CN106770425B - 移动式太阳辐射热效应试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动式太阳辐射热效应试验系统，包括整车红外加热系统、步入式高低温湿热试验装置、光辐照度测量装置，温度测量装置；还包括主控装置，用于对光辐照度数据和温度数据进行处理，并依据设置信息显示处理结果；以及PLC报警装置，用于在判定试验样品的光辐照度大于光辐照度上限值或小于光辐照度下限值时，生成第一报警信息，在判定试验样品的温度大于温度上限值或小于温度下限值时，生成第二报警信息。本发明有效保证了试验样品温度与光辐照度的控制精度，提高了光辐照度的测量精度，且可以对整车、大部件等大型样品进行试验。

Description

移动式太阳辐射热效应试验系统

技术领域

本发明涉及光辐照度检测领域，特别是涉及一种移动式太阳辐射热效应试验系统。

背景技术

太阳辐射也亦称“日射”，通常指太阳向周围空间放射的电磁波能量。太阳辐射试验就是评定户外无遮蔽使用和储存的设备经受太阳辐射热和光学效应的能力。而在太阳辐射试验中，光辐照度的检测十分重要。

目前光辐照度的检测方法有两种，一种是直接采用光辐照度计对自然环境下的太阳光进行光辐照度的测量，其实现方式是：使用手持式光辐照度计读取自然环境下的太阳光照射下的光辐照度值。这种方法功能单一，且其使用范围极其有限，而且不能配合模拟光源使用。还有一种是利用太阳光辐照度试验装置进行测量，但传统的太阳光辐照度试验装置只能进行部分符合标准的小样品阳光模拟试验。因此上述两种方法无法满足整车、大部件及小型设备在进行太阳辐射试验时的要求。

发明内容

基于此，为解决传统技术中存在的问题，本发明实施例提供一种移动式太阳辐射热效应试验系统。

本发明实施例采用以下技术方案：

一种移动式太阳辐射热效应试验系统，包括：整车红外加热系统、步入式高低温湿热试验装置、光辐照度测量装置、温度测量装置、PLC报警装置以及主控装置；

所述整车红外加热系统用于向试验样品施加稳定光辐照度的红外光；

所述步入式高低温湿热试验装置用于承载所述试验样品，且为所述试验样品提供稳定的环境温度；

所述光辐照度测量装置用于实时测量所述试验样品的光辐照度，并将测得的光辐照度数据传输至所述主控装置；

所述温度测量装置用于实时测量所述试验样品的温度，并将测得的温度数据传输至所述主控装置；

所述主控装置用于对所述光辐照度数据和所述温度数据进行处理，并依据设置信息显示处理结果；

所述PLC报警装置与所述主控装置连接，用于在根据所述光辐照度数据判定所述试验样品的光辐照度大于光辐照度上限值或小于光辐照度下限值时，生成第一报警信息；以及在根据所述温度数据判定所述试验样品的温度大于温度上限值或小于温度下限值时，生成第二报警信息。

本发明实施例所提供的移动式太阳辐射热效应试验系统，集成了大体积的整车红外加热系统和步入式高低温湿热试验装置，可以对整车、大部件等大型样品进行试验。本发明实施例采用了可拆装、可移动的结构设计，满足各种场所的试验要求。本发明实施例还通过PLC报警装置监测试验样品的温度和光辐照度是否正常，以及通过主控装置显示试验样品的温度与光辐照度等相关信息，使得操作人员可以及时获知试验情况，确保了试验监控闭环的完整性，有效保证了试验样品温度与光辐照度的控制精度，使得测试过程更能符合各类太阳辐射热效应试验标准、规范与大纲的要求，也提高了光辐照度的测量精度。

