CN113552056A - 一种湿热海洋环境模拟设备及其辐照强度预测方法 - Google Patents

一种湿热海洋环境模拟设备及其辐照强度预测方法 Download PDF

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CN113552056A CN202111089762.XA CN202111089762A CN113552056A CN 113552056 A CN113552056 A CN 113552056A CN 202111089762 A CN202111089762 A CN 202111089762A CN 113552056 A CN113552056 A CN 113552056A
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Abstract

本发明公开了一种湿热海洋环境模拟设备及其辐照强度预测方法，本发明能够为受测电器设备同时协同加载包含电压、电流、温湿度、盐雾、紫外辐照的工作环境因素，准确模拟出受测电器设备在湿热海洋环境下工作运行的状态，以提高对受测电器设备进行材料腐蚀与老化等试验的精确度。本发明的辐照强度预测方法，能够预测在不同的温湿度和盐雾浓度对紫外光辐照衰减的影响下，受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度，以在进行材料腐蚀与老化等试验时能够准确获取受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度；并且，本发明通过相应增强或减弱各支紫外荧光灯管的发光强度，能够使得受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度调整到目标紫外辐照强度。

Description

一种湿热海洋环境模拟设备及其辐照强度预测方法
技术领域
本发明涉及材料腐蚀与老化设备，具体的说是一种湿热海洋环境模拟设备及其辐照强度预测方法。
背景技术
在湿热海洋环境下，电器设备运行环境复杂，高温、高湿、高辐照、高盐雾条件导致电器产品提前失效问题一直存在甚至日益严重。而现有室内环境模拟试验设备加载的环境因素单一，无法准确模拟海洋大气环境中多种环境因素对电器设备腐蚀老化影响的问题。因此设计开发模拟湿热海洋环境的多因素耦合设备，可以实现电压、电流、温湿度、盐雾、紫外辐照等多因素协同加载，显得十分重要。而设计开发可同时加载以上环境因素的设备，需要解答不同温湿度和盐雾浓度对紫外光辐照强度的影响机制问题，当试验箱内存在盐雾时，启动紫外光源后，紫外光辐照会因主试验箱体内盐雾液滴的存在而发生散射、反射、吸收、透射等现象，进而导致内部空间各位置辐照强度不同程度的小于光源发射处的辐照强度。
因此基于设备主试验箱内部盐雾状态建立三维空间辐照强度预测模型显得十分必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是：提供一种湿热海洋环境模拟设备。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种湿热海洋环境模拟设备，其特征在于，包括：干盐雾发生装置、加湿器、盐雾生成室、主试验箱和温湿度调节系统；
所述干盐雾发生装置能够将微纳级氯化钠干盐颗粒送入所述盐雾生成室内，所述加湿器能够将湿空气送入所述盐雾生成室内，所述盐雾生成室内安装有离心风机，该离心风机的出风口连通所述主试验箱的进气孔，所述进气孔位于主试验箱的侧壁上部位置；其中，所述干盐雾发生装置优选为具有以下功能的现有设备：能够先将普通粒径的氯化钠盐粒进行多次反复碾磨，再通过滤网筛选得到微米级别至纳米级别的微纳级氯化钠干盐颗粒，最后通过鼓风机将微纳级氯化钠干盐颗粒送出。
所述主试验箱的内部安装有多支紫外荧光灯管和用于为受测电器设备供电的电源接口，各支紫外荧光灯管位于所述主试验箱的侧壁上部位置，各支紫外荧光灯管相互平行布置，且各支紫外荧光灯管的共面平行于所述主试验箱的底面；其中，应避免所述紫外荧光灯管对进气孔造成遮挡，所述紫外荧光灯管优选型号为UVA-340nm的紫外荧光灯。
所述温湿度调节系统能够监测并调控所述主试验箱内的空气温湿度。
从而，本发明的湿热海洋环境模拟设备的使用方式如下：
首先，将受测电器设备放置在主试验箱的底面上并连接电源接口，启动受测电器设备，使其在主试验箱内运行；
其次，干盐雾发生装置和加湿器分别向盐雾生成室按预定比例送入一定量的微纳级氯化钠干盐颗粒和湿空气，以在盐雾生成室中混合得到预期浓度的盐雾气溶胶；
然后，离心风机将盐雾生成室内的盐雾气溶胶通过进气孔导入主试验箱内，等待一段时间后，盐雾气溶胶在热力学定律的作用下缓慢扩散充满整个主试验箱的内部空间，以形成相对均匀分布的盐雾液滴层，该盐雾液滴层的每一滴盐雾液滴都是由所示微纳级氯化钠干盐颗粒潮解形成；
最后，通过调节各支紫外荧光灯管的发光强度，使得所述受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度调整到试验所需的目标紫外辐照强度，即能够为受测电器设备同时协同加载包含电压、电流、温湿度、盐雾、紫外辐照的工作环境因素，准确模拟出受测电器设备在湿热海洋环境下工作运行的状态，以提高对受测电器设备进行材料腐蚀与老化等试验的精确度。
