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抛物面镜是反射面为抛物面的镜子。通常是以抛物线回转所形成的形状做成的反射装置。
抛物面天线的F/D与馈源的辐射方向角Q的关系F/D(称为焦径比,其中F是抛物面的焦距,D是抛物面在垂直于轴线的面上投影的口径直径)与馈源的方向角Q是从属关系,也就是说只有馈源的方向角确定以后才能确定你...
抛物面天线的类型主要有(a)(b)卡塞格伦天线;(c)格里高利天线;(d)环焦天线
抛物面天线和卡塞格伦天线的增益可用下面的公式求得: 式中η是天线效率,它由有效几何面积与理论几何面积的比决定,一般为65%,λ是工作波长,以米为单位,D是抛物面口径,以米为单位。 ...
凸抛物面反射镜的检验
简要介绍了应用于凸抛物面反射镜检验的零位检测法和亨德尔方法 ,详细讨论了如何把这两种方法有机结合 ,对Φ130mm凸抛物面进行实际检验。发现将这两种方法同时应用于凸抛物面反射镜的检验中 ,可充分发挥各自的优点 ,进一步地提高检测精度
用日光灯管制成的抛物面聚光镜
拉丁美洲波多黎各大学能量与环境研究中心,正在尝试用普通日光灯管制作柱形抛物面聚光镜。他们在每根玻璃管内,放进镜面树脂薄膜,然后把所有的玻璃管安装在简易的吊架上,使镜面薄膜形成连续的曲面,这样就能把阳光会聚在抛物面底部的吸热管上(见图)。这种聚光镜成)本低,不用昂贵的太阳能跟踪器,便可以得到
(经典的卡塞格林系统):
"传统的"卡塞格林望远镜有抛物面镜的主镜,和双曲面的次镜将光线反射并穿过主 镜中心的孔洞,折叠光学的设计使镜筒的长度紧缩。在小望远镜和照相机的镜头,次镜通常安装在封闭望远镜镜筒的透明光学玻璃板上的光学平台。这样的装置可以消除蜘蛛型支撑架造成的"星状"散射效应。封闭镜筒虽然会造成集光量的损失,但镜筒可以保持干净,主镜也能得到保护。
它利用双曲面和抛物面反射的一些特性,凹面的抛物面反射镜可以将平行于光轴入射的所有光线汇聚在单一的点上-焦点;凸面的双曲面反射镜有两个焦点,会将所有通过其中一个焦点的光线反射至另一个焦点上。这一类型望远镜的镜片在设计上会安放在共享一个焦点的位置上,以便光线能在双曲面镜的另一个焦点上成像以便观测,通常外部的目镜也会在这个点上。抛物面的主镜将进入望远镜的平行光线反射并汇聚在焦点上,这个点也是双曲线面镜的一个焦点。然后双曲面镜将这些光线反射至另一个焦点,就可以在那儿观察影像.
