內容提要（yào）

    為了利用（yòng）現有（yǒu）的 步入式高低溫濕熱（rè）試驗箱進行太陽輻射試驗，本文采用一套或兩套可移動門架式輻射試驗裝置來滿（mǎn）足測試（shì）要求。該裝置采用整體或分段式結構（gòu），由可移動門架式燈架車、輻射高度角（jiǎo）度調節機構、紅外線輻（fú）照燈組、太陽總輻（fú）射表、輻照度采集、記錄、輻照強度調節、控製（zhì）係統等組成。試驗結果表明該裝置能夠模擬太（tài）陽輻射，達到測試要求。可以為同類試驗箱（xiāng）的加改（gǎi）裝提（tí）供借鑒。
    太陽輻射是以電磁波的形式傳播到地（dì）球表麵的能量，由紫外光、可見光和紅外光組成。地（dì）球表麵各種氣候因素的變化都與太陽輻射有（yǒu）關（guān）。電子設備（bèi）在露天使用時（shí），由於強烈的日光照射，其表麵溫度和內部溫度均顯著升高，表麵（miàn）溫度可超過80℃，內部溫（wēn）度可提高（gāo）20℃以上。在這樣的條件下，定會影響（xiǎng）或破壞電子設（shè）備（bèi）的正常運行。
    電子設備在太陽紫外線和高溫（wēn）的作用下（xià），其密封圈、橡膠、塑（sù）料製品會逐漸老（lǎo）化、變色、發粘、破裂，從而破壞了密封性能；其表麵油漆塗層（céng）會逐漸粉化、起（qǐ）泡、開裂、剝落並且會加速金屬表麵的腐蝕，使活動部件如旋鈕和儀表板因變形而受阻。當露天電子設備（bèi）在艦船、海島、氣候惡劣的條件下使用時，太陽輻射的影響將更加嚴（yán）重。所以，有必（bì）要對在露天使用的電（diàn）子設備（bèi）及其所使用的橡膠、塑料、油漆、絕緣材料、塗層等進行太陽輻射測試。
     太（tài）陽輻射測試是一種（zhǒng）在人（rén）工模擬（nǐ）環境中進行的（de）測試，模擬產品在日輻射條件下暴露於地麵或低層大氣中的使用和貯存情況。太陽輻射對電（diàn）子產品的影（yǐng）響（xiǎng）主要來自其熱效應與光化（huà）學效應（yīng）。
    熱效應主要源自（zì）太陽輻射中的（de）紅外光譜，主要造成產品的短期高溫及局部過熱，導致溫度敏感元（yuán）件故障及結構材料和（hé）絕緣材料（liào）結構損壞、過熱損壞等。
    光化學效（xiào）應源自太陽輻射中（zhōng）的紫外光譜（pǔ）。紫外光譜提供足夠的光能以（yǐ）刺（cì）激有機材（cái）料分（fèn）子破裂、降（jiàng）解、相互作用，因而造成材料變質、老化。當氣候因素（sù）如溫度、濕度與太陽輻射相結（jié）合時，其破（pò）壞更（gèng）加顯著。容易發現的損傷是表麵損傷，如表麵粉化、失去光澤、變色、開裂及（jí）結構變形等。並且固有的機械性能和電性能也會降低，從而降低材料的（de）使（shǐ）用價值。
    本文的太陽輻射試驗裝置主要完成評估熱輻射熱效應（yīng）。該裝置利用現有的步入式高低（dī）溫濕熱試驗箱作為試驗箱體，采用一套（tào）或兩套可移動門架式輻射試驗（yàn）裝置來滿足測（cè）試要求。該裝置具有（yǒu）結構緊湊、重量輕、輻照高度靈活（huó）調節、操作簡單等優勢。當不需要進行輻射試驗時可將該裝置人工推出試驗箱體進行存放（fàng）。
     模擬輻射裝置組成

    裝置結構

    該裝置采用整體或分段式結（jié）構（根據用戶現場情況及要求待定），由可移動門架式燈架車（chē）、輻射高度角度調節機構、紅外線輻照燈組、太陽（yáng）總（zǒng）輻射表、輻照度采集、記錄、輻照強度調節、控製係統等組成。
    可移動（dòng）門（mén）架式燈架車（chē）
    可移動式門架式燈架車采用40x80/40x40加（jiā）強型工業鋁型材拚裝而（ér）成，地（dì）腳處安裝重載靜音腳輪，並有（yǒu）製動鎖（suǒ）緊功能。該（gāi）燈架車外框采用（yòng）40x80鋁型材組裝成穩定的外框架結構，在門（mén）架的前後側底部未設置橫梁，方便測試時工件的進出。

    門架式結（jié）構能夠承載輻照高度調（diào）節機構及移動時的荷載，不（bú）會出現扭曲變形（xíng），確保燈架安裝框（kuàng）上下調（diào）節靈活。材料圖和結（jié）構圖如下圖所示。

