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公路隧道太阳光光纤照明耦合技术研究
| 论文题名： | 公路隧道太阳光光纤照明耦合技术研究 |
| 关键词： | 公路隧道;太阳光;光纤照明;耦合效率;仿真模型 |
| 摘要： | 公路隧道过渡段照明亮度设置需要随洞外亮度的变化进行调整,太阳光光纤照明系统输出端亮度也是随着太阳光照度的变化而改变。根据此规律,可以将太阳光光纤照明系统应用在隧道过渡段照明中,减少隧道过渡段依靠电力照明而产生的巨额电费支出和能源消耗。但是目前太阳光光纤照明系统的耦合传输效率较低,无法满足隧道过渡段照明应用。因此本文主要对太阳光光纤照明耦合系统进行研究和分析,设计出满足隧道照明需求的太阳光光纤照明耦合系统。 本文在研究太阳光特性和光纤照明理论的基础上,分析了公路隧道照明需求,计算出隧道洞内亮度与洞外亮度的关系,得出能够满足隧道照明需求的耦合系统耦合效率值。通过对不同聚光器的聚光能力对比分析,根据隧道照明特点选用菲涅尔透镜作为系统的聚光器。并在分析计算了菲涅尔透镜参数关系及聚焦特性的基础上,提出两级聚光耦合的设计思路,进而设计出菲涅尔透镜与非球面透镜组成的两级聚光系统,以提高耦合效率。 利用zemax软件对耦合系统建立仿真模型,通过软件的优化功能,得出满足隧道光纤照明耦合系统要求的系统参数。结果表明:太阳光通过系统耦合后,耦合效率可以满足隧道照明需求。并且在不同太阳光入射角度条件下,光纤耦合过程中出现横向偏移误差、纵向偏移误差、角度偏移误差时,得出可以满足系统耦合效率的角度和误差偏移量区间。搭建了用于隧道照明的太阳光光纤照明实验平台,通过实际测试,结果表明光纤照明耦合系统耦合效率值与理论计算值相符,同时通过光纤传输50m、100m、150m、200m后的照度可以满足隧道洞内亮度要求,证明本文设计的光纤照明耦合系统可以满足隧道的照明需求,为系统在隧道照明中的应用提供了参考。 |
| 作者： | 丁婷 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 郑晅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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