马军 1,2,3,*刘潮 1刘芳 1庞如帅 1[ ... ]王成龙 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 兰州交通大学国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心,甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学聚光太阳热能产业关键技术与装备省部共建协同创新中心,甘肃 兰州 730070
3 甘肃省太阳能光热产业研究院,甘肃 兰州 730070
线性菲涅耳聚光系统采用柱面反射镜可提高聚光能力。本文提出一种柱面反射镜曲率半径的优化计算方法,建立了通用计算模型,详细分析了反射光线横向偏移的变化规律、系统瞬时光学效率和能流均匀性等。研究结果表明,柱面反射镜的最佳曲率半径与其宽度几乎没有关联,只需要考虑其与镜场中心的距离和系统有效工作时太阳横向入射角即可得到最佳值。通用计算模型所得的结果与数值精确计算的结果非常接近,最大偏差为1.26%,平均偏差为0.38%。在考虑柱面反射镜型面误差、跟踪误差和曲率半径误差的情况下,当横向入射角大于45°时,系统瞬时光学效率保持在59.46%以上。在聚焦平面的较小范围(相对距离为-0.05~0.05)内,能流密度高且均匀性较好,适合布置光伏电池组件。
光学设计 线性菲涅耳 柱面反射镜 光学性能 能流分布 
光学学报
2024, 44(3): 0322001
作者单位
摘要
1 燕山大学河北省水体重金属深度修复与资源利用重点实验室,秦皇岛 066004
2 燕山大学环境与化学工程学院,秦皇岛 066004
3 燕山大学建筑工程与力学学院,秦皇岛 066004
与普通硅酸盐水泥相比,粉煤灰基地质聚合物可大幅减少生产过程中的碳排放,提供了开发新型绿色高附加值产品的新途径。近10年来,粉煤灰基地质聚合物领域发文近6 000篇,有必要进行基于科学计量学方法的定量分析,为粉煤灰基地质聚合物研究及粉煤灰的绿色综合利用提供参考。本文检索Web of Science核心合集及中国知网学术文献总库中文献,基于CiteSpace分析发文群体和关键词,构建共现网络,分析研究趋势和热点。结果表明: 2013-2023年粉煤灰基地质聚合物的研究热度持续保持; 中、英文文献核心作者发文频次占比均超过5%,英文文献发文机构间合作更紧密; 关键词共现图谱以及聚类和突现分析结果说明相关研究集中于力学性能和吸附性能,且后者逐渐成为近年的研究热点; 粉煤灰基地质聚合物及其复合材料捕集CO2气体和去除水体污染物的性能和机制仍为应用的热点课题之一。反应体系的化学组成是粉煤灰基地质聚合物力学性能和吸附性能区别于其他地质聚合物的主要因素,利用化学组成协同调控力学性能与吸附性能的研究是今后的一个主要发展趋势。
地质聚合物 粉煤灰 研究趋势 研究热点 力学性能 吸附性能 geopolymer fly ash research trend research hotspot mechanical property adsorption property CiteSpace CiteSpace 
硅酸盐通报
2023, 42(10): 3594
作者单位
摘要
兰州交通大学 国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心,甘肃 兰州 730070
吸热管表面能流密度分布的均匀性对线性菲涅耳式聚光器的光热性能及安全运行有着重要影响。基于Tonatiuh光学仿真软件构建了线性菲涅耳式聚光器模型,研究了圆柱面形反射镜焦距及瞄准点位置与光斑宽度之间的关系,在此基础上探讨了不同瞄准策略下线性菲涅耳式聚光器的光学效率及能流分布的均匀性。结果表明:采用瞄准点均匀分布的瞄准策略,聚光器在保持较高光学效率的同时能够提升集热管表面能流分布的均匀性。采用优化后的瞄准策略,线性菲涅耳式聚光器光学效率可达到87.4%,集热管表面能流密度标准差由45.3%降低到30.7%,集热管顶部能流密度提升了10.2%。集热管空管预热采用该优化瞄准策略,在变占空比跟踪模式下,集热管弯曲变形程度远小于现有瞄准策略。该结果可为线性菲涅耳式聚光集热系统的优化设计提供理论支撑。
聚光太阳能热发电 线性菲涅耳式聚光器 瞄准策略 能流分布 光学效率 concentrating solar thermal power linear Fresnel concentrator aiming strategy energy flow distribution optical efficiency 
红外与激光工程
2023, 52(9): 20230259
作者单位
摘要
北京空间机电研究所,北京 100094
