阳光光纤采集系统设计

4．完成相关图纸设计，并反映在论文中，必要时以附件的形式给出。
参
考
资
料
1.参考书：《光纤通信原理与系统》、《光学》等。
2.期刊：《激光与光电子学进展》、《灯与照明》、《中国工程科学》、《科技创新导报》等。
周次
第1～4周
第5～8周
第9～12周
第13～16周
第17～18周
应
完
成
的
内
容
查阅相关的资料，对研究内容进行初步学习
This paper designed an experimental solar tracking fiber optic light indoor lighting system，and the trackers，condenser，the optical system，and reduction of indoor light design and analysis in detail. By high-precision tracking device for real-time tracking the sun，the sun makes the sun of condenser can receive real-time point-blank sunshine for high-energy light intensity. After focusing sunlight through the after filter in addition to the harmful rays of light system into distant indoor lighting. This paper designed the sun tracker for photoelectric tracking mode. After day way with single-chip microcomputer program of the sun's trajectory calculation，photosensitive resistance position calibration，and use the stepper motor to drive the gear set to achieve the goal of high precision control. The condenser section mainly introduced the Fresnel lens. Now the sun light of optical system are mainly optical fiber and light pipe，this paper introduces the principle of optical fiber and light guide light，and their performance are analyzed，and finally we chose 14 core plastic cable as the spread system of \"the light in this paper. Sunlight through the Fresnel lens focus，fiber optic light，after coming indoors in cable out of the light is very bright andemergence Angle is small，can not meet the indoor illume effect，so need to restore the light from the sun. The light reduction mainly include optical fiber end melting method and apparatus for scattering method，through the analysis of the two methods，this article choose astigmatism scattering method，it can spread out the scope of the scattering light，but also beautify the environment，give a person a comfortable visual effect. This method can be according to our need to guide light to any lighting places.
20世纪70年代能源危机后，能源和环境问题举世瞩目。从现在算起全球的化石燃料耗尽的时间平均不足100年，太阳能是最典型、能量最强的自然光源，但仅有很少一部分通过玻璃窗、天窗射入室内，大部分随着日月交替而白白流逝了。照明能耗是人类生活能源消耗中最多的一项，约占总能耗的9%以上。太阳能的开发利用一般有间接和直接间接两种途径，间接方法通过光电转换或光热转换，面临转换效率低、转换成本高的难题，直接利用是太阳能利用的新思路。国家游泳中心“水立方”采用的ETFE膜透光性非常好，为场馆带来了每天近9小时的自然光照射，节能30%，然而其使用范围有限。所以太阳能光纤照明系统采用光纤引导自然光照明，是充分利用太阳能照明最为新颖的途径，在节能型城市的建设中，必将受到国际建筑和照明界的高度重视。
本科毕业设计（论文）
阳光光纤采集系统设计
程萍
燕山大学
2015年06月
本科毕业设计（论文）
阳光光纤采集系统设计
学院：里仁学院
专业：电力系统及其自动化3班
学生姓名：程萍
学号：111203031099
指导教师：滕峰成
答辩日期：2015-6-23
燕山大学毕业设计（论文）Baidu Nhomakorabea务书
学院：里仁学院系级教学单位：电气工程系
学
号
111203031099
学生
姓名
程萍
专业
班级
电力系统及其自动化3班
题
目
题目名称
阳光光纤采集系统设计
题目性质
1.理工类：工程设计（）；工程技术实验研究型（√）；
理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）
2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）
题目类型
1.毕业设计（√）2.论文（）
题目来源
科研课题（）生产实际（）自选题目（√）
关键词太阳追踪器；聚光器；光纤；导光：照明
Abstract
Solar energy is a clean energy development potential，as a renewable resources，it has the incomparable advantages of fossil. The use of solar energy in recent years，more and more get the attention of the experts and scholars from all over the world，but solar just as there is a congenital disadvantage – use efficiency is low，which impedes the development of solar energy is widely used. In order to further improve the efficiency of the use of solar energy and expand the scope of solar energy utilization，fiber sunlight lighting system is proposed in this paper，the system is simple structure，low cost，can be widely used in the subway，underground construction and cannot be directly to the sun the environment，such as energy saving at the same time and is of great benefit to human health.
