权利要求2所述的用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法，其特征是：所述的滑道环(11)为外圆设有轮齿的涡轮环结构，滑道环(11)的上端面沿圆周均布设有梯
形凹槽(19)，滑道环(11)的下端面沿圆周均布设有径向的凹形滑道(20)，凹形滑道(20)与梯形凹槽(19)相互交错排列，滑道环(11)的外圆边缘处沿圆周均布设有三个扇形沟槽(21)，三个扇形沟槽(21)与底座端面上的三个腰形凸块(16)滑动连接。6.根据权利要求2所述的用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法，其特征是：所述的曲面叶片(12)的两端端面上分别设置相对的立柱(17)，立柱(17)上安装有小轴承(18)，曲面叶片(12)上端面的小轴承(17)依次设置在滑道环(11)下端面的凹形滑道(20)内，与凹型滑道(20)滑动配合，曲面叶片(12)下端面的小轴承(17)依次安装在底座(10)上的通孔中，二者过盈配合。7.根据权利要求2所述的用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法，其特征是：所述的压板(13)为环形平板结构，压板(13)上设有限制滑道环(11)转动角度的限位开关(15)，压板(13)通过螺栓与腰形凸块(16)固定连接。8.根据权利要求2所述的用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法，其特征是：所述的驱动系统(14)固定在滑道环(11)外部的安装底板(9)上，驱动系统(14)为电机驱动的蜗杆结构，蜗杆与滑道环(11)外径上的轮齿啮合，形成涡轮蜗杆电机驱动机构。9.根据权利要求2所述的用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法，其特征是：所述的反射式聚光镜(3)、可变光阑机构(4)、光学积分器(5)、叠加透镜(6)和光谱滤光片(7)之间的间距按照设计要求排布，可变光阑机构(4)、光学积分器(5)、叠加透镜(6)和光谱滤光片(7)的中心轴线与反射式聚光镜(3)右端的焦点中心线在一条轴线上。

技术总结
一种用于全天候太阳模拟器的输出辐照强度控制方法，涉及非成像光学及照明技术领域，本发明通过对供电电源的输入功率P、遮光光阑遮光效果影响参数θ和太阳模拟器输出辐照强度E之间的数据的收集和标定，获得拟合函数，将拟合函数分为高低两个功率区间，分别反算电源输入功率P和遮光光阑影响系统θ，进而在太阳模拟器输出功率覆盖范围内，均能够高精度的控制太阳模拟器的输出辐照强度等，本发明具有操作简便，使用效果好等优点，适合大范围的推广和应用。和应用。和应用。


技术研发人员：苏荣华 张鏖 王吉军 张涛 吴卫 李宁 孙云厚 李玉鹏
受保护的技术使用者：中国人民解放军军事科学院国防工程研究院
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022/4/8