基于双轴跟踪槽式聚光系统设计了焦面能流密度测试装置,采用理论分析和实验测试的方法对由接收器的定位误差和跟踪误差引起的聚焦损失进行研究,并通过采集因子量化光学损失,从而揭示出各种误差影响的规律。结果表明:随着定位误差的增大,焦面宽度增加,焦面能流密度降低且趋于均匀;随着跟踪误差角的增大,焦面中心偏移量和光学损失增加。对于实验使用的双轴跟踪槽式聚光系统,当接收器光孔宽度为50 mm时,若要保证采集因子大于90%,接收器的定位误差需保证在455 mm的±1.1%之间且跟踪误差角小于0.111°,此时采集因子可达95%。采集因子对跟踪误差角的变化更为敏感,实验研究结果与理论分析结果吻合,验证了测试设备和方法的可靠性,实验拟合的函数关系可为工程应用提供了理论指导。

提出了一种大范围光电跟踪传感器并介绍了其工作原理,搭建了实验平台并开展了传感器高度角和方位角的视场范围及其跟踪精度的实验研究。结果表明,传感器在方位角的视场范围为-180°~+180°,高度角的视场范围为-90°~+90°,满足了传感器响应范围广的要求;精跟踪精度较高且误差为±1.5°,能满足太阳能光伏发电对跟踪精度的要求。该研究为太阳跟踪光电传感器的开发和使用提供了依据。

为了验证远程激光雷达系统的关键技术，提出了一种基于Nd:YAG固体激光器的激光雷达试验系统。试验系统由光学收发子系统、控制子系统、信号处理子系统组成，利用电荷耦合器件进行引导，采用双探测器型粗、精双轴跟踪结构实现对目标的精密跟踪，采用数字域的信号处理方法提升系统的探测精度。最后分析了系统对不同反射截面积目标的探测距离，分析结果表明，在1级大气条件下，系统对1 m2目标的探测距离达到22 km。