本科毕业论文低聚光条件下光伏电池设计与特性分析

楚雄师范学院物理学（师范）本科论文楚 雄 师 范 学 院本 科 生 毕 业 论 文 题 目：低聚光条件下光伏电池设计与特性分析系 （院）： 物电系 专 业： 应用物理学（非师范 ） 学 号： 学生姓名： 指导教师： 职称： 教授 论文字数： 完成日期： 2014 年 5 月楚雄师范学院物电系毕业论文原创性声明本人郑重声明：呈交的毕业论文“低聚光条件下光伏电池设计与特性分析”，是本人在指导教师何永泰教授的指导下进行研究工作所取得的成果。除文中已经引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已发表或撰写过的研究成果。对本论文的研究所做出帮助的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文作者签名： 日期： 年 月 日6低聚光条件下光伏电池设计与特性分析摘要：关键词：目录摘要：I关键词： IAbstract：IIKey words：II一 绪论1 1.1 光伏发电的地位及现状1 1.2 光伏发电原理1 1.3 太阳能聚光发电现状1 1.3.1 聚光简介和分类. 1.3.2 世界研究进展. 二 课题介绍 2.1本课题的提出. 2.2 主要研究内容. 三 实验方案 3.1 聚光装置介绍 3.1.1菲涅尔透镜聚光方案. 3.1.1凹槽式漫反射聚光方案. 3.2 需测量参数. 3.3 实验数据处理 3.3.1数据转换. 3.3.2两种方案下光伏电池的福安特性曲线. 四 测试结果与分析 4.1 菲涅尔透射式实验结果分析. 4.2 漫反射式实验结果分析. 五 总结与展望 参考文献：5致谢6超声波在模拟海水中传播速度的研究摘要：本文从超声波的进一步应用出发，设计出配比不同浓度的Nacl溶液来模拟海水，在溶液温度不变的情况下，利用超声波声速测定仪测定出超声波在模拟海水中的传播速度。实验研究得到，超声波在模拟海水中的传播速度与模拟海水盐浓度呈线性关系。不同温度的模拟海水对其超声波波速也有影响。并从理论作了分析研究给出了合理的解释。关键词： 超声波波速；模拟海水； 温度；超声波声速测定仪Ultrasonic in simulated seawater study on propagation velocityAbstract: This article from the ultrasonic further application, design the ratio of different concentrations of Nacl solution to simulate the sea, in the solution under the condition of constant temperature, using ultrasonic velocity meter for the determination of ultrasonic velocity in simulated sea water. Experimental study on Ultrasonic in simulated seawater, the propagation velocity and simulated seawater salt concentration was linear relationship. Different temperature simulation of seawater on the ultrasonic wave has influence. And from the theory is studied in the paper gives a reasonable explanation.Key words: ultrasonic wave; seawater; temperature; ultrasonic velocity measuring instrument 超声波在模拟海水中传播速度的研究引言超声波是一种在弹性媒质中传播的纵波，超声波在超声定位、超声粉碎、超声切割、超声探伤、超声测距方面有广泛的应用，超声波在各种媒质中传播速度不同，在同一媒质中由于媒质的密度不同，超声波波速也有所不同，研究媒质不同密度对超声波波速的影响，对超声波的应用有其十分重要的意义。众所周知，全球海洋面积占地球总面积的71%，然而世界各地的海水盐浓度也有一定的区别。