(R-C系统,里奇克列基昂):
平行于光轴的光﹐满足等光程和正弦条件的卡塞格林望远镜。它是由克列基昂(H.Chretien)提出﹑里奇(G.W.Ritch)制成的﹐按他们两人姓氏的第一个字母得名为R-C望远镜。它的焦点称为R-C 焦点。这种望远镜的主﹑副镜形状很接近旋转双曲面﹐在实用上可把这种系统近似地视为消除三级球差和彗差的﹑由旋转双曲面组成的系统。由于消除了彗差﹐可用视场比其他形式的卡塞格林望远镜更大一些﹐并且像斑呈对称的椭圆形。如果采用弯曲底片﹐视场会更明显地增大﹐像斑则呈圆形。一个主镜相对口径为1/3﹑系统相对口径为1/8﹑且像成在主镜后面不远处的这种望远镜﹐其主镜偏心率接近于1.06的双曲面﹐副镜偏心率接近于2.56的双曲面。在理想像平面(近轴光的像平面)上﹐如要求像斑的弥散不超过1﹐可用视场直径约为19'﹔如用弯曲底片﹐仍要求像斑的弥散不超过1﹐则视场直径可达37'。如要获得更大的视场﹐则需加入像场改正透镜。加入像场改正的R-C望远镜比主镜为抛物面的卡塞格林望远镜的效果也更好。但在R-C望远镜中使用主焦点时﹐所成的像是有球差的。因此﹐使用它的主焦点时通常至少需加入一块改正透镜或反射镜。
典型的卡塞格林系统主镜为抛物面,次镜为双曲面,这样只能校正球差,如果将主镜也改为双曲面则可以校正两种像差,球差和慧差,视场也可适当增大,但为了进一步增大视场则还需校正场曲、象散和畸变,这就还需要在像方加一组至少由两片透镜组成的校正透镜组,可称之为场镜。
(达--客 卡塞格林)
达尔-奇克汉卡塞格林望远镜是霍勒斯达尔在1928年设计出来的,并在1930年由 当时的科学美国人编辑,也是业余天文学家的艾伦奇克汉和艾伯特G.英格尔写成论文发表在该杂志上。这种设计使用凹的椭圆面镜做主镜,凸的球面镜做第二反射镜。这样的系统比卡塞格林或里奇-克莱琴的系统都容易磨制,但是没有修正离轴的彗形像差和视场畸变,所以离开轴心的影像品质便会很快的变差。但是对长焦比的影响较小,所以焦比在f/15以上的反射镜仍会采用此种形式的设计。
(H-C系统,霍顿卡塞格林):两个球面反射镜
Hougton的改正镜由一块双凸透镜和一块双凹镜组成,能很好的修正球差,彗差,畸变,可 用视场很大,色差也极小,可以忽略不计.像差主要是离轴像散,所有面都是球面,曲率半径较大(不象马克苏托夫的改正镜曲率半径很小)容易加工.对材料要求也较低. 安装方面,改正镜两透镜之间的间隔,以及和主镜间的距离的容差很大,主要是对正光轴.
Hougton用于目视和摄影都有很好的表现. 个人感觉Hougton做成大焦比(快速)用于摄影更能体现它的优势. 如果小焦比目视的话,和抛物面牛反相比基本没明显的优势,已有一些国外DIYer做出Hougton-牛望远镜. 这种形式可以说是目前DIYer唯一能自制的折反镜了. 另外,在oslo里测试过,当口径较小时(比如100mm,120mm),将改正镜的双凸透镜改为凸平镜,双凹镜改为凹平镜,虽然会引入一些像差,但是非常小(按摄影要求).只要要求不是相当的高,完全在可以接受的范围内.。施密特-卡塞格林式
施密特-卡塞格林式望远镜是一种折反射望远镜,以折叠的光路与修正板结合,做成一 个紧密的天文学仪器。施密特-卡塞格林的设计是以伯恩哈德·施密特的施密特摄星仪为基础,一如施密特摄星仪使用 球面镜做主镜,并以施密特修正板来改正球面像差;承袭卡塞格林的设计,以凸面镜做次镜,将光线反射穿过主镜中心的孔洞,汇聚在主镜后方的焦平面上。有些设计会在焦平面的附近增加其他的光学元件,例如平场镜。
