CN104819787A - 一种辐射光源热效应等效测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辐射光源热效应等效测试平台。所述辐射光源热效应等效测试平台包括：灯架，其用于固定辐射光源；试样平台，其用于放置待测试样；以及升降机构，其与灯架连接，升降机构用于调节灯架与待测试样的距离，从而调节辐射光源相对于待测试样的辐照距离。本发明的辐射光源热效应等效测试平台能够实现辐照距离的大幅度调节，满足现今大型太阳辐射热效应试验的全光谱光源与加热光源热效应等效的测试要求。

Description

一种辐射光源热效应等效测试平台

技术领域

本发明涉及装备/产品联合光源太阳辐射试验辐射光源热效应辐照度等效测试技术领域，特别是涉及一种辐射光源热效应等效测试平台。

背景技术

太阳辐射热效应试验主要考核太阳辐射环境对装备或产品引起的温度环境效应。太阳辐射热效应试验可采用的辐射光源包括全光谱光源(如金属卤化物灯)与加热光源(如红外灯)。若采用全光谱光源，试验可完全依据太阳辐射试验热效应环境谱进行。但是若采用加热光源，必须对加热光源与实际的太阳辐射环境进行热效应等效关系的标定。若未进行辐射光源热效应等效或等效关系建立不准确，将导致试验欠考核或过考核。欠考核会引起考核不充分，环境故障无法通过试验完全暴露；而过考核将会导致装备或产品无法通过试验，致使需要进行重新设计，造成人力、物力及经费的浪费。因此，太阳辐射试验必须避免欠考核或过考核现象发生。

当前国内外用于大型装备或产品(如汽车、飞机等)的太阳辐射光源主要有金属卤化物灯与红外灯。目前国外金属卤化物灯辐照度的调节方式为通过EPS控制器调节光源的输出功率，调节范围为50％-100％，对于小于50％的辐照度需通过调节辐射光源的辐照距离来调节，而现有技术中，只能使辐照距离的调节幅度在1m左右，而1米的调节距离对于试验所需要的辐照调节距离来说，其调节幅度较小，无法满足全光谱光源与加热光源的热效应等效关系的测试要求。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辐射光源热效应等效测试平台来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种辐射光源热效应等效测试平台。所述辐射光源热效应等效测试平台包括：灯架，其用于固定辐射光源；试样平台，其用于放置待测试样；以及升降机构，其与所述灯架连接，所述升降机构用于调节所述灯架与所述待测试样的距离，从而调节所述辐射光源相对于所述待测试样的辐照距离。

优选地，进一步包括主体结构，所述主体结构用于承载所述灯架和升降机构。

优选地，所述升降机构包括固定框架、传动装置以及T型连接件，所述传动装置安装至所述固定框架，并能够沿所述固定框架轴向方向运动；所述T型连接件安装至所述传动装置，并随所述传动装置运动，且所述T型连接件与所述灯架连接。

优选地，所述传动装置包括：丝杠；螺母装置，所述螺母装置安装在所述丝杠上，在所述丝杠转动时，所述螺母装置能够沿所述丝杠轴向运动，所述T型连接件安装在所述螺母装置上，并随所述螺母装置的运动而运动。

优选地，所述辐射光源热效应等效测试平台进一步包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述升降机构运动。

优选地，所述驱动装置包括电机、交流接触器、倒顺开关、电磁继电器、开关电源、限位开关，其中：所述电机用于驱动所述传动装置转动；所述交流接触器设置在输入电路中，所述交流接触器的输出端的与所述电机连接，用于为所述电机提供工作用电；所述倒顺开关串联在所述输入电路中，用于控制电机的正转和反转；所述限位开关分别与所述开关电源以及所述电磁继电器连接，三者形成一个自动通断的闭合回路，用于检测所述传动装置是否到达极限位置，一旦所述传动装置到达极限位置，所述限位开关产生一个开关量信号，所述电磁继电器接受该开关量信号的控制，断开所述交流接触器的供电线路；所述电磁继电器与所述交流接触器连接，用于为所述交流接触器提供工作用电，所述开关电源设置在电机的输入电路中，所述输入电路用于为开关电源提供工作用电。

