內容（róng）提要

    為了利用現有的 步入式高低溫濕熱試驗箱進行太陽輻射試驗，本文（wén）采（cǎi）用一套或兩套可移動門架式輻射試（shì）驗裝置來滿足測試要求。該裝置采用整體或分段式結構，由可移動門架式燈架車（chē）、輻（fú）射高度角度調節機構、紅外線輻照燈組（zǔ）、太陽總輻射表、輻照度采集、記錄、輻照強度調節、控製係統等組成。試驗結果表明該裝置能夠模擬太陽輻射，達到（dào）測試要求。可以為同類試驗箱的加改裝提供（gòng）借鑒。
    太陽輻射是以電磁波的形式傳播到地球表麵的能（néng）量（liàng），由紫外光、可見光和紅外光組（zǔ）成。地球表麵各種氣候因素（sù）的變（biàn）化都與太陽輻射有關。電子設備在露（lù）天使用時，由於強烈的日光（guāng）照射，其表（biǎo）麵溫度和內部溫度均（jun1）顯著升高，表麵（miàn）溫度可超（chāo）過（guò）80℃，內部溫度可提高20℃以上（shàng）。在這樣（yàng）的條件下，定會影響或破（pò）壞電子設備的正常運行。
    電子設備在太陽紫外線和高溫的（de）作用下，其密封圈、橡膠、塑料製品會逐漸老化、變色、發粘、破裂，從而破壞（huài）了密（mì）封性能；其（qí）表麵油漆塗層會逐（zhú）漸粉化、起泡、開（kāi）裂（liè）、剝落並且會加速金屬表麵（miàn）的腐蝕，使（shǐ）活動部件如旋鈕和儀表板因變形而受阻。當露天電子（zǐ）設備在（zài）艦船、海（hǎi）島、氣候惡劣的條件下使用時，太陽（yáng）輻射的影響將更（gèng）加嚴重。所以，有必要對在露天使用的電（diàn）子設備及其所（suǒ）使用的橡（xiàng）膠、塑料、油漆、絕緣材料、塗（tú）層等進行太陽輻射測試。
     太陽輻射測試（shì）是（shì）一種在人（rén）工模擬（nǐ）環境中進行的測試（shì），模擬產品在日輻射條件下暴露於地麵（miàn）或低層（céng）大氣中的使用和貯存情況。太（tài）陽輻射對電子產（chǎn）品的影響（xiǎng）主要來自其（qí）熱（rè）效應與光化學效應。
    熱效應主要源自太陽輻射中的紅（hóng）外光譜，主要造成產品的短期高溫及局部過熱，導致溫度敏感元件故障及結構材料和絕緣材（cái）料結構損壞、過熱損（sǔn）壞等。
    光（guāng）化學效應（yīng）源（yuán）自太陽輻射中的紫外光譜。紫外光譜（pǔ）提供足夠的（de）光能以刺激有機材料分子破裂、降解、相互作用（yòng），因而造成材料變質、老化。當氣候因素如溫度（dù）、濕度與（yǔ）太陽輻（fú）射相結（jié）合時，其（qí）破（pò）壞更加顯著。容易（yì）發現的損（sǔn）傷是（shì）表麵損傷，如表麵粉化、失去光澤、變色（sè）、開裂及結構變形等。並且固（gù）有的機械性能和電性能也會降低（dī），從而降低材料的使（shǐ）用價值。
    本文的太陽輻射試驗裝（zhuāng）置主要完成評（píng）估熱輻射熱效（xiào）應。該裝置利用現有的步入式高低溫濕（shī）熱試（shì）驗（yàn）箱作（zuò）為試驗（yàn）箱體，采用一套或兩套可移（yí）動門架式輻射試驗裝置來滿足測試要求。該裝置具有結構緊湊、重量輕、輻照（zhào）高度靈活調節、操作（zuò）簡（jiǎn）單等優勢。當不需要進行輻射試驗（yàn）時可將該裝置人（rén）工推出試驗（yàn）箱體進行存放。
     模擬輻射（shè）裝置（zhì）組成

