光热玻璃反射镜面形测试方法

国家标准 GB/T34334一2017 光热玻璃反射镜面形测试方法 Testmethodofmirrshapeforsolarcoleetor 2017-10-14发布 2018-09-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/34334一2017 光热玻璃反射镜面形测试方法 范围 本标准规定了基于条纹反射原理的光热反射镜面形测试方法的术语和定义、符号、测试原理、仪器、 测试过程、参数计算和试验报告 本标准适用于槽式、碟式,塔式用太阳能光热反射镜面形的测试 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 2. 面形高度偏差heightdeotiaton 实际表面与理想表面在参考方向上的高度偏差 2.2 斜率slope 反射镜某点上切平面与参考平面的夹角正切值 2.3 倾斜偏差sopedleviation 反射镜某点处实际表面法线和理想表面法线的夹角 2.4 聚焦偏差foeusdeviation 使用条件下,反射光线到反射镜理想焦点或焦线的距离 2.5 聚焦偏差分布foeusdeviationdistribution 反射镜各点聚焦偏差在参考平面上的分布 2.6 平行光截断因子parallelrayintereeptftaetor 沿理想人射方向均匀分布的平行光线,经反射镜反射至吸热装置上的光线数量与人射到反射镜上 的光线数量之比 2.7 repfacte 太阳光截断因子 Sninterc6 沿理想人射方向的太阳光经反射镜反射至吸热装置上的光线数量与人射到反射镜上的光线数量 之比 2.8 截断因子分布intereptfaetordistribution" 以吸热装置的口径为横坐标,对应口径的实际镜面平行光截断因子为纵坐标,形成不同口径条件下 平行光截断因子分布曲线 2.9 会聚质量因子cncentratingqualityfacor 以吸热装置某一使用口径作为平行光截断因子分布曲线的边界条件,实际镜面平行光截断因子分
GB/T34334一2017 布曲线下面积与理想镜面平行光截断因子分布曲线下面积之比 3 符号 下列符号适用于本文件 CQF:会聚质量因子 FD,;使用坐标系(ry:)下,在r轴方向的聚焦偏差均方根 fdx(X,Y);测量坐标系(XYZ)下,在X轴方向聚焦偏差分布 FD,;使用坐标系(zy2)下,在y轴方向的聚焦偏差均方根 fdy(X,Y);测量坐标系(XYZ)下,在Y轴方向聚焦偏差分布 HD;测量坐标系(XYZ)下,面形高度偏差均方根 );渊量坐标系(xY2)下,丽形高度偏差分布 hd(X,Y C;平行光截断因子 cm;太阳光截断因子 RIcp);吸热装置平行光截断因子分布 sDs;测量坐标系(XYZ)下,在x轴方向的倾斜偏差均方根 sdx(X,Y);测量坐标系(XYZ)下,在X轴方向的倾斜偏差分布 SDy;测量坐标系(XYZ)下,在Y轴方向的倾斜偏差均方根 sdyX,Y):测量坐标系(XYZ)下,在Y轴方向的倾斜偏差分布 测试原理 采用条纹反射原理进行光热玻璃反射镜面形测试 依据图形发生器.被测试样.图像采集器对应点 位置关系计算镜面各点斜率分布,进而求得倾斜偏差、聚焦偏差等面形参数,可由光线追迹法计算截断 因子等集光参数 5 仪器 5.1组成 仪器由图形发生器、被测试样、图像采集器、样品台、计算机和测试软件等部分组成,测试原理示意 图见图1