优选地，所述T型连接件与所述灯架通过钢丝绳连接，在邻近所述T型连接件处的钢丝绳上设置有第一螺旋扣，用于微调所述灯架与所述待测试样的距离；在邻近所述灯架的钢丝绳上设置有第二螺旋扣及第三螺旋扣，所述第二螺旋扣以及所述第三螺旋扣用于实现对所述灯架的倾斜角的调节，从而调节辐射光源的辐照度。

优选地，所述辐射光源热效应等效测试平台进一步包括试样平台移动装置，所述试样平台安装至所述试样平台移动装置，所述试样支架移动装置能够带动所述待测试样在平面内移动。

优选地，所述试样平台移动装置包括：第二传动装置，所述试样平台设置在所述第二传动装置上；以及第一传动装置，所述第二传动装置设置在所述第一传动装置上；其中，所述第一传动装置能够带动所述第二传动装置沿其轴向方向运动；所述第二传动装置能够带动所述试样平台在与所述第一传动装置的运动方向相互垂直的方向上运动。

优选地，所述辐射光源热效应等效测试平台进一步包括：电力系统，其用于提供辐射光源的电源；测量系统，其与所述电力系统连接，用于测量辐射光源的辐照度与温度；以及控制系统，其用于调节辐射光源的电压，实现不同等级的辐照度。

在本发明的辐射光源热效应等效测试平台中，通过升降机构来调节灯架与待测试样的距离，从而调节辐射光源相对于待测试样的辐照距离。与现有技术中辐照距离的调节幅度较小，无法满足全光谱光源与加热光源的热效应等效关系的测试要求的现象相比，本发明能够实现辐照距离的大幅度调节，满足现今大型太阳辐射热效应试验的全光谱光源与加热光源热效应等效的测试要求。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的辐射光源热效应等效测试平台的结构示意图。

图2是图1所示的辐射光源热效应等效测试平台中的升降机构的示意图。

图3是图1所示的辐射光源热效应等效测试平台中的驱动装置的示意图。

图4是图1所示的辐射光源热效应等效测试平台中的试样平台和试样平台移动装置的安装状态的示意图。

图5是图1所示的辐射光源热效应等效测试平台的原理图。

附图标记：

1	灯架	7	钢丝绳
				2	试样平台	81	第一螺旋扣
3	主体结构	82	第二螺旋扣
				4	待测试样	83	第三螺旋扣
5	升降机构	9	试样平台移动装置
				51	固定框架	91	第二传动装置
52	传动装置	92	第一传动装置
				53	T型连接件	93	底座
6	驱动装置	931	脚轮
				61	电机	10	电力系统
62	限位开关	11	控制系统
				63	倒顺开关	12	测量系统
64	开关电源	13	辐射光源
				65	继电器	14	滑轮
66	交流接触器

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图1是根据本发明一实施例的辐射光源热效应等效测试平台的结构示意图。图2是图1所示的辐射光源热效应等效测试平台中的升降机构的示意图。图3是图1所示的辐射光源热效应等效测试平台中的驱动装置的示意图。图4是图1所示的辐射光源热效应等效测试平台中的试样平台和试样平台移动装置的安装状态的示意图。图5是图1所示的辐射光源热效应等效测试平台的原理图。

参见图1至图5，辐射光源热效应等效测试平台包括灯架1、试样平台2、主体结构3、固定框架51、传动装置52以及T型连接件53、电机61、限位开关62、倒顺开关63、继电器65、交流接触器66、第二传动装置91、第一传动装置92、电力系统10、测量系统12以及控制系统11。

其中，固定框架51、传动装置52以及T型连接件53组成升降机构5。

电机61、限位开关、倒顺开关63、继电器65以及交流接触器66组成驱动装置6，驱动装置6用于驱动升降机构5运动。

第二传动装置91和第一传动装置92组成试样平台移动装置9。

参见图1和图5，灯架1用于固定辐射光源13。试样平台2用于放置待测试样4。

参见图1，主体结构3用于承载灯架1和升降机构5，主体结构3的形状大体为Y形，具体地，主体结构3在其放置与基座的一端向远离基座的方向延伸，并在延伸后形成两个向不同方向弯折并延伸的分叉，其中，一个分叉用于承载灯架1，另一个分叉用于承载升降机构5。主体结构3的两个分叉上分别设置有滑轮14，两个滑轮14上均绕有钢丝绳7，钢丝绳7的两端分别与灯架1和升降机构5连接。可以理解的是，滑轮14为定滑轮。采用这种结构，在传动时，钢丝绳通过滑轮14进行滑动，防止钢丝绳7与主体结构3之间的刚性摩擦，延长了主体结构3或钢丝绳的使用寿命。