受热应力和边界条件的影响,长线列长波红外探测器工作时会产生变形,这可能会对芯片造成损伤或使光敏面出现不共焦。对热、力耦合条件下探测器的共面度进行评估,这是长线列长波红外焦面组件设计的重要内容之一。对可能引起探测器变形的因素进行了分析,通过有限元仿真确定其中的主要因素。以这些主要因素为变量,基于层合板理论,建立了热、力耦合条件下的长线列长波红外探测器共面度评估模型。对共面度评估模型进行了误差分析,确定了其引进的误差在工程应用上可接受。使用共面度评估模型对焦面组件的结构进行了改进,通过有限元仿真和实物测试的方法对改进的有效性进行了验证。验证结果表明:结构改进后,当探测器工作时,光敏面平面度的变化量由改前的170 μm减少至10 μm,满足小于20 μm的设计要求。
长线列 长波红外 焦面组件 共面度 long linear long wave infrared (LWIR) focal plane assembly (FPA) coplanarity 
红外与激光工程
2022, 51(3): 20210276
王锐东 1,2,3马军 1,2王成龙 1,2,*俞天智 3
作者单位
摘要
1 兰州交通大学 聚光太阳热能产业关键技术与装备省部共建协同创新中心,甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学 国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心,甘肃 兰州 730070
3 兰州交通大学 光电技术与智能控制教育部重点实验室,甘肃 兰州 730070
相比槽式聚光集热系统,线性菲涅尔式聚光集热系统光学效率较低,但具有成本优势。为了提高其光学性能和热性能,减少热损失,国内外学者进行了广泛研究。在总结线性菲涅尔式聚光集热系统主反射镜、二次反射接收器和镜场的优化设计,以及系统热性能等国内外已有研究成果的基础上,重点阐述了由阴影与遮挡、末端损失、跟踪误差、积尘、主反射镜镜场几何结构引起的光学损失及改进措施最新研究进展,对主流的几种二次反射接收器进行了对比分析,表明复合抛物面二次反射接收器(Composite Parabolic Concentrator, CPC)最实用。同时对吸热管和工作介质之间的强化传热、采用CPC的线性菲涅尔式聚光器热损失进行了归纳总结,分析了存在的问题及解决方法,指出了线性菲涅尔式聚光集热系统的未来发展方向和改进措施。
太阳能 线性菲涅尔式聚光器 二次反射接收器 光学性能 热性能 solar energy linear Fresnel reflector secondary reflection receiver optical performance thermal performance 
红外与激光工程
2021, 50(11): 20210452
作者单位
摘要
暨南大学光子技术研究院,广东省光纤传感与通信技术重点实验室,广东 广州 511486
利用飞秒激光搭建的双光子聚合系统,成功制作出微纳长周期光纤光栅(MLPG)。该系统通过计算机控制三维位移平台完成结构的制作,可编程实现光栅的自动化制作,并全程监控光栅的制作过程。与传统制造方法相比,基于双光子聚合的制造方法,在光纤表面使光刻胶周期性的发生双光子聚合完成MLPG的制作。因此在形成光栅时不依赖光纤基底的变化,该长周期光栅(LPG)结构形成于光纤外表面,适用于不同种类光纤上的LPG制备。在直径为6.9 μm的微纳光纤上制造了8个周期为95 μm的光栅块,在1331 nm波长处观察到了13.5 dB的传输谱损耗峰。实验结果表明,MLPG的温度灵敏度与折射率灵敏度分别达到了1.39 nm/℃、2207.89 nm/RIU(RIU为单位折射率)。
光纤光学 微纳光纤 长周期光栅 双光子聚合技术 
激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2306006
马军 1,2,3王成龙 1,2夏养君 3
作者单位
摘要
1 兰州交通大学 国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心, 甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学 聚光太阳热能产业关键技术与装备省部共建协同创新中心, 甘肃 兰州 730070
3 兰州交通大学 光电技术与智能控制教育部重点实验室, 甘肃 兰州 730070
为了分析复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Collector, CPC)的几何光学效率及影响因素, 为线性菲涅尔式聚光系统的优化设计和实际应用提供理论依据。根据用于线性菲涅尔式聚光系统的CPC特点, 在Matlab软件中建立模型并进行光线跟踪计算其几何光学效率。利用TracePro软件对几何光学效率模型进行验证。最后, 采用该模型分析吸热管外径公差、吸热管位置偏移和线型误差对CPC几何光学效率的影响。结果表明: 间隙为32.5 mm、接收半角为55°、截取比为0.3的CPC配合外径为70 mm的吸热管, 当吸热管外径公差小于-0.4 mm、水平方向存在偏移、垂直方向存在正偏移或线型轮廓增大等因素时, 其平均几何光学效率迅速减小。实际应用中应尽可能避免以上因素, 或者设计时减小CPC入射角的范围, 从而降低对CPC平均几何光学效率的影响。