作为本发明的优选实施方式：所述湿热海洋环境模拟设备还包括安装在所述主试验箱内的两部盐雾浓度监测仪、激光颗粒物传感器、用于检测平行定向紫外光的第一光强传感器和用于检测散射紫外光的第二光强传感器；所述两部盐雾浓度监测仪分别位于所述主试验箱的侧壁顶部位置和侧壁底部位置；所述激光颗粒物传感器位于所述进气孔的旁侧位置；所述第一光强传感器和第二光强传感器均安装在所述主试验箱的顶面，且所述第一光强传感器和第二光强传感器与各支紫外荧光灯管的共面之间的距离均在3cm以内。
优选的：所述湿热海洋环境模拟设备还包括电控柜，该电控柜分别与所述干盐雾发生装置、加湿器、温湿度调节系统、离心风机、紫外荧光灯管、盐雾浓度监测仪、激光颗粒物传感器、第一光强传感器和第二光强传感器电性连接，以能够控制湿热海洋环境模拟设备工作，并能够用于运行下述辐照强度预测方法。
优选的：所述盐雾生成室和主试验箱设有能够开合的密封门，以便于放置受测电器设备以及进行清洁。
优选的：所述主试验箱的底部设有抽风口和排水口，以用于沉降盐溶液的排出。
本发明所要解决的技术问题之二是：提供一种湿热海洋环境模拟设备的辐照强度预测方法。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种湿热海洋环境模拟设备的辐照强度预测方法，其特征在于：基于所述湿热海洋环境模拟设备实施，包括：
步骤S1、在所述两部盐雾浓度监测仪测得的盐雾浓度值差距在10%以内后，表示所述主试验箱的内部空间已形成相对均匀分布的盐雾液滴层，通过所述温湿度调节系统测得所述主试验箱内的空气温度T(℃)和相对湿度RH(%)；通过所述激光颗粒物传感器测得其感应范围内的盐雾液滴尺寸分布数据，该盐雾液滴尺寸分布数据包括：所述感应范围内所存在的半径在第
Figure 120738DEST_PATH_IMAGE001
个盐雾液滴半径范围以内的盐雾液滴的数量
Figure 115108DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 755168DEST_PATH_IMAGE003
，K为正整数，其中，盐雾液滴半径范围数量K以及每一个盐雾液滴半径范围的范围取值，均由所采用的激光颗粒物传感器的型号决定；通过所述第一光强传感器测得平行紫外光强度
Figure 585720DEST_PATH_IMAGE004
，通过所述第二光强传感器测得散射紫外光强度
Figure 218696DEST_PATH_IMAGE005
；
步骤S2、根据热力学定律，盐类水解产生的电解液浓度及液滴尺寸会在温湿度的影响下发生改变并具有以下特征：
其一，潮解形成的微液滴以盐结晶为起点，形成的液滴半径(液膜量)主要取决于相对湿度与盐微粒质量；
其二，潮解形成的盐溶液浓度随相对湿度升高而降低，成线性关系；
基于上述两个特征，可以进行转化计算，包括：
步骤S2-1、基于盐的热力学特性，通过以下公式，计算盐雾液滴在所述空气温度T和相对湿度RH下占据所述主试验箱内部空间的体积分数
Figure 818304DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 426003DEST_PATH_IMAGE007
式中，
Figure 933733DEST_PATH_IMAGE008
为所述盐雾液滴的浓度(kmol・m-3)，
Figure 917869DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 824514DEST_PATH_IMAGE010
；
式中，
Figure 603114DEST_PATH_IMAGE011
为氯化钠饱和潮解相对湿度(%)；
Figure 408259DEST_PATH_IMAGE012
；
式中，
Figure 930507DEST_PATH_IMAGE013
为所述两部盐雾浓度监测仪所测得盐雾浓度值的平均值(ug/m3)，
Figure 488397DEST_PATH_IMAGE014
为NaCl的摩尔质量58.5g/mol；
步骤S2-2、根据所述激光颗粒物传感器测得的盐雾液滴尺寸分布数据，计算得到盐雾液滴平均半径
Figure 437898DEST_PATH_IMAGE015
：
Figure 402443DEST_PATH_IMAGE016
；
式中，
Figure 977650DEST_PATH_IMAGE017
为第
Figure 937515DEST_PATH_IMAGE018
个盐雾液滴半径范围的中值；
例如：某型号的激光颗粒物传感器能够检测到的盐雾液滴半径范围有K=3个，依次为0.1~1
Figure 57918DEST_PATH_IMAGE019
、1~2
Figure 775338DEST_PATH_IMAGE019
和2~5
Figure 174744DEST_PATH_IMAGE019
，也即该三个盐雾液滴半径范围的中值
Figure 395641DEST_PATH_IMAGE020
依次为0.55
Figure 952524DEST_PATH_IMAGE019
、1.5
Figure 485137DEST_PATH_IMAGE019
和3.5
Figure 402146DEST_PATH_IMAGE019
，该激光颗粒物传感器在步骤S1测得该三个盐雾液滴半径范围对应的盐雾液滴数量
Figure 274287DEST_PATH_IMAGE021