可以理解的是，在一个备选实施例中，主体结构呈I字型。具体地，主体结构3在其放置与基座的一端向远离基座的方向延伸，且在其远离基座的另一端上设置有滑轮，滑轮上绕有钢丝绳，钢丝绳的两端分别与灯架和升降机构连接。可以理解的是，主体结构的形状并不限于本实施例中的形状，也可以根据需要而采用其他形状。

参见图1，升降机构5与灯架1连接。具体地，升降机构5通过钢丝绳与灯架1连接。升降机构5用于调节灯架1与待测试样4的距离，从而调节辐射光源13相对于待测试样4的辐照距离。也就是说，灯架1相对于待测试样4的距离越大，辐射光源13相对于待测试样4的辐照距离越大。本发明通过一套升降机构5就能够实现辐照距离的大幅度调节。

参见图1和图2，升降机构5中的传动装置52安装至固定框架51，并能够沿固定框架51轴向方向运动。在本实施例中，传动装置52优选为丝杠传动。传动装置52包括丝杠和螺母装置。螺母装置安装在丝杠上，在丝杠转动时，螺母装置能够沿丝杠轴向运动。

升降机构5中的T型连接件53由第一连接件和第二连接件组成。第一连接件垂直于传动装置52的轴向，且安装至传动装置52，T型连接件53中的第一连接件能够与传动装置52联动。

参见图1，在本实施例中，T型连接件53中的第一连接件具体安装在传动装置52中的螺母装置上，并随螺母装置的运动而运动。第二连接件垂直于第一连接件T设置。在T型连接件53上设置有吊环，钢丝绳7穿过吊环，然后绕过滑轮14从而使T型连接件53与灯架1连接。

具体地，参见图1，当传动装置52转动时能够带动T型连接件53上的第二连接件在传动装置52的轴向方向运动，从而带动灯架1作上下运动。也就是说，在丝杠传动中，当丝杠正向转动时，丝杠上的螺母装置能够带动T型连接件53在丝杠的轴向方向做向上运动(图中自下而上的方向)，即升降机构5做上升动作，此时灯架1下降，灯架1相对于待测试样4的距离减小；当丝杠反向转动时，丝杠上的螺母装置能够带动T型连接件53在丝杠的轴向方向做向下运动(图中自上而下)，即升降机构5做下降动作，此时灯架1上升，灯架1相对于待测试样4的距离增大。

如上所述，T型连接件53与灯架1通过钢丝绳7连接。有利的是，在本实施例中，在邻近T型连接件53处的钢丝绳7上设置有第一螺旋扣81，用于微调灯架1与待测试样4的距离，从而实现辐射光源13的辐照距离的精确调节。

需要指出的是，辐射光源13的倾斜角对辐射光源13的辐照度有一定的影响。因此，在本实施例中，在邻近灯架1的钢丝绳7上设置有第二螺旋扣82及第三螺旋扣83，第二螺旋扣82以及第三螺旋扣83用于实现对灯架1的倾斜角的调节，从而调节辐射光源13的辐照度。可以理解的是，也可以通过上述的第一螺旋扣81、第二螺旋扣82及第三螺旋扣83联调，从而精准调节辐射光源13的辐照距离与辐射光源13的倾斜角，以达到实验目的。

参见图3，驱动装置6包括电机61、交流接触器66、倒顺开关63、电磁继电器65、开关电源64以及限位开关62，其中：电机61用于驱动所述传动装置52转动；交流接触器66设置在输入电路中，交流接触器66的输出端的与电机61连接，用于为电机61提供工作用电；倒顺开关63串联在所述输入电路中，用于控制电机的正转和反转；限位开关62分别与开关电源64以及电磁继电器65连接，三者形成一个自动通断的闭合回路，用于检测传动装置52是否到达极限位置，一旦传动装置52到达极限位置，限位开关62产生一个开关量信号，电磁继电器65接受该开关量信号的控制，断开交流接触器66的供电线路；电磁继电器65与交流接触器66连接，用于为交流接触器66提供工作用电，开关电源64设置在电机61的输入电路中，输入电路用于为开关电源提供工作用电。

