CN201548479U

CN201548479U - 太阳辐射试验装置

Info

Publication number: CN201548479U
Application number: CN2009202700582U
Authority: CN
Inventors: 李金国; 马志宏; 刘永坚; 辛文波; 赵书平; 苏兴荣; 马杰; 张雷; 羊军; 祝东明; 张绪光; 王肖鸣; 任敏; 谈贞荣
Original assignee: INSTITUTE OF RADAR AND ELECTRONIC COUNTERMEASURE OF CHINESE PLA AIR FORCE EQUIPM
Current assignee: INSTITUTE OF RADAR AND ELECTRONIC COUNTERMEASURE OF CHINESE PLA AIR FORCE EQUIPM
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2019-11-16

Abstract

本实用新型涉及一种太阳辐射试验装置，其包括：辐射部，其包含由多个氙灯组成的人工光源；温度调节部，其包含电加热器及制冷部；控制部，其根据用户的设定而控制所述辐射部及温度调节部的动作。而且，所述太阳能辐射装置还包括用于转动和升降被测物的升降部。所述多个氙灯构成四方形的灯阵，由此在控制部的控制下能够照射出具有接近太阳光光谱的光线。根据本实用新型，可不受季节或地域的影响而进行各种条件的太阳辐射试验。

Description

太阳辐射试验装置

技术领域

本实用新型涉及太阳辐射试验装置，尤其涉及利用由多个短弧氙灯组成的灯阵为光源而模拟出近似于一天之中的太阳光变化的辐射度及温度环境的太阳辐射试验装置。

背景技术

通常，模拟出接近于自然环境的环境而在其内部对材料、武器装备的性能以及耐久性进行测试的环境模拟试验室设置于室内，因此为了能够准确地测试各种材料及装备的性能及耐久性，环境模拟试验室应该最大程度地模拟出接近自然状态的环境。

太阳能辐射试验是检验电力、通讯、军用装备等外部设备在太阳光暴露环境条件下，无遮蔽使用和贮存的经受太阳辐射热和光化学效应的工作效能及其环境适应性和环境可靠性的重要手段。

目前，模拟太阳照射光谱的光源主要使用短弧氙灯，其单独光谱分布接近太阳光谱。但是，由于目前的氙灯的灯阵无排列规则，其辐射时间和辐射强度都没有实现程序化控制，因此其光谱分布及强度均达不到试验要求，即无法准确模拟出自然的太阳光辐射。

同时，由于全球不同地域的太阳光辐射都有各自的特点，因此此类的环境试验设备应该根据所检测的材料及装备使用的地域特点而灵活地模拟出该地域的太阳光辐射环境。但是，目前的环境试验设备不具有这种功能。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而提出的，其提供一种太阳辐射试验装置，该装置具有通过适当地布置短弧灯而能够照射接近于太阳光的光线的光源，由此利用该光源调整环境试验装置内部的温度及辐射度，从而提供接近自然环境的试验环境。

为了达到目的，本实用新型提供的太阳辐射试验装置包括：辐射部，其包含由多个氙灯组成的人工光源；温度调节部，其包含电加热器及制冷部；控制部，其根据用户的设定而控制所述辐射部及温度调节部的动作。

而且，本实用新型提供的太阳辐射试验装置还包含用于放置被测物并能够转动上下移动该被测物的升降部，该升降部使得被测物与所述多个氙灯之间的垂直距离保持预定距离。

而且，所述辐射部还包含用于检测所述人工光源的辐射强度的辐射强度测试仪。

而且，所述多个氙灯形成四方形的灯阵，其中相邻两个氙灯之间的距离均大于氙灯的直径。

而且，所述温度调节部还包含用于检测太阳辐射试验装置的内部温度的温度传感器。

而且，所述温度调节部还包含用于产生冷却高温的冷气的冷冻机组和分配所述冷冻机组所产生的冷气的循环风机，由此以强制风冷的方式对氙灯进行冷却，以延长其使用寿命。

而且，所述控制部还包含根据时间信号控制所述辐射部和温度调节部的动作的计时器。

根据本实用新型的太阳辐射试验装置可具有以下优点。

1)通过变频调节太阳辐射试验装置内部的气流速度，由此提供更加接近自然环境的试验环境。

2)本实用新型所提供的人工光源可将辐射不均匀度控制在10％以内，可缩短试验周期和费用。

另外，用于本实用新型的太阳辐射试验装置的人工光源可以应用于室内环境，以使用户在室内就可以享受到自然光。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1为根据本实用新型的太阳辐射试验装置的正面透视图；