GB/34334一2017 法线 说明 -被测试样 图形发生器; -图像采集器; 图形发生器上某点; 试样镜面测试点， -图像采集器像面上的一点,与镜面上的B点共轭; 图像采集器光中心 人射光线或反射光线相对于法线的夹角; 镜面测试点处法线方向与Z轴的夹角; 反射光线与乙轴的夹角 图1反射镜面形测试原理示意图 5.2数据采集及处理过程 5.2.1建立测试坐标 建立测试坐标系XYZ,以XOY面作为参考平面,乙轴方向为参考方向,图形发生器和图像采集器 沿X轴方向离轴分置 对于槽式反射镜,X轴垂直于母线方向,轴为母线方向 图1中A点坐标为 X,YA,ZA);B点坐标为(X,Yn,Z);C点坐标为(Xe,Ye,Ze) 5.2.2确定测试点位置 镜面上的B点与图像采集器像面上的B'点为共轭点,根据图像采集器像面与镜面的成像对应关 系,并结合镜面方程可确定B点坐标(Xxn,Y,Z) 图形发生器可分别产生平行于x、Y方向的条纹 平行于X方向的条纹沿Y方向进行扫描,由B'探测的时序光强可确定A点的位置坐标YA;平行于Y 方向的条纹沿X方向进行扫描,由B'探测的时序光强可确定A点的位置坐标XA,由图形发生器的位 置可确定A点的位置坐标ZA,即得图形发生器上的A点坐标(XA,YA,Z) 5.2.3获得测试点斜率及面形 由B'坐标可确定经C点(光阐中心)的光线与Z轴的夹角w,由ABC可计算出光线相对于法线的 夹角a,则镜面B点处法线方向与Z轴的夹角8=a一w 反射光线与乙轴为逆时针方向夹角时为正
GB/T34334一2017 值 在测试坐标系下,被测点的切平面与XoY面的夹角正切值,即为测试坐标系下的斜率 反射镜面 上各点B的面形斜率在X和Y方向的分量gx、g》分别由式(1),式(2)计算 gx=tan gY=tanR 式中 8角在XOZ平面上的投影角 Bx 8角在YOZ平面上的投影角 y 被测面形Z(X,Y),可由式(3)计算 Z(x,m-x(x.Y)dr+z(x.Y 式中 -从被测面上一定点(X,Y)到(X,Y)点的积分路径; Z(Xo,Y 被测面上一定点(X0,Y)的Z坐标; dr=/aX=千Y 被测面上某一定点(X,Y)处的斜率,其模值计算见式(4) g(X,Y g(X,Y|=gX,Y十g3X,Y 5.2.4获得面形参数 5.2.4.1根据测试坐标系下所得反射镜面形,可计算出如下参数;面形高度偏差分布hd(X,Y),面形高 度偏差均方根HD,在X轴方向倾斜偏差分布sdx(X,Y)在Y轴方向倾斜偏差分布sd(X,Y)在X 轴方向的倾斜偏差均方根SDx在Y轴方向的倾斜偏差均方根sD，、在X轴方向聚焦偏差分布d X,Y,在Y轴方向聚焦偏差分布dy(X,Y 5.2.4.2将测试坐标系XYz下的斜率分布gsX,Y)、 ?(x.Y),根据使用要求转换至使用坐标系 .zy下的斜率分布g,( 使用坐标系ry中,以理想人射光方向为:轴,镜面母线方向 y、g.工y 为y轴,垂直3o平面方向为工轴 用线性插值或面积投影加权等方法,在使用坐标系ry平面上,根 据参数计算要求,形成等间隔的斜率分布,结合太阳光发散角集热装置口径,可计算出如下参数;在 轴方向的聚焦偏差均方根FD.、在y轴方向的聚焦偏差均方根FD,、平行光截断因子IC、太阳光截 断因子ICm吸热装置平行光截断因子分布RIC(p),会聚质量因子cQF 5.3要求 5.3.1样品台 样品台应满足被测样品的定位安装,样品定位精度应小于1" mm 5.3.2图形发生器 图形发生器可以由可生成动态图案的显示器或投影方式实现,显示区域应满足被测试样的完整反 射面测试 5.3.3图像采集器 图像采集器应采用线性响应图像传感器,可以由多图像传感器拼接采集,实现大尺寸反射镜测试 图像采集器采样点数、镜头焦距应满足样品尺寸和测试点数要求 5.3.4计算机及数据处理 计算机满足图像采集和数据处理要求
GB/34334一2017 数据处理用软件应具备面形解算功能,输出面形参数(HD,SDxsD,、FD,、FD,、IC、IC、 (CQF),面形参数二维分布图[hd(x,Y)、sxdx(X,Y),sady(X,Y)、fdx(Xx,Y)、fdy(Xx,Y),Rc(p)]等 结果 5.3.5校准反射镜 校准反射镜由已知面形的整体反射镜或平面拼接反射镜构成,其面形、角度关系稳定,斜率不确定 度不大于0.05mrad 应有重复定位装置,斜率重复定位误差不大于0.05mrad 5.3.6测量分辨率 在被测试样表面的测量空间分辨率不小于300点/m， 5.3.7测量不确定度 倾斜偏差的测量不确定度应不大于0.5mrad. 