据资料显示，世界各海域的海水盐浓度分别为：渤海海水盐浓度为3%；黄海海水的盐度也比较低，为3.2%；东海：盐度为3.1-3.2%；南海盐度最大(3.5%)，地中海东部海域盐度达到3.958%,西部受到大西洋影响，盐度下降，只有3.7%。红海海水盐度达到4.0%，局部地区高达4.28%。波罗的海有众多入海径流，海水盐度只有1.0%，为世界各大海众最低。 世界上盐度最高的水体是死海(内陆咸水湖泊)，表面的盐度为22.727.5%，深度40米处，湖水盐度达到28.1%。由以上可以看出，各海域海水盐浓度不尽相同。本文根据各海域海水盐浓度的关系利用超声波在媒质中传播的特点，在海水中加入Nacl来模拟海水，改变加入Nacl的量，从而改变盐的浓度，研究超声波在模拟海水中的传播速度与海水盐浓度的关系，为超声波在声纳探测中提供一定的依据，进而为超声波在海水中的进一步应用进行探索研究。1 研究方法1.1 仪器及实验研究设计采用SW型超声波声速测定仪，配以液槽，在液槽内盛入用Nacl和蒸馏水所配制的不同浓度的Nacl液体模拟海水。见图1 (a ) 使一定频率和强度的超声波通过模拟海水液体媒质，测定出超声波在模拟海水媒质中传播度【1】，按一定规律改变Nacl溶液的浓度，即改变模拟海水中的盐浓度，再测出相应的波速，研究两者之间的内在关系和规律。1.2振幅极值法测超声波波速用振幅极值法测波速【2】，见图1 (a )，SW型超声波声速测定仪；由信号发生器，将固定幅值的正弦电压信号输给超声声速测量仪，超声声速测量仪是利用压电体的逆压电效应，在信号发生器的交变电压作用下，使压电体产生机械振动，激发出超声波，在液体中传播。由发射器发出的波近似平面波，经接收器反射后，波将在两端面间来回反射并叠加，叠加的波可近似看作具有驻波加行波的特性，由纵波的性质可知，当接收器端面按振动的位移来说处于波节时，则按声压来说是处于波腹。当发生共振时，接受端面近似为波节，接受到的声压最大，经接收器转换成的电信号也最大，在示波器上显示的正弦电压图形幅值最大。声压的变化和接收器位置的关系可以从通过声速测量仪上涡轮涡杆配合，移动精度为0.01的移动装置确定。移动换能发射器，改变发射器与接收器之间的距离，到某个共振位置时，示波器上显示最强的信号时，立即进行定位，定位值Xi ，续移动发射器，示波器又显示最强信号，再次定位 Xi+1则两次共振之间的定位距离之差为半波长【3】，即 Xi+1-Xi=/2见图1 (b)但随着发射器与接收器之间的距离增加，信号有所衰减，示波器上显示的正弦电压图形最大值并不是一个固定值，而是依次逐渐减小的。2实验研究过程按图 1（a）组装好仪器系统，在模拟海水温度为t=14.5固定【4】，由信号发生器输出频率f=1700KHz，电压VP-P= 1.3V的正弦电信号。通过示波器观察到振幅最大值，结合声速测量仪上涡轮涡杆装置，确定其产生振幅最大值的位置，由Xi+1-Xi=/2，可得到波长, 由V = f可得波速。在温度不变的情况下,按1%的模拟海水盐浓度为步长，逐渐增加浓度，测定相应的波速，得到超声波在不同浓度的模拟海水中的波速V，数据见表1。表1、模拟海水盐浓度以1%为步长时得到的波速数据表 f=1700KHz VP-P= 1.3V t=14.5浓度 %0.01.02.03.o4.05.06.07.08.0波速m/s1486.11501.81511.31524.61535.51548.41560.21572.91583.0浓度%9.010.011.012.013.014.015.016.017.0波速m/s1604.31614.11631.61643.61674.81675.51681.21699.11713.5浓度 %18.019.020.021.022.023.024.0波速m/s1726.51738.81752.91768.71771.91782.01797.8根据表1中数据，用绘图软件进行绘图，得到其图线，见图2，其中a为温度为t=14.5时的图线，从图线中可以看出，由于数据点有限，步长过大，噪声影响，图线不太理想，为此，当温度为t=16.5时，将液体浓度增加的步长由1%缩短为0.5%增加实验数据点。