图2为根据本实用新型的太阳辐射试验装置的侧面透视图；

图3为根据本实用新型的太阳辐射试验装置的方框图；

图4为示出根据本实用新型的太阳辐射试验装置的内部组成的示意图；

图5为示出根据本实用新型的由4个氙灯组成的人工光源中各个氙灯的位置关系的示意图。

主要符号说明：10为箱体，12为观察窗，13为密封门，14为密封锁，20为控制部，30为输入部，31为液晶显示屏，32为输入键，40为辐射部，41为氙灯，42为辐射强度控制电源，43为辐射强度测试仪，50为温度调节部，51为加热器，52为循环风机，53为电功调节器，54为温度传感器，60为升降部，61为转盘，62为驱动部。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本实用新型的优选实施例。本领域技术人员应知：本说明书所记载的实施例和附图仅为本实用新型的优选实施例，并不代表本实用新型的全部的技术思想，因此还存在可替代的各种实施例。

图1为根据本实用新型的太阳辐射试验装置的正面透视图，图2为根据本实用新型的太阳辐射试验装置的侧面透视图。

如图1及图2所示，根据本实用新型的太阳辐射试验装置的外形大致由箱体10、密封门13构成。所述箱体10的一侧还设有由液晶显示屏31及输入键32组成的输入部30。所述液晶显示屏31用于确认箱内的环境状态和用户的输入，该液晶显示屏31根据需要还可以采用触摸屏。所述密封门13通过铰链结构设置于所述箱体10，且沿着其外围设置有密封垫(未图示)，以防止箱内的热量传到外部。在此，所述密封垫优选使用耐高温和低温的橡胶制作。在本实施例中，所述密封门13采用双开门结构，其上面还设有便于用户直接观察箱内被测物的状态的观察窗12以及用于维持双开门的关闭状态的密封锁。在此，所述密封门13也可以使用单开门式结构，但如果考虑开关门时减少内部环境状态的变化，优选双开门式结构。

图3为根据本实用新型的太阳辐射试验装置的方框图，图4为示出根据本实用新型的太阳辐射试验装置的内部组成的示意图。

如图3及图4所示，根据本实用新型的太阳辐射试验装置包含控制部20、输入部30、辐射部40、温度调节部50、升降部60。所述输入部30设置于箱体10外部正面的一侧，由液晶显示屏31及功能键32构成，以用于使用户设置各种参数，如温度条件或辐射强度等。所述辐射部40包含：由设置于所述箱内顶部的多个氙灯41构成的人工光源；用于检测箱内实际辐射强度的辐射强度测试仪43；设置于箱内的一侧，在所述控制部20的控制下给所述多个氙灯41提供不同功率的电源的辐射强度控制电源42。所述温度调节部50包含：设置于箱内顶部的所述多个氙灯41的上侧而加热箱内空气，以达到用户设定的温度条件的电加热器51；设置于箱内的预定位置，以用于检测箱内实际温度值的温度传感器54；设置于所述加热器的一侧，以用于调节所述电加热器51的功率的电功调节器53；设置于所述箱体10顶部的一侧，以用于冷却所述电加热器51以及所述多个氙灯41所产生的高温热量，以延长所述多个氙灯41的使用寿命的循环风机52以及设置于所述箱体底部的冷冻机组55。所述升降部60设置于箱体10的底部，包含：用于放置被测物并可以转动的转盘61；用于驱动所述转盘61进行转动或者升降的驱动部62。

所述控制部20设置于所述箱体10的一侧，其为了调节箱体10内的辐射度而控制构成人工光源的所述多个氙灯的点亮及熄灭，并且为了调节箱体10内部的温度而控制温度调节部50。所述控制部20配备有计时器，由此根据时间信号控制所述辐射部40以及温度调节部50。

所述人工光源为了产生近似于太阳光的光谱，由多个氙灯41按照规定的排列布置而成。图5为示出根据本实用新型的由4个短弧氙灯组成的人工光源中各个氙灯的位置关系的示意图。由图可知，本实施例中的4个短弧氙灯设置于相同的平面，并形成四方形的灯阵。其中，各个氙灯之间的距离Δx和Δy均大于氙灯的直径。在本实施例中，所述短弧氙灯的功率为3.3KW，直径为4cm。而且，所述人工光源与被测物表面的距离设定为0.76m。本领域技术人员应知，所述氙灯的功率、设置数量、灯阵的布置以及人工光源与被测物表面的距离并不局限于上述实施例，根据箱体的容积可灵活设计，但需要注意的是每个区域内的辐射分布不均度应限制在±10％之内。

所述人工光源的辐射度应与太阳光的辐射度近似的同时所照射的面积(target area)的辐射度应保持均匀性。由此，在本实用新型的实施例中，4个短弧氙灯形成四方形的灯阵。而且，所述人工光源的天顶角(zenith angle)为0度，以使人工光源所与被测物形成垂直平面。如果所述人工光源的天顶角不为0度，则由于高温热量集中到天顶角的中心，导致氙灯寿命降低。同时，本实施例中利用循环风机52对人工光源进行强制风冷，所述循环风机52通过专用风道(未图示)对人工光源进行冷却。