倾斜偏差均方根扩展不确定度(k=2)不大于0.2mrad 5.4仪器调试 仪器调试应包含以下步骤 对图形发生器和图像采集器位置进行测量; 5 对图形发生器的畸变进行校正 对图像采集器使用条件下的畸变进行校正; d 对样品支架坐标位置进行测量; 根据校正结果,调整系统初始参数和初始条件 e 采用校准反射镜对测试系统进行核验 测试过程 6.1仪器核验 根据仪器稳定情况,定期使用已知参数的校准反射镜对仪器进行核验,验证仪器是否满足使用 要求 6.2测试准备 测试前应进行如下准备 试样准备:清洁试样测试表面,被测表面应无灰尘、污溃 a b)试样安装;将试样按测试的定位要求放置于样品台上,必要时按实际使用条件进行固定 6.3测试步骤 应按照如下步骤进行测试 图像发生器产生X方向特定条纹,并沿Y方向移向,采集记录相应的序列反射条纹图像 a 图像发生器产生Y方向特定条纹,并沿X方向移向,采集记录相应的序列反射条纹图像 b 对图像进行数据处理,分别解算出各点X方向斜率分量4s、Y方向的斜率分量越Y c d 按照第7章要求进一步计算得到各面形参数
GB/T34334一2017 参数计算 7.1面形高度偏差计算 在测试坐标系下,以Z轴方向为参考方向 被测试样表面某一测试点H与其在理想表面Z轴方 向上的投影点H在乙轴方向的高度差,即为被测试样表面某一测试点处的面形高度偏差hd/,计算见 式(5) hd，=Z一Z 式中: ad 被测试样表面某一测试点处的面形高度偏差; 被测试样表面测试点H在乙轴方向的坐标; 乙 理想试样表面H点在乙轴方向的坐标 被测试样表面的面形高度偏差均方根HD计算见式(6) h3" HD (6 式中 HD -被测试样表面的面形误差均方根; hdl 被测试样表面某一测试点处的面形高度偏差; -测试点总数 面形的高度偏差分布hd(X,Y)为试样表面各测试点的高度偏差hd,在XOY坐标平面上的分布 以二维误差图的形式表示 7.2倾斜偏差计算 7.2.1X轴方向的倾斜偏差均方根sD 在测试坐标系下,被测试样表面测试点在x轴方向的倾斜偏差xdx,等于在XOZ投影面上测试点 实际法线方向与理想法线方向的夹角,计算见式(7): sd='《一8 式中 被测试样表面测试点在X轴方向的倾斜偏差,单位为毫狐度(mrad); sl× 8'x 测试点实测法线在XOZ面的投影方向与Z轴的夹角,单位为毫弧度(mrad); A -测试点理想法线在XOZ面的投影方向与Z轴的夹角,单位为毫弧度(G mrad 被测试样在X轴方向的倾斜偏差均方根SD计算见式(8) ssl SDx=， 式中 sD 被测试样在xX轴方向的倾斜偏差均方根,单位为毫狐度(mrad) 被测试样表面某一测试点在X轴方向的倾斜偏差,单位为毫弧度(mrad); ssl -测试点总数 X轴方向倾斜偏差分布sdx(X,Y)为试样表面各测试点的倾斜偏差sd、在XOY坐标平面上的分
GB/34334一2017 布,以二维误差图的形式表示 7.2.2Y轴方向的倾斜偏差均方根sD 在测试坐标系下,被测试样表面测试点在Y轴方向的倾斜偏差sdy,等于在YOz投影面上测试点 实际法线方向与理想法线方向的夹角,计算见式(9) sd='一B 9 式中: -被测试样表面测试点在Y轴方向的倾斜偏差,单位为毫弧度(mrad):; sdl 测试点实测法线在0Z面的投影方向与乙轴的夹角,单位为毫弧度(mrad); 8y -测试点理想法线在YOz面的投影方向与乙轴的夹角,单位为毫弧度(mrad R 被测试样在Y轴方向的倾斜偏差均方根SD,计算见式(10): sD 10 式中: SD、 -被测试样在Y铀方向的倾斜偏差均方根,单位为毫弧度(mrad); 被测试样表面某一测试点在Y轴方向的倾斜偏差,单位为毫弧度(mrad); sdlY 测试点总数 Y轴方向倾斜偏差分布s,(X,Y)为试样表面各测试点的倾斜偏差sdw在XOY坐标平面上的分 布,以二维误差图的形式表示 7.3聚焦偏差计算 7.3.1聚焦偏差示意图 在使用条件下,在反射镜面表面某一定点处的实际反射光线到反射镜理想焦点或焦线的距离为聚 焦偏差 X方向的聚焦偏差示意图见图2,其中fd即为聚焦偏差 实际反射光 k 入射光 2×s 理想反射光 图2聚焦偏差示意图 7.3.2x轴方向的聚焦偏差均方根FD X方向聚焦偏差d计算见式(1l):