需要指出的是，辐射光源13的辐照度采用全辐射热流密度传感器测量。由于全辐射热流密度传感器的价格昂贵，现有技术中采用多点布置的方式，也仅能采集到有限的数据点。因此，本发明中的待测试样4在平面内的运动采用试样平台移动装置9来实现单点测试光源辐射的合理分布，减少了全辐射热流密度传感器的数量。

具体地，试样平台2安装至试样平台移动装置9，试样平台移动装置9能够带动待测试样4在平面内移动。具体地，试样平台2设置在试样平台移动装置9中的第二传动装置91上，第二传动装置91设置在第一传动装置92上。其中，第一传动装置92能够带动第二传动装置91沿其轴向方向(即图4所示的垂直于纸面方向)运动。第二传动装置91能够带动试样平台2在与第一传动装置92的运动方向相互垂直的方向上运动(即图4所示的垂直于纸面方向)，即呈图示的十字交叉运动(即既能够垂直于纸面方向运动，也能够在图4的左右方向运动)，这样，能够使待测试样4中的测试点到达测试面内的任何位置，从而有效解决上述问题。

参见图4，试样平台移动装置9进一步包括底座93，在底座93下表面的四个角上安装4个脚轮931，在辐射光源13安装与拆卸时，方便试样平台移动装置9的移动。

参见图5，电力系统10与辐射光源13连接，作为辐射光源13的电源。

测量系统11与待测试样4连接，用于测量辐射光源13的辐照度与温度。其中，温度采用热电偶测量，辐照度采用全辐射热流密度传感器测量。

控制系统12与电力系统10连接，用于调节辐射光源13的电压，实现不同等级的辐照度。

辐射光源热效应等效测试平台进行光源热效应等效测试主要包括两方面内容：全光谱光源热效应测试与红外光源热效应测试。具体实施方式如下：

在进行全光谱光源热效应测试时步骤为：

1)先将全光谱光源安装于灯架1上，通过驱动装置6驱动升降机构5调节辐照光源的辐照距离，达到预计的高度；

2)将粘贴全辐射热流密度传感器与热电偶的待测试样4放置于试样平台2内，待测试样4中的粘贴全辐射热流密度传感器的一面为照射面，粘贴热电偶的一面为非照射面，全辐射热流密度传感器与热电偶对称粘贴于照射面和非照射面的中心位置；

3)通过试样平台2移动装置调节使辐照光源与待测试样4对中，同时通过螺旋扣8调节辐照光源的水平度；

4)通过调节辐照距离或光源输出功率实现GJB150A规定的光源辐照度等级；

5)测试并记录对应辐照度下的试样面温度值。

在进行红外光源热效应测试时的步骤为：

1)先将红外光源与待测试样4按照全光谱热效应测试的方式进行安装与布置；

2)以全光谱光源不同辐照度等级下的测试温度值为红外光源热效应测试温度控制值，测量并记录不同温度下的辐照度值；

3)通过全光谱光源与红外光源测试数据同温升对比分析，获得全光谱光源与红外光源辐射热效应等效关系。

本发明的辐射光源热效应等效测试平台的设计能够满足太阳辐射试验全光谱光源和红外光源性能测试、辐照度与温度控制/测量精度满足太阳辐射试验标准(GJB150A-2009)以及整体机构方便光源安装与拆卸等要求。

辐射光源热效应等效测试平台与现有太阳辐射环境箱相比具有的优点如下：

1)专用辐射光源热效应等效关系测试装置；

2)辐射光源13可更换，满足现今不同类型辐射光源热效应等效测试要求；

3)采用电机61驱动丝杠传动与滑轮14联合设计形式实现了辐射光源13的辐照距离的大幅度调节；

4)采用双丝杠十字交叉传动方式，实现了单点测试光源辐照度分布情况；

5)通过在连接装置中增设螺旋扣8，实现了光源辐照距离与倾斜角的微调。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种辐射光源热效应等效测试平台，其特征在于，包括：

灯架(1)，其用于固定辐射光源(13)；

试样平台(2)，其用于放置待测试样(4)；以及

升降机构(5)，其与所述灯架(1)连接，所述升降机构(5)用于调节所述灯架(1)与所述待测试样(4)的距离，从而调节所述辐射光源(13)相对于所述待测试样(4)的辐照距离。

