尹鹏
- 作品数：13 被引量：54H指数：5
- 供职机构：长春理工大学光电工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金吉林省科技发展计划基金更多>>
- 相关领域：理学机械工程动力工程及工程热物理自动化与计算机技术更多>>
- 用于激光光束整形的连续自由曲面的设计被引量：5
- 2019年
- 设计一个有效的连续自由曲面,将给定的准直激光光束映射成任意模式的目标照明,仍然是一个具有挑战性的问题。提出一种基于光线映射来构造连续自由曲面的方法,通过计算光源与目标区域两者辐照度分布之间的光线映射关系,构造出光滑连续的自由曲面。对于准直输入光束,采用最优运输法计算光源与目标之间的光线映射;根据折反射定律和可积条件,推导出用于求解可积映射关系和连续自由曲面的一般条件;证明在小角度近似的情况下,基于最优运输法得到的光线映射关系可以满足可积条件;通过逐线积分法求解出满足一定边界条件的线性平流方程,从而完成连续自由曲面的构造。实验表明,利用逐线积分法求解标准积分方程构造出的连续自由曲面能实现任意模式的目标照明,能量利用率达98.95%。结果表明,基于最优运输法得到的光线映射关系在自由曲面和目标平面之间的距离较大时近似可积,提供了一种有效的构造连续自由曲面的方法。
- 庄雯张宁徐熙平尹鹏陈琦李清瑶
- 太阳能光伏聚光器光学设计类型研究进展被引量：12
- 2019年
- 太阳能聚光器聚焦方法主要有三种,介绍了不同太阳能聚光器的结构设计和聚光原理,并对其聚光性能进行了分析。同时,对国内外最新研究现状进行了总结和论述。三种聚光器中,折射式聚光器常采用不同形状的菲涅耳透镜作为主要光学元件,其设计自由度高,但透镜对光谱敏感容易产生色散;反射式聚光器结构简单,对太阳光谱有天然优势,但其聚光比普遍偏低,且占地面积较大,聚光效率与反射面上的镀层折射率等因素有关;混合式聚光器将不同原理的聚光器进行组合搭配,实现了太阳光能量的最大化利用,同时能在出口处得到均匀光斑。混合式太阳能聚光器中,平板型聚光器因其动态的聚光比和高聚光效率,越来越受到人们的广泛关注,但平板型太阳能聚光器仍需考虑制造和耦合误差的问题。太阳能聚光器是聚光光伏系统的重要组件之一,因此有关聚光器的研究具有重要的应用价值。聚光器的光学设计将向聚光效率更高、接收面聚焦光斑更均匀和系统结构更紧凑的方向发展,随着加工技术的不断成熟,聚光器将更加高效、轻量,其成本将进一步降低。
- 吕家祺张宁尹鹏徐熙平张恒溢
- 关键词：光学设计太阳能聚光器菲涅耳透镜反射器
- 平板型太阳能聚光器的无漏光设计被引量：2
- 2017年
- 针对平板型太阳能聚光器中出现的漏光问题,提出了无漏光聚光器的设计方法.该方法结合简单的数学计算与折射定律、反射定律推导出光线在光波导板中无漏光传播的最大距离理论公式,建立了无漏光聚光比与空气隙结构张角角度、主聚光器高度和宽度之间的数学模型,利用控制变量法分析了无漏光聚光比与各参数之间的关系.运用光线追迹软件对所设计的平板型无漏光太阳能聚光器进行光线追迹模拟,结果表明:在模拟光源选择存在0.27°的发散半角的太阳光源条件下,考虑光线在透射面处的菲涅耳损失和光学材料的吸收,在无漏光范围内实际最大聚光比达到698×、857×和1 032×时的聚光效率分别为88.2%、85.3%和80.2%;超过无漏光范围后随着聚光比进一步增大聚光效率下降较平缓.
- 尹鹏徐熙平姜肇国吕家祺高少华
- 关键词：光学设计聚光光伏系统太阳能几何光学聚光特性
- 平板型太阳能聚光器的静力分析和模态分析被引量：1
- 2018年
- 为了解决平板型太阳能聚光器因受力不均匀导致的聚光效率下降的问题,提出了以9块阵列透镜作为聚光模组的装配方式.设定聚光模组阵列与光波导板之间的空气间隙为2mm,通过ANSYS软件对聚光器进行线性静力分析和模态分析.设定风速为18m/s,高于指标等级14m/s,聚光器的模态分析基频为0.038s,满足结构刚度无需考虑动态影响的条件.讨论了结构组件在受到极限静风载的情况下,聚光模组与光波导板结构之间的位移变化和对应的前6阶的模态系数.结果表明:静力分析情况下聚光模组结构与光波导板之间的空气间隙最大位移为0.049mm,满足设计精度要求;在5种角度工况下,前6阶模态振型与施加预应力的模态振型相差在1%以内,且对应振型图形态类似,证明风载荷对于振型无影响.