附图说明

图1是本发明的移动式太阳辐射热效应试验系统在一个实施例中的结构示意图；

图2是本发明的移动式太阳辐射热效应试验系统在另一个实施例中的结构示意图；

图3是本发明实施例中主控装置的软件架构示意图；

图4为本发明实施例中一种典型的设置界面示意图；

图5为本发明实施例中试验样品的光辐照度曲线和温度曲线的示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。应当理解的是，尽管在下文中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明的移动式太阳辐射热效应试验系统在一个实施例中的结构示意图。如图1所示，本实施例中的移动式太阳辐射热效应试验系统，包括：整车红外加热系统10、步入式高低温湿热试验装置20、光辐照度测量装置30、温度测量装置40、PLC报警装置50以及主控装置60。

其中，整车红外加热系统10用于向试验样品施加稳定光辐照度的红外光，整车红外加热系统10能根据试验样品的实际大小，提供不同功率输出的红外辐射灯，以输出稳定光辐照度的红外光。在一种可选的实施方式中，参照图2所示，整车红外加热系统10包括红外辐射灯101、红外加热控制柜102以及红外加热温度热电偶103，其中，红外辐射灯101用于向试验样品发射红外光，红外加热温度热电偶103则设置在试验样品上，用于检测试验样品的温度，且与红外加热控制柜102连接，以传输温度数据至红外加热控制柜。红外加热控制柜102与红外辐射灯101连接，用于控制红外辐射灯101发射红外光的光辐照度，操作人员可通过红外加热控制柜102来调节红外辐射灯101输出的光辐照度。

在一种可选的实施方式中，整车红外加热系统10中设置三台主灯架和八台移灯架，各台灯架上均设置有红外辐射灯101，其中三台主灯架可以提供不小于76千瓦的功率输出，八台移灯架可以提供不小于80千瓦的功率输出，整车红外加热系统10根据试验样品的实际大小，提供不同尺寸大小、不同功率的红外灯架，给试验样品提供稳定光辐照度的红外光。

步入式高低温湿热试验装置20用于承载试验样品，且为试验样品提供稳定的环境温度。在本实施例中，步入式高低温湿热试验装置20能保证容纳长度小于12米、高度低于4.5米、宽度窄于4.5米且总重小于30吨的试验样品，且可以为试验样品提供稳定的-60℃至90℃的环境温度，并能根据实验样品的实际大小，提供不同容积尺寸的温度箱以承载试验样品。

光辐照度测量装置30用于实时测量试验样品的光辐照度，并将测得的光辐照度数据传输至主控装置60；温度测量装置40用于实时测量试验样品的温度，并将测得的温度数据传输至主控装置60；主控装置60对光辐照度测量装置30传输的光辐照度数据和温度测量装置40传输的温度数据进行处理，并依据设置信息显示处理结果。其中设置信息包括显示模板(如将处理结果显示为曲线或表格)、显示颜色(如不同曲线或表格的显示颜色)等各类显示项的设置信息，设置信息可以由操作人员进行修改。操作人员观察主控装置60上显示的信息，获知试验样品的光辐照度值和温度值，进一步通过调节整车红外加热系统10发射红外光的光辐照度以及步入式高低温湿热试验装置20提供的环境温度，使得试验样品的光辐照度值和温度值满足试验要求。

在一种可选的实施方式中，参照图2所示，光辐照度测量装置30包括光辐照度传感器301、光辐照度数据采集仪302。其中，光辐照度传感器301设置在试验样品上，用于采集试验样品的光辐照度数据。光辐照度数据采集仪302分别与光辐照度传感器301、主控装置60连接，光辐照度数据采集仪302用于读取并显示光辐照度传感器301采集的光辐照度数据，并将光辐照度数据传输至主控装置60。光辐照度数据采集仪302具有多个通道，每一通道均可以接入光辐照度传感器301。光辐照度数据采集仪302还配置有多种有线通讯接口，例如RS232接口、RS485接口、USB接口，实现与主控装置60通过RS232、RS485或USB进行有线连接。此外，光辐照度数据采集仪302还具有实时时钟、数据定时存储、参数设置、人机界面等功能，其可内置大容量Flash存储芯片，以存储一年以上的光辐照度数据。