GB/T34334一2017 (11 fdx=2×sx×L 式中 fd 被测试样表面测试点沿X方向的聚焦偏差,单位为毫米(mm m; 被测试样表面测试点在X轴方向的倾斜偏差,单位为毫狐度(mrad): ssd 被测试样表面测试点到理想焦点或焦线的距离,单位为毫米(mm) 将测量坐标系转换为使用坐标系,可采用插值等方式实现光线均匀采样,得到使用坐标系下的聚焦 偏差fd 在r轴方向的聚焦偏差均方根FD,计算见式(12). fd FD，= (12 N 式中 FD. 被测试样在轴方向的聚焦偏差均方根,单位为毫米(mm); fd 被测试样表面某一测试点沿X方向的聚焦偏差,单位为毫弧度(mrad); 数据点总数 mn 以xoY平面为多考平面,X轴方向聚焦偏差分布ds(x,Y)为试样表面各测试点的聚焦偏差 fd、在XOY坐标平面上的分布,以二维误差图的形式表示 7.3.3y轴方向的聚焦偏差均方根FD, Y方向聚焦偏差d,计算见式(13): 13 fd，=2×s×L 式中 fd 被测试样表面测试点沿Y方向的聚焦偏差,单位为毫米(mm); 被测试样表面测试点在Y轴方向的倾斜偏差,单位为毫孤度(mrad); sly 被测试样表面测试点到理想焦点或焦线的距离,单位为毫米(mm) 将测量坐标系转换为使用坐标系,可采用插值等方式实现光线均匀采样,得到使用坐标系下的聚焦 偏差fd 在y轴方向的聚焦偏差均方根FD,计算见式(14) fd 14 FD N 式中 FD, -被测试样在y轴方向的聚焦偏差均方根; fd 被测试样表面某一测试点沿Y方向的聚焦偏差; m 数据点总数 以xoY平面为参考平面,Y轴方向聚焦偏差分布y(X,Y)为试样表面各测试点的聚焦偏差fd 在XoY坐标平面上的分布,以二维误差图的形式表示 7.4截断因子计算 7.4.1计算原则 截断因子可采用光线追迹模拟计算的方法,得到人射光线数量和经反射镜反射至吸热装置上的光 线数量,从而计算得到截断因子 7.4.2平行光截断因子Ic 在已知吸热装置口径条件下,平行光截断因子IC按式(15)计算
GB/34334一2017 15 c-一x10% 式中: IC 平行光截断因子 人射到反射镜上的平行光线数量 经反射镜反射至吸热装置上的平行光线数量 7.4.3太阳光截断因子ICm 在已知吸热装置口径条件下,太阳光截断因子1C按式(16)计算 -×100% IC= (16 = 式中: IC 太阳光截断因子; 人射到反射镜上的太阳光线数量,太阳光发散角取值为士4.651 mrad; 经反射镜反射至吸热装置上的太阳光线数量 7.4.4吸热装置平行光截断因子分布RIcp 以吸热装置口径9为横坐标,对应口径的平行光截断因子RICp)为纵坐标,绘制吸热装置平行光 截断因子分布图,示意图如图3所示 100 60 40 实际镜面截断因子分布 20 理想镜面截断因子分布 10 15 2025303540455055606570 吸热装置口径o/mm 图3吸热装置平行光截断因子分布图 7.5会聚质量因子cOF 以吸热装置某一使用口径9a作为截断因子分布曲线的边界条件,实际镜面截断因子分布曲线下面 积与理想镜面截断因子分布曲线下面积之比为会聚质量因子,以cQF表示.计算见式(17). Rc(e)ue RIC(p)le CQF (17 p Rc(e心 式中 CQF 实际镜面的会聚质量因子; RIC(9 -实际镜面的吸热装置平行光截断因子分布;
GB/T34334一2017 RIC.ap 理想镜面的吸热装置平行光截断因子分布,一般取值为1; 吸热装置的某一使用口径,单位为毫米(mm) 9 8 试验报告 试验报告宜包括下列内容 采用标准(本标准编号); a b 试样来源; c 试样名称; d 试样规格; e 测试仪器名称及型号; f 测试结果; 测试人员; 日 h)测试日期 0