太阳能光纤导光照明系统不仅能够把清洁健康的阳光均匀导入室内，随意改变室内光线的整体和局部布局，代替白天的电力照明，大大节省电费开支，而且节能环保，足不出户便能充分地沐浴阳光。传统的太阳追踪光纤导光照明系统存在很多缺陷:由于采光结构接受光照的面积较大，面积大小也易发生变化;清理和维护需要定期进行，自动维护效果较差;弦光和亮光差问题导致光照效果不好;传导系数较低，需要附加制冷或者采暖设备，增加了消耗;由于缺少调节光亮的装置，设备不能根据光线的变化随时调整输出照明效果;此外防火、隔音和防水等性能方面也有很多不足。光纤导光照明因其独特的优势，更直接、更好的利用室外阳光的采集来对室内光线做出改善，光纤照明作为一种特殊的传导光能的形式，同时因其传光具有安全、可靠且是自然光等优点，近几年来在照明领域的应用越来越广泛。它可应用于体育馆、机场、火车站、地下车库、高湿度、高温度场所、水下或水池边、甚至有火险、爆炸性气体的场所等地，它是一个安全的光源。光纤照明与电照明相比，具有不可替代的优势。随着光纤导光照明技术的日趋完善以及计算程序和测试方法上的成熟，简化了光纤照明设备的安装。该照明方式的优点是很少受到环境的影响。因上述该照明系统的优点，必然促使光纤照明的需求增加。通过跟踪器、控制器、聚光器以及室内的散光器等各种各样的部件可组装成一套完整的光纤导光照明系统。光纤照明不仅安全、环保、美观、价格低廉，而且给室内照明提供来自大自然的自然光线，非常具有研究价值。
根据国际能源协会公布结果，2013年全世界用电量为2650TW.h，世界各国平均照明用电量约占全球总发电量的19%。其中，全世界越28%的电能用于居住生活。在我国，每年北方新竣工的建筑面积为12亿平方米，照明用电量大约占发电量的12%左右，并且主要以低效照明为主，照明终端节能具有很大的潜力。同时照明用电大都属于高峰用电，照明节能具有节约能源和缓解高峰用电的双重作用。太阳是一个非常理想的天然光源，它发出的电磁波含有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线和宇宙射线，太阳辐射到地球的总功率约为1.73×1017 W，其光功率强度达到1367 W/m2，其中红外光的能量约占太阳总辐射能的一半。太阳能开发和利用的技术包括太阳采光、热能利用和光伏发电，其中利用昼光进行采光照明，可实现建筑的昼间照明，若利用太阳能电池给蓄电池充电，则夜间也可实现照明，充分利用太阳能是照明技术发展的一种趋势。
太阳能跟踪系统及光路传播路径的分析
透镜的选择（菲尼尔透镜）和滤镜和光纤的选择
系统的设计与实践
整理各部分内容，并撰写论文，准备答辩
指导教师：滕峰成
职称：副教授年月日
系级教学单位审批：
年月日
摘要
太阳能是一种具有开发潜力的清洁能源，作为可再生资源它有着化石能源不可比拟的优势。近年来太阳能的利用越来越多的得到了各国专家学者的重视，但太阳能也一样存在着先天劣势——利用效率低，这也阻碍着太阳能广泛利用的发展。为了进一步提高太阳能的利用效率和扩展太阳能利用范围，提出了光纤太阳光照明系统，该系统结构简易、成本低，可广泛应用于地铁、地下建筑等和无法直接接受太阳光照射的环境，同时起到节能并对人体健康有很大益处。
KeywordsThe sun tracker;condenser;Optical fiber;light.
第
1.1
近年来，随着城市建筑趋向高层化和密集化，仅依靠传统的釆光方式已经不能满足建筑物内部的釆光要求。尤其是那些建筑较低、暗室及地下仓库，即使是晴天，室内光线也很昏暗，这在无形之中增加了人工照明的电能损耗，而且给长期在此环境中生活与工作的人身心健康带来不良影响。故如何做到高效地开发和运用新能源，使之成为人类主要的能源供给方式，现在看来，无疑是一个相当有价值的科研课题。
设计了一个实验性太阳追踪光纤导光室内照明系统，并对追踪器、聚光器、传光系统以及室内光的还原进行了详细的设计与分析。通过高精度的太阳追踪器对太阳实时追踪，使聚光器能够实时接收直射的太阳日照来获得高能量的光强。聚焦后的太阳光在滤除了有害射线后通过传光系统导入远端的室内进行照明。设计的太阳追踪器为光电跟踪方式。追日方式以单片机芯片中的程序计算太阳轨迹，光敏电阻进行位置校准，并利用步进电机来驱动齿轮组以达到高精度控制的目的。聚光器部分中主要介绍了菲涅尔透镜。目前太阳导光的传光系统主要是光纤和导光管，介绍了光纤和导光管的导光原理，并对它们的性能进行了分析，最后我们选择14芯塑料光缆作为的传光系统。太阳光经过菲涅尔透镜聚焦、光纤导光进入室内后，在光缆出光端的光强很亮且出射角小，达不到室内照明的效果，因此需要对太阳光进行还原。目前对光的还原主要有光纤尾端熔化法和散射器散射法，通过分析这两种方法，选择散光器散射法，这样即可扩散出光端的散射范围，同时还美化了环境，给人舒适的视觉效果。此方法可以根据我们的需要把光线引到任何需要照明的地方。
主
要
内
容
1．光纤采光系统基础知识的学习；
2．太阳能跟踪系统及光路传播路径的分析；
3．透镜的选择（菲尼尔透镜）；
4．滤镜和光纤的选择；
5．系统的设计与实践；
基
本
要
求
1．遵守毕业设计期间的纪律，按时参加答疑；
2．独立完成设计任务，培养基本的科研能力；
3．说明书要求条理清晰、文笔通顺，符合毕业设计撰写规范的要求；论文、图纸中的文字符号符合国家现行标准；