在一种可选的实施方式中，参照图2所示，温度测量装置40包括热电偶401、温度数据采集仪402。其中，热电偶401设置在试验样品上，用于采集试验样品的温度数据。温度数据采集仪402分别与热电偶401、主控装置60连接，用于读取并显示热电偶401采集的温度数据，且将温度数据传输至主控装置60。温度数据采集仪402具有多个通道，每一通道均可以接入热电偶401。温度数据采集仪302还配置有多种有线通讯接口，例如RS232接口、RS485接口、USB接口等等，实现与主控装置60通过RS232、RS485或USB进行有线连接。

PLC报警装置50与主控装置60连接，连接方式也是多样化的，例如通过RS232连接。PLC报警装置可以判断光辐照度数据和温度数据是否异常，如果PLC报警装置50根据光辐照度数据判定试验样品的光辐照度大于光辐照度上限值或小于光辐照度下限值，则说明光辐照度数据异常，此时生成第一报警信息，例如驱动声光报警器，及时提醒操作人员进行相应处理。同理，如果PLC报警装置50根据温度数据判定试验样品的温度大于温度上限值或小于温度下限值，则生成第二报警信息，以提醒操作人员试验样品的温度数据异常，应及时处理。其中，光辐照度上限值、光辐照度下限值、温度上限值以及温度下限值均可通过主控装置60进行设置。

在一种可选的实施方式中，PLC报警装置50可采用8051单片机，如STC12C5A60S2系列的新一代8051单片机，其具有高速、低功耗和超强抗干扰的特点，指令代码完全兼容传统的8051单片机，但速度快8至12倍，其内部不仅集成MAX810专用复位电路、2路PWM、8路高速10位A/D转换模块，并且自带高达60K的FlashRom(闪存)，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，而且STC12C5A60S2系列的单片机支持串口程序烧写，通过主控装置60可以向其写入光辐照度上限值、光辐照度下限值、温度上限值以及温度下限值。

此外，主控装置60还可以依据PLC报警装置50输出的第一报警信息和第二报警信息进行显示，从而可以告知操作人员具体的报警内容，例如在主控装置的显示界面上显示以下文字：“请注意，试验样品当前温度值为91℃，大于温度上限值”。

在一种可选的实施方式中，主控装置60中的软件设计架构可采用MVC(Model-View-Controller，模型-视图-控制)设计思想，即把一个应用的输入、处理、输出流程按照Model、View、Controller的方式进行分离，这样一个应用被分成三个层：模型层、视图层及控制层。参照图3所示，通过控制层调用底层温度数据采集仪读写驱动模型层、光辐照度数据采集仪读写驱动模型层和磁盘文件读写驱动模型层，并与设备(包括温度测量装置、光辐照度测量装置以及磁盘)进行交互，获取数据显示到用户界面，操作人员在用户界面上操作控制层以完成对底层设备的控制。

用户界面上可提供设置界面，操作人员通过设置界面可以向主控装置60输入设置信息。一种典型的设置界面如图4所示，通过该设置界面操作人员可以调整主控装置显示的视图，如将试验样品的光辐照度值和温度值实时显示在同一个曲线图或同一个数据表格中，参照图4所示，曲线图或表格中采集光辐照度数据与温度数据的通道、通道数量与颜色、采样率等等都可以又操作人员设置。举例而言，设置光辐照度值和温度值实时显示在同一个曲线图中，则主控装置60对光辐照度测量装置30传输的光辐照度数据和温度测量装置40传输的温度数据进行处理，获得图5所示的试验样品的光辐照度曲线和温度曲线，其中X轴为时间轴，左侧Y轴显示温度值，右侧Y轴显示光辐照度值，曲线也可以依据操作人员的设置而使用不同的颜色进行标识。

此外，主控装置60可采用PID算法对光辐照度数据和温度数据进行处理，这样可以有效去除曲线中的毛刺，使曲线平滑过渡且不会失真。例如，对于已采集的两组光辐照度数据和温度数据，则主控装置60通过PID算法计算第三组数据为前两组数据的平均值，然后计算并显示第四组数据为前三组数据的平均值，以此类推，最多可以计算五组数据的平均值，然后保持曲线与数据计算结果的同步，以此消除曲线中的毛刺。