2.如权利要求1所述的辐射光源热效应等效测试平台，其特征在于，进一步包括主体结构(3)，所述主体结构(3)用于承载所述灯架(1)和升降机构(5)。

3.如权利要求1所述的辐射光源热效应等效测试平台，其特征在于，所述升降机构(5)包括固定框架(51)、传动装置(52)以及T型连接件(53)，

所述传动装置(52)安装至所述固定框架(51)，并能够沿所述固定框架(51)轴向方向运动；

所述T型连接件(53)安装至所述传动装置(52)，并随所述传动装置(52)运动，且所述T型连接件(53)与所述灯架(1)连接。

4.如权利要求3所述的辐射光源热效应等效测试平台，其特征在于，所述传动装置(52)包括：

丝杠；

螺母装置，所述螺母装置安装在所述丝杠上，在所述丝杠转动时，所述螺母装置能够沿所述丝杠轴向运动，所述T型连接件(53)安装在所述螺母装置上，并随所述螺母装置的运动而运动。

5.如权利要求1所述的辐射光源热效应等效测试平台，其特征在于，所述辐射光源热效应等效测试平台进一步包括驱动装置(6)，所述驱动装置(6)用于驱动所述升降机构(5)运动。

6.如权利要求5所述的辐射光源热效应等效测试平台，其特征在于，所述驱动装置(6)包括电机(61)、交流接触器(66)、倒顺开关(63)、电磁继电器(65)、开关电源(64)、限位开关(62)，其中：

所述电机(61)用于驱动所述传动装置(52)转动；

所述交流接触器(66)设置在输入电路中，所述交流接触器(66)的输出端的与所述电机(61)连接，用于为所述电机(61)提供工作用电；

所述倒顺开关(63)串联在所述输入电路中，用于控制所述电机的正转和反转；

所述限位开关(62)分别与所述开关电源(64)以及所述电磁继电器(65)连接，三者形成一个自动通断的闭合回路，用于检测所述传动装置(52)是否到达极限位置，一旦所述传动装置(52)到达极限位置，所述限位开关(62)产生一个开关量信号，所述电磁继电器(65)接受该开关量信号的控制，断开所述交流接触器(66)的供电线路；

所述电磁继电器(65)与所述交流接触器(66)连接，用于为所述交流接触器(66)提供工作用电，

所述开关电源(64)设置在所述电机(61)的输入电路中，所述输入电路用于为所述开关电源提供工作用电。

7.如权利要求3所述的辐射光源热效应等效测试平台，其特征在于，所述T型连接件(53)与所述灯架(1)通过钢丝绳(7)连接，在邻近所述T型连接件(53)处的钢丝绳(7)上设置有第一螺旋扣(81)，用于微调所述灯架(1)与所述待测试样(4)的距离；

在邻近所述灯架(1)的钢丝绳(7)上设置有第二螺旋扣(82)及第三螺旋扣(83)，所述第二螺旋扣(82)以及所述第三螺旋扣(83)用于实现对所述灯架(1)的倾斜角的调节，从而调节辐射光源(13)的辐照度。

8.如权利要求1所述的辐射光源热效应等效测试平台，其特征在于，所述辐射光源热效应等效测试平台进一步包括试样平台移动装置(9)，所述试样平台(2)安装至所述试样平台移动装置(9)，所述试样支架移动装置(9)能够带动所述待测试样(4)在平面内移动。

9.如权利要求8所述的辐射光源热效应等效测试平台，其特征在于，所述试样平台移动装置(9)包括：

第二传动装置(91)，所述试样平台(2)设置在所述第二传动装置(91)上；以及

第一传动装置(92)，所述第二传动装置(91)设置在所述第一传动装置(92)上；

其中，所述第一传动装置(92)能够带动所述第二传动装置(91)沿其轴向方向运动；所述第二传动装置(91)能够带动所述试样平台(2)在与所述第一传动装置(92)的运动方向相互垂直的方向上运动。

10.如权利要求1所述的辐射光源热效应等效测试平台，其特征在于，所述辐射光源热效应等效测试平台进一步包括：

电力系统(10)，其用于提供辐射光源(13)的电源；

测量系统(12)，其与所述电力系统(10)连接，用于测量辐射光源(13)的辐照度与温度；以及

控制系统(11)，其用于调节辐射光源(13)的电压，实现不同等级的辐照度。