它有许多的变形(双球面镜、双非球面镜、或球面镜与非球面镜各一),可以被区分为两种主要的设计形式:紧密的和非紧密的。在紧密的设计中,修正板靠近或就在主镜的焦点上;非紧密的修正板则靠近或就在主镜的曲率中心上(焦距的两倍距离)。紧密设计的典型例子就是Celestron和Meade的产品,结合一个坚固的主镜和小而曲率大的次镜。这样虽然牺牲了视野的广度,但可以让镜筒缩成很短。多数紧密设计的Celestron和Meade的主镜焦比是f/2,而次镜是负f/5,产生的系统焦比是f/10。须要提出的例外是Celestron的C-9.25,主镜的焦比是f/2.3,次镜的焦比是f/4.3,结果是镜筒比一般紧密型的要长,而视野比较平坦。非紧密的设计让修正板靠近或就在主镜的曲率中心上,一种非常好的施密特-卡塞格林设计例子是同心,就是让所有镜面的曲率中心都在一个点上:主镜的曲率中心。在光学上,非紧密型的设计比紧密形的能产生较好的平场和变型的修正,但镜筒在长度上却有所增加。
马克苏托夫-卡塞格林式:
马克苏托夫是折射反射(面镜-透镜)望远镜,被设计来减少离轴的像差,例如彗形像差。在1944年,苏联光学家德密特利·马克苏托夫发明此型望远镜,在设计上以球面镜作主镜并结合 在入射光孔的弯月形的修正壳以改正球面像差,这是在反射望远镜和其他类型上的重大问题。马克苏托夫式的最大缺点是不能制作大口径的(>250毫米/10 英吋),因为受到修正板的抑制,重量和制作成本都会上扬。
马克苏托夫物镜不能校正整个光束的球差,只能校正边缘球差,因此存在剩余球差,对轴外像差来说,只能校正慧差,不能校正象散。在他发明之际,马克苏托夫自己暗示有可能取代卡塞格林式的"折叠"光学的构造。珀金埃尔默的设计师约翰·葛利格里由马克苏托夫的想法发展出了马克苏托夫-卡塞格林望远镜。稍后,葛利格里在1957年的天空和望远镜杂志上发表了划时代的f/15和f/23的马克苏托夫-卡塞格林望远镜设计,为珀金埃尔默明确的预告了这项设计在商业上的用途。
许多被制造的马克苏托夫式都采用了"卡塞格林"的设计(有时称为斑点马克苏托夫 ),原本的次镜被在修正板内侧的一小片铝制的斑点所取代。好处是已经固定住无须再对正与校准,也消除了蜘蛛型支撑架所产生的衍射条纹。缺点则是损失了一定量的自由度(次镜的曲率半径),因为次镜的曲率半径必须与弯月形修正板的内侧一致。葛利格里自己,第二次,再设计的速度较快的(f/15)时,就改采修正板的前面或主镜为非球面镜来减少像差。
施密特弯月形卡塞格林
这种类型的望远镜可谓是集合了施密特和马克苏托夫的优点,相当于是叫了两种校正器,施密特用于校正球差,弯月用于校正慧差,不过这种类型的卡塞格林长度显得有些过长,不适合大口径的使用。
阿古诺夫-卡塞格林
阿古诺夫-卡塞格林望远镜的设计是在1972年由P.P. 阿古诺夫首度介绍给世人的。他所有的光学元件都是球面镜,并将传统卡塞格林式的次镜换成三个有空气隙的透镜元件。距离主镜最远的透镜是曼京镜,它的作用如同第二个镜子的表面,在对向天空的一面有反射用的涂层。阿古诺夫的系统只使用球状的表面,避免了非球面的制造和测试。然而,获得的好处似乎很少,因为这套系统实际上非常难以制做,它需要精确的自由区域球的曲率半径以取代等效的非球面镜。
普雷斯曼-卡米歇尔卡塞格林
相比上述几种类型卡塞格林来说,Pressmann-Camichel Type最容易制造,但品质 较差,需加施密特校正器才能使用。
"离轴"或"斜反射"反射镜卡塞格林:
Schiefspiegler("离轴"或"斜反射")反射镜 是一种非常奇特的卡塞格林反射镜,他将主反射镜倾斜以避免第二反射镜在主镜上造成阴影。虽然消除了衍射的图形,却又导致了其他不同的像差必须要修正。
三反卡塞格林
三反射镜系统由三片反射镜组成,有两个间距、三个半径和三个圆锥系数共八 个变量,除了满足系统焦距、球差、彗差、像散、场曲等系统性能和像质要求外,还有足够的变量进行系统布局和结构的优化设计。三反射镜系统比两反射镜系统的视场大,且易于控制光学系统的杂散辐射,增加了轴外视场的光通量,使得像面照度更加均匀。随着空间技术的发展,全反射式光学系统,尤其是三反射式光学系统正在逐渐成为空间光学系统的主要形式。