本发明实施例所提供的移动式太阳辐射热效应试验系统，采用了可拆装、可移动的结构设计，满足各种场所的试验要求。本发明实施例中采用的整车红外加热系统和步入式高低温湿热试验装置能容量大体积的样品，因此本发明实施例的移动式太阳辐射热效应试验系统可以对整车、大部件等大型样品进行试验。本发明实施例还通过PLC报警装置监测试验样品的温度和光辐照度是否正常，以及通过主控装置显示试验样品的温度与光辐照度等相关信息，确保了试验监控闭环的完整性，有效保证了试验样品温度与光辐照度的控制精度，使得测试过程更能符合各类测试标准、规范与大纲的要求，也提高了光辐照度的测量精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种移动式太阳辐射热效应试验系统，其特征在于，包括：整车红外加热系统、步入式高低温湿热试验装置、光辐照度测量装置、温度测量装置、PLC报警装置以及主控装置；

所述整车红外加热系统用于向试验样品施加稳定光辐照度的红外光，根据所述试验样品的实际大小，提供不同功率输出的红外辐射灯；

所述步入式高低温湿热试验装置用于承载所述试验样品，且为所述试验样品提供稳定的环境温度；

所述光辐照度测量装置用于实时测量所述试验样品的光辐照度，并将测得的光辐照度数据传输至所述主控装置；

所述温度测量装置用于实时测量所述试验样品的温度，并将测得的温度数据传输至所述主控装置；

所述主控装置用于对所述光辐照度数据和所述温度数据进行处理，并依据设置信息显示处理结果；

所述PLC报警装置与所述主控装置连接，用于在根据所述光辐照度数据判定所述试验样品的光辐照度大于光辐照度上限值或小于光辐照度下限值时，生成第一报警信息；以及在根据所述温度数据判定所述试验样品的温度大于温度上限值或小于温度下限值时，生成第二报警信息。

2.根据权利要求1所述的移动式太阳辐射热效应试验系统，其特征在于，所述光辐照度测量装置包括光辐照度传感器、光辐照度数据采集仪；

所述光辐照度传感器设置在所述试验样品上，用于采集所述试验样品的光辐照度数据；

所述光辐照度数据采集仪分别与所述光辐照度传感器、所述主控装置连接，用于读取并显示所述光辐照度传感器采集的光辐照度数据，并将所述光辐照度数据传输至所述主控装置。

3.根据权利要求1所述的移动式太阳辐射热效应试验系统，其特征在于，所述温度测量装置包括热电偶、温度数据采集仪；

所述热电偶设置在所述试验样品上，用于采集所述试验样品的温度数据；

所述温度数据采集仪分别与所述热电偶、所述主控装置连接，用于读取并显示所述热电偶采集的温度数据，且将所述温度数据传输至所述主控装置。

4.根据权利要求2所述的移动式太阳辐射热效应试验系统，其特征在于，所述光辐照度数据采集仪通过RS232、RS485、USB中的任意一种与所述主控装置有线连接。

5.根据权利要求3所述的移动式太阳辐射热效应试验系统，其特征在于，所述温度数据采集仪通过RS232、RS485、USB的任意一种与所述主控装置有线连接。

6.根据权利要求1所述的移动式太阳辐射热效应试验系统，其特征在于，所述主控装置还用于依据所述第一报警信息和所述第二报警信息进行显示。

7.根据权利要求1所述的移动式太阳辐射热效应试验系统，其特征在于，所述整车红外加热系统包括红外辐射灯、红外加热控制柜以及红外加热温度热电偶；

所述红外辐射灯用于向所述试验样品发射红外光；

所述红外加热控制柜与所述红外辐射灯连接，用于控制所述红外辐射灯发射红外光的光辐照度；

所述红外加热温度热电偶设置在所述试验样品上，用于检测所述试验样品的温度，且与所述红外加热控制柜连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的移动式太阳辐射热效应试验系统，其特征在于，所述PLC报警装置为8051单片机。