光热玻璃反射镜面形测试方法GB/T34334-2017

引言

随着科技的不断进步，新型的建筑材料不断涌现。其中，光热玻璃作为一种高效节能的建筑材料，越来越受到人们的关注。在光热玻璃的生产过程中，反射镜面形是一个重要的指标，它直接影响到玻璃的性能。

什么是光热玻璃反射镜面形？

光热玻璃反射镜面形是指光照射到玻璃表面时，反射光束的方向与入射光束的方向之间的偏差角度。通常情况下，这个偏差角度应该控制在一定的范围内，才能保证光热玻璃的数量和质量。

光热玻璃反射镜面形测试方法GB/T34334-2017

为了规范光热玻璃反射镜面形的测试方法，国家标准化管理委员会于2017年发布了《光热玻璃反射镜面形测试方法GB/T34334-2017》标准。

测试方法概述

该标准是以平行板干涉法为基础的测试方法。测试时，需要使用一个特定的仪器，即平行板干涉仪。测试过程中，先将样品与标准比较平面放在一起，然后在样品上方放置一个可移动的透明平行板。接着，将一束单色光照射到平行板上，产生干涉图案，并通过干涉图案来计算反射镜面形参数。

测试步骤

具体测试步骤如下：

1. 样品检验：检查样品是否符合标准要求。
2. 测试环境准备：准备测试室，并保证测试环境稳定。
3. 测试仪器校准：对测试仪器进行校准，确保测试结果准确可靠。
4. 测试样品放置：将样品与标准比较平面放在一起，然后在样品上方放置一个可移动的透明平行板。
5. 光源照射：使用单色光源照射平行板，产生干涉图案。
6. 图像处理：通过干涉图案进行数据处理，计算反射镜面形参数。

结论

光热玻璃反射镜面形是影响光热玻璃性能的关键指标之一。《光热玻璃反射镜面形测试方法GB/T34334-2017》标准为光热玻璃反射镜面形测试提供了一种准确可靠的测试方法。在实际应用中，我们应该严格按照该标准进行测试，以保证光热玻璃的质量和性能。

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