    裝置結構

    該裝置采用整體或（huò）分段（duàn）式結構（gòu）（根據用戶現場情況及要求待（dài）定），由可移動門架式燈架（jià）車（chē）、輻射高度角度調節機構、紅外線輻照燈組（zǔ）、太陽總輻射表、輻照度采集、記（jì）錄、輻照強度調節、控製係統等組成。
    可（kě）移（yí）動（dòng）門架式燈架車（chē）
    可移動式門架式燈架車采用40x80/40x40加強（qiáng）型工業鋁型材拚（pīn）裝而成，地腳（jiǎo）處安裝重載靜音腳輪，並有製動鎖緊（jǐn）功能。該燈架車外框采用40x80鋁（lǚ）型材組裝成穩（wěn）定的外框（kuàng）架結構，在門架的前後側底部未設（shè）置橫梁，方便測試時工件的進出。

    門架式結構能（néng）夠承載輻（fú）照高度調節機構及移動時的荷載，不會出現扭（niǔ）曲變形，確保燈架安裝框上下調節靈活（huó）。材料（liào）圖和結構（gòu）圖如下圖所示。

    輻射高度（dù）角度調節機構

    輻射高度角度調節機構由輻射燈安裝架、高（gāo）度調節旋轉手柄、燈架左右定位（wèi）滑道、渦輪減速機、升降同步器及滑輪組組（zǔ）成。
    輻射燈安裝架上均勻分布安（ān）裝有反射（shè）紅外輻射燈（dēng），燈具位置、角度能夠方便調節，並便於輻射燈（dēng）的更換。
    高度調節旋轉手柄與渦輪（lún）減速機相連接，起到減速和高度鎖定功能（無鎖定功能會（huì）出現燈（dēng）架滑落）升降同（tóng）步器將減速機的輸出力矩分配到不同的提升牽引繩上，起（qǐ）到同步作用。該機構具有高度調節方便、位置準確（què）、燈架升降平穩等特點，還可升級為電動升降控製。
    燈架定位滑（huá）道主要防止燈架車移動時限製懸浮燈架的左右、前後（hòu）擺（bǎi）動，高度調節的垂直定位作用。

    紅外光（guāng）源

    紅外光源采用PAR38IR 175 w的飛利浦紅外線工業加熱燈（如圖3所（suǒ）示），該燈紅外波長1.4-2.8 μm，紅外反射光源設計用於在苛刻的工業（yè）環境中運行。該加熱燈采用硬質玻璃，從（cóng）而（ér）使其結構牢固。因其緊湊的尺寸及燈（dēng）座的通用性使其能與任何合適的設備一起使用。它們是結（jié）實耐用、效率的光（guāng）源。

圖（tú）3 飛利（lì）浦紅外線工業（yè）加熱（rè）燈

    太陽總輻射記錄儀

    該儀表的傳感器為熱（rè）電效（xiào）應原理，由繞線電鍍式多（duō）接點熱電堆和雙（shuāng）層精密石英玻璃蓋組成。可用於測量0.3-3 μm光譜範圍內的總太陽輻射。例如，可以在感應麵朝下的情況下測量反射的輻射，並且可以通過添加光（guāng）屏蔽環來測量散（sàn）射的輻射。外觀如圖4所示。

圖4 記錄儀

    太（tài）陽輻射記（jì）錄儀

    技術參數

    1.輻照強度：2000 W/ m2；測量（liàng）精度：±1  W/ m2；分辨率（lǜ）：0.1 W/ m2
    2.響（xiǎng）應時間：<35 s(99 %)；非 線 性：±2 %　；年穩定度：±2 %
    3.餘弦響應（yīng）：±7 %(太陽高度10 °時（shí）)；溫度係數：±2 %(-10℃～+40℃)
    4.平均（jun1）功耗：< 1 mA(存儲間隔60 s)
    5.記錄容量：524 280條
    6.通道數量：1個通道(可根據需求（qiú）擴展至15個通道)
    7.記錄間（jiān）隔：1分～100天可隨意調節（jiē）