依次为100个、50个和30个，则可以计算得到盐雾液滴平均半径
Figure 2071DEST_PATH_IMAGE022
。
步骤S3、基于米氏散射理论与辐射传输方程，计算受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 225242DEST_PATH_IMAGE023
，其中，所述受测电器设备放置在所述主试验箱的底面上，包括：
步骤S3-1、计算透射散射系数
Figure 680363DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 672590DEST_PATH_IMAGE025
；
式中，
Figure 571276DEST_PATH_IMAGE026
表示散射传输效率因子，当
Figure 16164DEST_PATH_IMAGE027
时，
Figure 274976DEST_PATH_IMAGE028
，当
Figure 590551DEST_PATH_IMAGE029
时，
Figure 115597DEST_PATH_IMAGE030
，当
Figure 782202DEST_PATH_IMAGE031
时，
Figure 329858DEST_PATH_IMAGE032
，当
Figure 545945DEST_PATH_IMAGE033
时，
Figure 520854DEST_PATH_IMAGE034
；
其中，步骤S3-1的计算基于以下思路：
当辐照穿过盐雾液滴层时主要发生吸收和穿透现象，在整个过程中，因为盐雾粒子之间的距离远大于其直径，平均直径在1~25
Figure 205913DEST_PATH_IMAGE035
左右，盐雾液滴对辐照的散射作用相互独立，即独立散射理论适用，在单尺寸液滴分散体系中，吸收系数为
Figure 275369DEST_PATH_IMAGE036
和透射散射系数
Figure 96695DEST_PATH_IMAGE037
可用以下公式计算：
Figure 508084DEST_PATH_IMAGE038
；
Figure 414861DEST_PATH_IMAGE039
；
其中，
Figure 553587DEST_PATH_IMAGE040
为盐雾液滴的体积分数；
Figure 494998DEST_PATH_IMAGE041
为液滴半径，当液滴半径
Figure 811710DEST_PATH_IMAGE041
大小不一时，可用盐雾液滴平均半径
Figure 205782DEST_PATH_IMAGE042
代替；无量纲量
Figure 145269DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 206766DEST_PATH_IMAGE044
分别为吸收效率因子和散射传输效率因子，通过米氏散射(Mie scattering)理论计算所得，对固定尺寸的盐雾液滴，这两个值是随波长变化的函数；
在紫外波段
Figure 959959DEST_PATH_IMAGE045
，液滴的衍射参数
Figure 841327DEST_PATH_IMAGE046
时，与散射传输效率因子
Figure 321856DEST_PATH_IMAGE047
相比，吸收效率因子
Figure 972280DEST_PATH_IMAGE048
非常小，液滴对紫外光的吸收非常弱，吸收系数
Figure 896374DEST_PATH_IMAGE049
非常小，可以忽略不计；
在紫外光波段
Figure 265038DEST_PATH_IMAGE050
，当液滴很细小时，如液滴
Figure 549258DEST_PATH_IMAGE051
时，散射传输效率因子
Figure 54188DEST_PATH_IMAGE052
的取值按照米氏散射（Mie scattering）理论计算得到，取值范围在0.365~0.37；当液滴
Figure 352446DEST_PATH_IMAGE053
时，散射传输效率因子可以近似看作常数
Figure 457674DEST_PATH_IMAGE054
。
步骤S3-2、按照以下公式，计算所述受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 296317DEST_PATH_IMAGE055
：
Figure 921333DEST_PATH_IMAGE056
；
式中，
Figure 187230DEST_PATH_IMAGE057
和
Figure 720367DEST_PATH_IMAGE058
分别表示各支紫外荧光灯管产生的平行定向紫外光和散射紫外光在经过盐雾液滴层后作用于所述目标位置上的辐照强度；
盐雾液滴对紫外光的吸收系数
Figure 362700DEST_PATH_IMAGE059
很小，可忽略，在均匀盐雾介质层的情况下，利用辐射传输方程得到
Figure 842223DEST_PATH_IMAGE060
和
Figure 528288DEST_PATH_IMAGE061
：
Figure 93262DEST_PATH_IMAGE062
；
Figure 8128DEST_PATH_IMAGE063
；
Figure 607737DEST_PATH_IMAGE064
；