20 世纪70 年代以来,受石油危机的影响,许多国家加强了对于可再生能源的支持。太阳能科技突飞猛进,研究领域不断扩大,取得了一批较为重要的成果,如复合抛物面镜聚光集热器、真空管集热器、非晶硅太阳能电池、太阳能热发电、光解水制氢等。1992 年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”,会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》、《21 世纪议程》等一系列重要文件。1992 年以后,世界太阳能利用又进入一个发展期,其特点是太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合并注重科技成果转化为生产力,发展太阳能产业,扩大太阳能利用领域和规模。1996年以来世界光伏发电高速发展,太阳能电池年产量以30%~40%的年增长率高速发展,应用范围越来越广,2000 年世界光伏电池总产量达287.65MW,约有一半左右用于“太阳屋顶”和并网系统。
高温温制冷装备
太阳能制冷成套装备是由太阳能中高温集热器结合制冷设备通过综合集成和再创新而形成的装置。经理论和实践证明,太阳能中高温系统是最适合太阳能制冷装备驱动源的必备系统之一,不但制冷转换效果要比低温集热器好;而且制冷范围大,蒸发温度范围能控制在10度至-60度,可以在一台机组上实现多个蒸发温度,既经济,又环保。
在现有国内外环境影响下,太阳能行业对高端技术的支撑要求日益加大,校企产、学、研合作也必将成为联接科研与发展的重要模式。在此方面,以2013年3月31日由青岛云鼎集团、泰山集团、青岛科技大学、哈尔滨工程大学共同组建的“首家太阳能制冷成套装备项目联合开发中心”为例,在中高温热能制冷应用、检测技术、太阳能与建筑一体化和制冷空调等多领域将树立校企联合技术攻关的专家、专业形象,将加快推进国内大型企业转型,提高新能源企业抗风险能力和盈利能力,并形成我国企业在太阳能制冷领域尤其是制冰领域的国内国际竞争优势,从而确立在制冷领域的核心主导地位,掌握国际话语权,最终助力我国新能源产业实现跨越式发展。
经调查,“首家制冷装备联合开发中心”的组成单位在各自的领域都具有领先地位。其中,青岛云鼎集团是一家集工程建筑施工、新能源开发和制造、房地产开发等产业为一体的综合性集团公司,旗下的山东华援新能源有限公司多年来专注于新能源技术的研发与应用,尤其在太阳能中高温与菲涅尔线焦透镜工业应用技术等方面拥有丰富的研发资源,其太阳能槽式集热技术已荣获多项国家专利,目前已在亚洲首座槽式太阳热发电站(CSP)成功应用。泰山集团旗下的泰安华能制冷有限公司则专注于中高温热源(太阳能)驱动的氨水吸收制冷设备的研发与生产,是业界公认的制冷专家。而青岛科技大学机电学院和哈尔滨工程大学动力与能源工程学院又分别是国内领先的新能源技术研发院校。
太阳能制冷成套装备的研制成功,及未来的产业化推广应用,将有效缓解我国夏季因空调制冷而造成的用电紧张的问题;同时,依托专业研究机构利用最前沿创新的国际科技水准,拉动太阳能制冷产业链,有望撬动国内万亿元太阳能制冷市场,将在我国能源可持续发展体系建设中发挥基础性、前瞻性、战略性的科技支撑和引领示范作用,具有极其深远的意义。
吸收式空调
在我国,太阳能制冷及空调的研究始于20世纪70 年代后期,其中多数是小型的氨- 水吸收式制冷试验样机。例如:天津大学1975 年研制的连续式氨- 水吸收式太阳能制冰机,日产冰量可达5.4kg;北京师范学院1977 年研制成功1.5m2 干板型间歇式太阳能制冰机,每天可制冰6.8~8kg;华中工学院研制了采光面积为1.5m2,冰箱容积为70L,以氨- 水为工质对的小型太阳能制冷装置。1987 年,中国科学院广州能源研究所与香港理工学院合作在深圳建成了一套科研与实用相结合的示范性太阳能空调与热水综合系统。