    輻射高度角度調節機構

    輻射高度角度調節機構由輻射燈安裝架、高度調節旋轉手柄、燈架左右定位滑道、渦輪減速機、升降同步器及滑（huá）輪組（zǔ）組成（chéng）。
    輻射燈安裝架上（shàng）均勻（yún）分布安裝有反射紅外輻射燈，燈具位置、角度能夠（gòu）方（fāng）便調節，並便於輻（fú）射燈的更換。
    高度調節旋轉手柄與渦輪減（jiǎn）速機相連接，起到減速和高度鎖定功能（無鎖定功能會出現燈架滑落）升降同步器將減速機的輸出力（lì）矩分配到不同的提升牽引繩上，起到同步作用。該機構具有高度調節方便、位置準確、燈架（jià）升降平穩（wěn）等特點，還可升級為電動升降控製。
    燈架定位滑道主要防止燈架車移（yí）動時（shí）限製懸浮燈架的左右、前後擺動，高度調節的垂直定位作用。

    紅外光源

    紅外光源采用PAR38IR 175 w的飛利浦紅外線工業加熱燈（如圖3所示），該燈紅外波長1.4-2.8 μm，紅外反射光源設計用（yòng）於在苛（kē）刻的工業（yè）環境中運行。該加熱燈采用硬質玻璃，從而使（shǐ）其結構牢（láo）固。因（yīn）其緊湊的尺寸及燈座的通用性（xìng）使其能與（yǔ）任何合（hé）適的設備一起使用。它們是結實耐用、效率的光源。

圖3 飛（fēi）利浦紅外線工業加熱（rè）燈（dēng）

    太陽總（zǒng）輻射記錄（lù）儀

    該儀表（biǎo）的傳感（gǎn）器為熱電效應原理，由繞（rào）線電鍍式多接點熱電（diàn）堆和（hé）雙層精（jīng）密（mì）石英玻璃蓋組成（chéng）。可用於測量0.3-3 μm光譜範圍（wéi）內的總太陽輻射。例如，可以（yǐ）在感應麵（miàn）朝下的情況下測量反射的輻射，並且可以通過添加光屏蔽環來測量散（sàn）射的輻射。外觀如圖4所示（shì）。

圖4 記錄儀

    太陽輻射記錄（lù）儀

    技術參數

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

    功能和特點

    1.該記錄儀體積小，操作方便，性能穩（wěn）定可靠。整個數據跟蹤過程具有較長的記錄時間，集成了數據（jù）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。可以將記（jì）錄間隔設置為1分至100天內任意值（建議設置為分鍾或更長（zhǎng）時間，電池使用壽命與間隔（gé）長度成正比）；
    3.擁（yōng）有待機和休眠模（mó）式的LCD分段漢顯。支持自動刷新存儲與定時刷新存儲；
    4.專業的數據處（chù）理，擁有電（diàn）量過低時擦寫保護、檢測存儲故障、斷（duàn）電後恢複數據等功（gōng）能（néng）。

    控製係統

    控製（zhì）係統具備輻照強度調節、輻照（zhào）強度采集、記錄及輻照試驗的定時開關燈控製功能（néng），采用PLC控製（可編程邏輯控製（zhì））方便（biàn）與上位計算機組成交互式人機畫麵，輻照強度采用數字顯示，並可生成輻照（zhào）強度曲線。可根據（jù）實驗工藝自動控製燈光的開啟過（guò）程。

    輻照強度的調整采用數（shù）字（zì）化模塊控製，可通過人機（jī）界（jiè）麵進行數字化無（wú）極調整。原理圖如圖5所示。

    技術指（zhǐ）標

    1. 輻照（zhào）總強度：1 120 W/m²±47 W/m²
    2.輻照（zhào）麵積：6 m²x2
    3.照射特定區（qū）域均（jun1）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（gōng）能及特點（diǎn）

    1.該裝置具有結（jié）構緊（jǐn）湊、移（yí）動方便、重量（liàng）輕、輻照高度靈活調節、操作簡單等優勢；
    2.輻照強度數（shù）字化調節功能；
    3.數字化開關燈過程控製；
    4.輻照數據圖（tú）表化顯示、記錄功能；
    5.曆（lì）史數據查詢功能；
    6.交互式人機操作界麵。

    試驗測試數據

    陽（yáng）光模擬器實測（cè）輻照測試數（shù）據如圖6所示。

    開（kāi）始時間：09:36
    結束時（shí）間：14:51
    測試時間：  連續測量（liàng），取樣標定間隔（gé）為1/6 s
    設定值：  1 155 W/m2
    值：  1 157 W/m2
    小值：  1 152 W/m2
    不穩定度：  ≤±1 %
    試驗（yàn）測試數據（jù）表明該裝置的輻照滿足太陽輻（fú）射試驗要求。

    結論及建議

    對於長（zhǎng）期露天使用或存放的電子設備（bèi），通過（guò）太陽輻射試驗，可以真實（shí）地反映出其在太陽輻射環境中貯存、運輸和使用的適（shì）應性，為裝備的研製（zhì）提供（gòng）準確、有效的信息（xī）。本文利用現有的步入式高低溫濕熱試驗箱作為（wéi）試驗箱體，采用（yòng）一套或兩（liǎng）套可移動門架式輻射試（shì）驗裝置來滿足測試要求。從而充分利用了現有設備，減少了資金投入（rù）。目前存在大量不具備太陽輻射功能的步入式高低溫濕熱試驗箱，可以以本文為鑒（jiàn），根據需求加裝太陽輻射（shè）試驗裝置。