如图4所示，根据本实用新型的太阳辐射试验装置为维持箱体10内部的温度的均匀性，并为了防止人工光源的温度过度上升而导致减少氙灯41的寿命，设置有用于冷却及分散高温的循环风机52及冷冻机组55。所述冷冻机组55包含压缩机、冷凝器以及膨胀阀等，其产生的冷气由循环风机52在箱体10内部循环。在所述循环风机的作用下，所述箱体10内的不同区域之间的热量分布非常均匀，其相互之间的热流影像小于10％。

所述升降部60位于箱体10底部中央，其包含转盘61及驱动装置62。所述驱动装置62可以使转盘61转动，由此使得照射到被测物的人工光源的辐射度更加均匀。而且，所述驱动装置62还可以使得所述转盘61可以升降，由此对于具有不同体积的被测物，可以保证人工光源到被测物上表面之间的距离维持在0.76m。

另外，所述辐射测强度试仪43的固定端可连接于所述驱动装置62，由此当驱动装置做升降运动时，所述辐射测试仪43随之移动，以确保所检测出的辐射强度的准确性。

所述控制部20利用内部信号(inner signal)和时间信号(time signal)进行辐射控制和温度控制，并检测箱体10内的辐射度、温度、湿度及风速而显示于所述显示屏31，并且还配备有用于记录箱体10内部的辐射度、温度、湿度及风速的变化的记录器(未图示)。同时，所述控制部20内还保存有地域别的从日出到日落的基准辐射强度值以及基准温度值，由此根据所述基准辐射强度值以及基准温度值对箱体10内部的辐射度以及温度进行控制。另外，当用户手动输入辐射强度值及温度值而设定试验程序时，控制部20将用户的输入值默认为基准辐射强度值与基准温度值。

以下，以模拟出一天之中空气温度的变化范围为30℃～44℃，辐射度的变化范围为0～1120W/m²的地域的辐射环境的根据本实用新型的太阳辐射试验装置的控制过程进行说明。

首先，通过输入部30输入所要模拟的地区的辐射度变化值以及温度变化值。由此，控制部20根据时间信号控制辐射部40、温度调节部50调节箱体10内部的辐射度和温度。同时，所述控制部20通过设置于箱内顶部的传感器(未图示)检测人工光源到被测物上表面的距离，当检测出的距离小于或者大于0.76m时控制升降部60进行升降，以使被测物上表面与人工光源的距离等于0.76m。

所述时间信号可以设定为例如从日出开始经过100分钟为第一阶段、之后所经过的100分钟为第二阶段、在所述第二阶段经过之后的100分钟为第三阶段、温度和辐射度最高的中午11点至下午三点设定为第三阶段，并且越接近日落，则越减小时间段。此时，为了使模拟出的环境更加接近于当地的实际环境，所述时间信号的划分还可以进一步细化。

而且，辐射强度等级可以设定为0W/m²、280W/m²、560W/m²、840W/m²、1120W/m²这五个等级。这些不同等级的辐射强度由控制器20通过控制辐射强度控制电源42的输出而实现。另外，根据本实用新型的辐射强度控制电源42还设置有氙灯稳定器(未图示)，由此氙灯的辐射度不会任意的浮动变化。

同时，所述控制器20控制所述电加热器51及冷冻机组55，以使通过温度传感器54检测出的箱内实际温度更加接近于基准温度值。

通过本实用新型的上述步骤可以得到接近自然环境的试验环境，而且所述控制器内还可以保存各种地域别的自动测试程序，例如保存适用于中国大部分地区的太阳辐射试验程序、适用于世界大部分地区的太阳辐射试验程序。并且可以根据实际情况修改试验程序。

本实用新型不限于上述实施例，在不脱离本实用新型范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims

1.一种太阳辐射试验装置，其特征在于包括：

辐射部，其包含由多个氙灯组成的人工光源；

温度调节部，其包含电加热器及制冷部；

控制部，其根据用户的设定而控制所述辐射部及温度调节部的动作。

2.根据权利要求1所述的太阳辐射试验装置，其特征在于还包含用于放置被测物并转动及上下移动该被测物的升降部。

3.根据权利要求2所述的太阳辐射试验装置，其特征在于所述升降部使得被测物与所述多个氙灯之间的垂直距离保持预定距离。

4.根据权利要求1所述的太阳辐射试验装置，其特征在于所述辐射部还包含用于检测所述人工光源的辐射强度的辐射强度测试仪。

5.根据权利要求1所述的太阳辐射试验装置，其特征在于所述多个氙灯形成四方形的灯阵。

6.根据权利要求1所述的太阳辐射试验装置，其特征在于所述温度调节部还包含用于检测内部温度的温度传感器。

7.根据权利要求1所述的太阳辐射试验装置，其特征在于所述温度调节部还包含用于产生冷却高温的冷气的冷冻机组和分配所述冷冻机组所产生的冷气的循环风机。

8.根据权利要求1所述的太阳辐射试验装置，其特征在于所述控制部还包含根据时间信息控制所述辐射部和温度调节部的动作的计时器。