    功能和特點

    1.該（gāi）記錄儀體積小，操作方便，性能穩定可靠。整個數據跟蹤過程具（jù）有較長的（de）記錄時間，集成了數（shù）據采集和記錄功能，並且在斷電後不會丟失數據；
    2.低功耗設計，可更換電池其壽命半年到一年。可（kě）以將記錄間隔設置為1分（fèn）至100天內（nèi）任意值（建議設置為分鍾或更長時間，電池使用壽命與間隔長度成正比）；
    3.擁有待機和休眠模式的LCD分段漢顯。支持自動刷新存（cún）儲與定時刷新存儲；
    4.專業的數據（jù）處理（lǐ），擁（yōng）有電量過低時擦寫（xiě）保護、檢測存儲故障、斷電後恢複數據等功能。

    控（kòng）製（zhì）係統

    控製係統具備輻照強度調節、輻照強度采集、記錄及輻照試（shì）驗的定時開關燈控製（zhì）功能（néng），采用（yòng）PLC控製（可編程（chéng）邏輯控製）方便與上位計算機組成交互式人（rén）機畫麵，輻照強度（dù）采用（yòng）數字（zì）顯示，並可生成（chéng）輻照強度曲線。可根據實（shí）驗工藝自動控製燈光的開啟過（guò）程。

    輻照（zhào）強度的調整采用數字化模塊控製，可通過人機界（jiè）麵進行數字化無極調整。原理圖如圖（tú）5所示。

    技術指標

    1. 輻（fú）照總強度：1 120 W/m²±47 W/m²
    2.輻照（zhào）麵積：6 m²x2
    3.照射（shè）特定區域均勻度：≤10 %
    4.輻照強度調節範圍：80 %-100 %的光調節
    5.光源光譜波長：1.4-2.8 μm（紅外線）
    6.供電（diàn）電源：380 v±5 %
    7.輻照功率：14 kW
    8.輻照高度調節範圍：0-1.5 m

    功能及特點

    1.該裝置具有結（jié）構緊（jǐn）湊、移（yí）動方便、重量輕、輻照高度靈活調節、操作（zuò）簡單（dān）等優勢；
    2.輻照強度數字化調節功能；
    3.數字化開關燈過程控製；
    4.輻照數（shù）據圖表化顯示、記（jì）錄功能；
    5.曆史數據查詢功（gōng）能（néng）；
    6.交互式人機操作界麵。

    試（shì）驗（yàn）測試數據

    陽光模擬器實測輻照測試數據（jù）如圖6所示（shì）。

    開始時間：09:36
    結束時間：14:51
    測試時間：  連續測量（liàng），取（qǔ）樣標定間隔為1/6 s
    設定值：  1 155 W/m2
    值：  1 157 W/m2
    小值：  1 152 W/m2
    不（bú）穩定度：  ≤±1 %
    試驗測試數據表明該裝置（zhì）的輻照滿足太陽輻射試驗要求。

    結論及（jí）建議

    對於長期露天使用或存放的電子設備，通過太陽輻射試驗，可以真實地反映（yìng）出其在太（tài）陽輻射環境中貯存、運輸和使用的適應性，為裝備的（de）研製提（tí）供準確、有效的信息。本文利用現有的步入式高低溫濕熱試驗箱作（zuò）為試驗箱體，采用一套或兩套可移動門架式輻射試驗（yàn）裝置來滿足測試（shì）要求。從（cóng）而（ér）充（chōng）分利用了現有設備，減少了資金投入。目前存在（zài）大量（liàng）不具備太陽輻（fú）射功能的步入式高低溫濕熱試驗箱，可以以本文（wén）為（wéi）鑒，根據需求加（jiā）裝太陽輻射試驗（yàn）裝置。