- 刘欣然张宁徐熙平尹鹏
- 关键词：太阳能聚光器模态参数静力分析
- 基于光场相机的深度面光场计算重构被引量：5
- 2018年
- 光场相机与传统相机不同,通过在主镜组和传感器间特定位置设置微透镜阵列,实现在采集物方光强的同时记录光线方向。为了重构物方光场,研究了基于光场相机的深度面计算重构算法,对该算法所采用的焦点堆栈、投影切片定理进行研究。首先,对四维光场定义及光场相机工作原理进行分析;建立了相机内部深度面重构模型,分析了投影切片定理在深度面获取的应用,并推导出不同深度面图像表达式;根据得到不同深度位置图像,研究了计算重构算法,搭建了含有微透镜阵列的微型单相机光场采集系统,采集原始光场,利用本文方法实现了物方光场的逆向重构。实验结果表明:利用本文重构算法,光场相机采集的物方光场可通过滤波计算方法逆向重构,通过重构光场数据可获得物方场景深度信息。本文深度面获取算法较其他算法节省30%以上的时间,各深度面图像峰值信噪比在25~30dB之间,实现了高精度、稳定可靠的计算光场重构。
- 陈琦徐熙平姜肇国尹鹏王鹤程
- 关键词：光场
- 艾里光束的光强闪烁研究被引量：3
- 2017年
- 基于Rytov方法并采用von-Karman模型对艾里光束的光强闪烁进行了分析。根据接收器接收面上光强度分布不均匀的现象,提出了艾里光束的面光强闪烁模型,推导了艾里光束在大气湍流中的面光强闪烁的表达式。数值仿真结果表明:当光束宽度一定时,相同光束传播距离下指数截断因子越小,光强闪烁越小;当传播距离为3km、指数截断因子为0.2时,艾里光束的宽度约为1.6cm,光强闪烁最小。此外,光源强度和接收光强相同时,将艾里光束与高斯光束进行了对比,发现艾里光束的光强闪烁小于高斯光束的光强闪烁。
- 王加安王馨兰郭林炀车英尹鹏
- 关键词：大气光学大气湍流光强闪烁
- 平板型聚光器作为可见光通信中光学天线的设计与性能分析被引量：3
- 2018年
- 针对室内可见光通信中光学天线存在的视场小、接收面光能分布不均匀,以及低功率光源条件下接收功率低的问题,设计了作为可见光通信系统光学天线的平板型聚光器,推导出适用于平板型聚光系统的光学增益理论公式。在一个(5×5×3)m房间中对平板型聚光器作为光学天线的接收功率分布进行仿真,得到直射和非直射链路信道下视场角为50°的平板型聚光器接收房间内各位置的光功率比直接探测时分别提升了16.2411dBm和16.4956dBm。
- 尹鹏徐熙平姜肇国王加安张璐璐
- 关键词：光通信可见光通信光学天线增益
- 基于光场相机的四维光场图像水印及质量评价被引量：6
- 2018年
- 光场相机通过在主镜组和传感器间特定位置设置微透镜阵列,在采集物方光强的同时可记录光线方向。提出一种在频域内对光场相机获取的四维光场图像加密的图像数字水印方法。植入信息经Base64编码后生成二维图像,并通过Aronld迭代对此图像进行均匀化处理,建立与原始光场坐标系匹配的虚拟计算光场,在四维傅里叶域内以切片替换的方式将加密信息植入原始光场中,实现光场图像加密,然后,基于二者坐标对应关系,应用傅里叶逆变换提取加密光场图像中的植入信息。搭建光场采集系统,应用本文方法对采集的原始光场图像进行加密处理。实验结果表明,加密光场图像信噪比高,与原始光场图像相关性强,加密光场图像无明显伪迹和失真,算法简便快捷,稳定可靠。
- 陈琦徐熙平姜肇国尹鹏王鹤程
- 关键词：成像系统图像数字水印几何光学
- 全内反射型太阳能聚光模块设计与研究被引量：8
- 2016年
- 设计了用于太阳能聚集的全内反射(Total-internal-reflection,TIR)聚光器并采取措施进行优化,将多个TIR聚光器进行叠加放置在光波导板组成波导聚光模块。太阳光线经TIR聚光器阵列收集后照射到光波导板上并在其内部传播,由末端的光伏电池吸收。由实验结果可知,在光波导板长度为400 mm增至4 800 mm的过程中,光学效率由88.6%降低为40.2%,而辐照度由212 W/m2增长为980 W/m2。这样根据不同需求选取不同长度的光波导板,并在保证较高的输出功率的前提下大大减少所需使用的光伏电池面积,同时TIR聚光器只需水平放置在光波导板上,避免了透镜阵列与光波导板的严格对准要求,降低了制造与装配成本。
- 王骁曹秒安志勇曹维国尹鹏
- 关键词：太阳能辐照度
- 基于抛物线方程和梯度折射率计算方法的太阳能聚光器设计被引量：3
- 2020年
- 针对传统导光板型太阳能聚光器中存在的漏光问题,提出了基于抛物线方程和梯度折射率计算方法的太阳能聚光器设计,与匀质材料的聚光系统做了对比分析,获得了较高的光学效率,并对其耦合后的入射角度与聚光模块的抛物线系数及其高度之间的关系进行了研究。为实现接近理想情况下的光线自聚焦现象,研究了光波导板内部折射率的分布情况。在考虑菲涅尔反射损耗和各处材料的吸收损耗等情况下,利用LightTools光学仿真软件对所设计的聚光系统进行光线追迹,结果表明:在光波导板长度为55 mm时,光学聚光比达到22,光学效率为80%,该聚光器系统性能最佳,为小型聚光光伏系统在日常生活中的应用发挥了一定的指导作用。
- 赵天野姜肇国徐熙平尹鹏
- 关键词：太阳能聚光光伏系统梯度折射率