进行实验得到其相关数据见表2 表2、模拟海水盐浓度以0.5%为步长时得到的波速数据表 f=1700KHz VP-P= 1.3V t=16.5浓度%0.00.51.01.52.02.53.03.54.0波速m/s1486.91493.41504.61512.71514.51518.31534.81535.71543.9浓度%4.55.05.56.06.57.07.58.08.5波速m/s1552.01563.01567.91576.41579.21586.41596.11602.21610.7浓度%9.09.510.010.511.011.512.012.513.0波速m/s1614.51618.71625.11634.71641.71649.81657.41660.71675.1浓度%13.514.014.515.015.516.016.517.017.5波速m/s1680.71685.91694.31694.81703.41710.51721.81724.91730.1浓度%18.018.519.019.520.020.521.021.522.0波速m/s1747.11751.81752.91760.41760.71775.11781.71791.31797.1图2实验数据图线及平滑拟合图根据表2中数据，用绘图软件进行绘图，得到其图线，见图2 中b图线，由于浓度步长缩小了一半，数据点增加了一倍，噪声明显减小，其图线是一条准直线，采用绘图软件所配高斯图线平滑数学工具，对图b进行图线平滑拟合，得到一条理想直线，见图2中c图线（图2中将b图线平行上移）可见，超声波在模拟海水中的传播速度与其盐浓度成正比。3 理论分析图3 实验图线斜率定性对比图 超声波在液体中传播，而在液体中原子和分子是相互接触的，分子与分子之间的距离要比气体中分子与分子之间的距离小得多【5】，如果它们受推压而挤到一起，它们的互斥力就会非常快地迫使它再次分离，它们被推压到一起时，弹回的速度就越快，所以超声波在液体中的传播速度比在气体中快。在同一种液体中，随着液体浓度的增加，单位体积内总分子数增加，分子之间的距离更近，超声波传播速度就更快，而且通过实验可知是呈线性关系的。从实验图线中看出，超声波在模拟海水中的传播速度与模拟海水的盐浓度成正比。（在溶液达到饱和之前），从理论上说模拟海水的盐浓度越大，总分子数越多，超声波在其中的传播速度越快。因此实验与理论相符合的。溶液温度增加，分子的振动加剧，导致超声波传播速度更加加快，从图3中可定性的看出，b图线（t=16.5）的斜率大于a（t=14.5）图线的斜率，就是这个原因。4 结束语通过以上研究可知，超声波的传播速度随模拟海水中盐浓度的增加而增加，呈线性关系；在相同的模拟海水盐浓度下，温度越高超声波在模拟海水中传播速度增加越快；此两点可用理论进行合理的解释。当然、因实验数据不是足够大、模拟海水盐浓度变化的步长也不是足够小，图线中是否会有奇点会被淹没，也还暂不能确定。参考文献： 1 周超,梁良.用光栅法测超声波在液体中的传播速度.大学物理实验,2003,16（4）5.6.10. 2 杨述武,赵立竹,沈国土主编.普通物理实验.北京:高等教育出版社.2007年第四版.3 漆安慎,杜婵英.主编力学（普通物理学教程）.北京:高等教育出版社.2005年6月第二版.4 岑敏锐.超声波在液体中的传播速度与温度的关系.物理实验.2008年第5期39-41. 5 秦允豪.编热学（普通物理学教程）.北京:高等教育出版社.2004年6月第二版.致 谢论文是在恩师王昆林教授的悉心指导及各位同学的热心帮助和我的家人对我的帮助下顺利完成的，在此表示衷心的感谢！经过几个月的忙碌和工作，本次毕业论文撰写也即将结束，作为一个本科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周的地方，如果没有王老师的精心指导，想完成论文是不太容易的。在这里我要感谢我的指导老师王昆林老师，。王老师平日里工作繁多，但在我做毕业论文的每个阶段，从选题到查阅资料，撰写思路的确定与修改，中期的实验过程，以及后期的论文修改等整个过程中都给予了我精心的指导。我佩服王老师的专业水平、治学的严谨及科学研究的精神，是我永远学习的榜样，将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢和我一起做毕业论文的同组同学们，他们在本次论文撰写中给我提供了许多帮助，对我的论文顺利完成起了很大的作用。然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我打下了坚实的基础；同时还感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次论文才能顺利完成。最后感谢学校在四年来对我的大力培养。