集热面积120m2,制冷能力14kW,空调面积为80m2。采用了3 种中温集热器和两台日本生产的单级溴化锂吸收式制冷机。“九五”计划期间,国家科委把“太阳能空调”列为重点科技攻关项目。1998 年在广东省江门市建成的一套大型太阳能热水示范系统建造在一栋24 层的综合大楼上,采用平板型集热器和一台100kW的两级吸收式制冷机。1999 年在山东省乳山市科普公园的太阳能馆又建成了一套大型太阳能空调及供热综合示范系统,系统采用热管式太阳能集热器和100kW的单级溴化锂制冷机。国家科技攻关项目北京天普太阳能集团的新能源示范大楼2003 年正式建成,总建筑面积8000m2,系统采用热管式真空管集热器和U型管式真空管集热器,空调制冷采用一台200kW的单级溴化锂制冷机,并采用一台地源热泵机组作为辅助。2006 年7月份,由长沙远大空调公司自主开发研制的太阳能空调已经落户天津华苑软件园。此太阳能系统由两台制冷量5815kW 太阳能直燃机、166 个集热模块、阳光跟踪系统及相关控制系统构成,为建筑面积12 万m2 大厦提供制冷、采暖。
国内近期关于此项工作的研究方面,大连理工大学的徐士鸣教授等研究了以空气为携热介质的开式太阳能吸收式制冷系统特性并取得了多项研究成果;中国科学院广州能源研究所在太阳能空调系统的整合设计方面进行了开拓性的工作;华中理工大学的舒水明教授主要进行了太阳能吸收式制冷系统蓄能技术方面问题的研究;上海交通大学的王如竹、刘艳玲提出了一种太阳能燃气联合驱动的双效溴化锂吸收式空调。
在国外,1983 年世界上最早的大型太阳能吸收式制冷系统在阿拉伯半岛国家科威特安装完成,该系统为建筑面积530m2 科威特国防部办公楼提供制冷。1995 年约旦大学的M.HAMMAD等人研制了改进了的第二代太阳能驱动溴化锂制冷机。1998 年5 月由北京桑达公司为德国斯图加特Meissner & Wurst 公司建造的太阳能吸收式空调系统建成。国外各种研究同样集中于寻求新的工质对、太阳能集热器的结构与循环性能的关系、系统能量平衡研究、制冷与制热联合工作研究等方面。
吸附式空调
相对于太阳能吸收式空调,太阳能吸附式空调的发展相对比较薄弱,起步也比较晚。欧洲在这方面依靠欧盟研究基金,在二十一世纪初,联合欧洲几个国家的研究所,做了一些这方面的研究工作。
在德国的弗莱堡,有一套示范运行项目,目前已经运行良久。由此项目衍生出来新的太阳能制冷公司,于2007年推出相应的产品,经过几年的发展,产品逐步成熟,现在已经在商业化的阶段。
目前太阳能吸附式空调的技术中有两大主流: 以硅胶/水为工作介质对,以及以沸石/水为工作介质对。
相对于太阳能吸附式空调,吸附式空调在技术上有一些优势。主要体现在工作介质无腐蚀,维护工作量小,工作温度区域广等方面。 2100433B
第一章 轴对称非球面的数学表达式及数学-光学性质
第二章 两镜系统的设计、检验及加工
第三章 施密特系统的设计、检验及加工
第四章 同心系统及其非球面校正板的设计与加工
第五章 三反射镜系统的设计
第六章 离轴抛物面镜的加工与检验
第七章 非球面单透镜
第八章 大型夜视物镜中的非球面
第九章 掠入射环面镜的设计、加工及检验
第十章 偏轴两镜准直系统的设计、加工及检验
附录一 一个实用的广角光源结构
附录二 轴向球差转换为波差公式
附录三 最小色差施密特系统校正板设计程序
附录四 施密特系统轴上光线计算程序
附录五 三镜系统设计程序
附录六 非球面单透镜计算程序
附录七 偏轴两镜系统CASE 1计算程序
附录八 偏轴两镜系统CASE 2计算程序