光热 线性菲涅尔式 复合抛物面聚光器 光线跟踪 几何光学效率 photothermal linear Fresnel reflector compound parabolic collector ray tracing optical efficiency 
光学 精密工程
2019, 27(12): 2542
伍洋 1,*杜彪 1马军 2
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北 石家庄 050081
2 中国科学院新疆天文台, 新疆 乌鲁木齐 830011
反射面天线是最主要的高增益天线形式, 在与无线电相关的各个领域具有广泛应用。随着科技的发展, 对于超宽带(UWB)反射面天线的要求日益迫切。因此, 作为反射面天线核心的馈源, 如何在超宽的频带内具有良好的阻抗特性、恒定的辐射特性和稳定的相位中心, 已成为当今天线技术的研究热点。给出了超宽带馈源的设计要点, 总结了超宽带馈源的类型、特点和发展现状, 并对超宽带馈源设计技术的未来提出了展望。
反射面天线 超宽带 馈源 Eleven馈源 四脊喇叭 reflector antenna Ultra -Wideband feed Eleven feed quad -ridge flared horn 
太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(4): 641
作者单位
摘要
1 兰州交通大学 国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心,甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学 光电技术与智能控制教育部重点实验室,甘肃 兰州 730070
利用几何光学原理推导了线性菲涅尔式聚光器在SolTrace软件中建模所需参数的计算公式,给出了建模方法。结果表明,对于反射镜列数为21列、宽度为0.38 m、长度为4 m,复合抛物面聚光器(CPC)最大接受半角为45°,接收器距反射镜所在平面5.3 m的线性菲涅式聚光器,随着太阳入射角的增大,集热管表面能流密度逐渐增大且分布更均匀;当太阳入射角大于40°后,能流密度和均匀度趋于稳定;CPC为渐开线+cusp reflector曲线比渐开线+抛物线的集热管表面能流密度更大且分布更均匀。该结果对线性菲涅尔式聚光器的推广应用具有指导意义。
线性菲涅尔式聚光器 SolTrace软件 建模与仿真 能流密度 均匀度 linear Fresnel concentrator SolTrace modeling and simulation energy flux density uniformity 
应用光学
2019, 40(4): 676
作者单位
摘要
1 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
2 军事医学科学院卫生装备研究所, 天津 300161
近红外光密度差异法检测创伤性硬膜血肿具有快速、 无创等优点, 是近几年组织光学的研究热点, 在急救临床上有着重要应用。 为了进一步提高对颅脑外伤患者血肿程度的检测精度, 采用多通道差分吸光度方法获得头部左右对称吸光度数据, 即利用与近红外光源距离不同的5个检测器采集颅脑对称位置的光密度信息, 计算对称位置的差分吸光度, 利用偏最小二乘法建立脑部光学吸收系数与差分吸光度数据之间的校正模型, 实现对颅内硬膜血肿程度的预测。 可以检测具有不同头皮颅骨厚度患者是否出现硬膜血肿, 也可预测脑血肿程度。 模型仿真预测结果显示, 所建立预测模型对硬膜血肿部分的光学吸收系数预测平均相对误差为11.16%, 对血肿发生深度预测平均相对误差小于1%, 基本满足创伤性硬膜血肿程度的无创检测需求。 将多通道差分吸光度法引入到脑部血肿近红外光谱无创检测中来, 可以明显消除个体差异对检测结果的影响, 有效提高脑血肿检测精度, 并能实现对患者脑血肿程度的预测, 该方法为近红外光谱脑部检测研究提供了新的思路和重要参考。
创伤性硬膜血肿 近红外光密度差异 多通道差分吸光度 Traumatic subdural hematoma Differential near infrared optical density Multi-channel differential optical density 
光谱学与光谱分析
2018, 38(10): 3205

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