Figure 464703DEST_PATH_IMAGE065
；
式中，
Figure 516973DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 235530DEST_PATH_IMAGE067
分别为定向半球形透光率和半球形扩散透光率，
Figure 689645DEST_PATH_IMAGE068
为平行紫外光对盐雾液滴层的入射角，
Figure 983092DEST_PATH_IMAGE068
取值为0°，
Figure 522658DEST_PATH_IMAGE069
为入射角
Figure 44906DEST_PATH_IMAGE068
的余弦值，
Figure 353528DEST_PATH_IMAGE070
为盐雾液滴层的总光学厚度，d为所述受测电器设备的目标位置与各支紫外荧光灯管的共面之间的距离，也即平行紫外光穿过盐雾液滴层到达目标位置的盐雾液滴层厚度，该距离d可以通过量尺、刻在主试验箱上的刻度等方式测量得到，
Figure 752630DEST_PATH_IMAGE071
表示消光系数，
Figure 513912DEST_PATH_IMAGE073
为中间参数。
如图3所示，为四组实测数据，分别表示在距离d为0.2m、0.4m、0.6m、0.7m的情况下，紫外光穿过不同盐雾液滴平均半径
Figure 839851DEST_PATH_IMAGE074
的盐雾液滴层后，在受测电器设备的目标位置产生的紫外辐照强度
Figure 252247DEST_PATH_IMAGE075
。
优选的：所述辐照强度预测方法还包括：
步骤S4、依据步骤S3计算得到的紫外辐照强度
Figure 372650DEST_PATH_IMAGE076
与目标紫外辐照强度的差距，通过相应增强或减弱各支所述紫外荧光灯管的发光强度，使得所述受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 886808DEST_PATH_IMAGE077
调整到所述目标紫外辐照强度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明的湿热海洋环境模拟设备，能够为受测电器设备同时协同加载包含电压、电流、温湿度、盐雾、紫外辐照的工作环境因素，准确模拟出受测电器设备在湿热海洋环境下工作运行的状态，以提高对受测电器设备进行材料腐蚀与老化等试验的精确度。
第二，本发明的辐照强度预测方法，能够预测在不同的温湿度和盐雾浓度对紫外光辐照衰减的影响下，受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度，以在进行材料腐蚀与老化等试验时能够准确获取受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 750859DEST_PATH_IMAGE078
；并且，本发明依据计算得到的紫外辐照强度
Figure 17761DEST_PATH_IMAGE078
与目标紫外辐照强度的差距，通过相应增强或减弱各支紫外荧光灯管的发光强度，能够使得受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 574644DEST_PATH_IMAGE078
调整到目标紫外辐照强度，以便于材料腐蚀与老化等试验的开展。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明的湿热海洋环境模拟设备的结构示意图；
图2为图1带有透视效果的右视图；
图3为本发明的四组实测数据的盐雾液滴平均半径
Figure 310519DEST_PATH_IMAGE042
、紫外辐照强度
Figure 712681DEST_PATH_IMAGE078
示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本发明的发明构思，但本发明权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明之发明构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
如图1和图2所示，本发明公开的是一种湿热海洋环境模拟设备，包括：干盐雾发生装置1、加湿器2、盐雾生成室3、主试验箱4和温湿度调节系统5；
所述干盐雾发生装置1能够将微纳级氯化钠干盐颗粒送入所述盐雾生成室3内，所述加湿器2能够将湿空气送入所述盐雾生成室3内，所述盐雾生成室3内安装有离心风机6，该离心风机6的出风口连通所述主试验箱4的进气孔4a，所述进气孔4a位于主试验箱4的侧壁上部位置；其中，所述干盐雾发生装置1优选为具有以下功能的现有设备：能够先将普通粒径的氯化钠盐粒进行多次反复碾磨，再通过滤网筛选得到微米级别至纳米级别的微纳级氯化钠干盐颗粒，最后通过鼓风机将微纳级氯化钠干盐颗粒送出。
所述主试验箱4的内部安装有多支紫外荧光灯管7和用于为受测电器设备供电的电源接口，各支紫外荧光灯管7位于所述主试验箱4的侧壁上部位置，各支紫外荧光灯管7相互平行布置，且各支紫外荧光灯管7的共面平行于所述主试验箱4的底面4b；其中，应避免所述紫外荧光灯管7对进气孔4a造成遮挡，所述紫外荧光灯管7优选型号为UVA-340nm的紫外荧光灯。
所述温湿度调节系统5能够监测并调控所述主试验箱4内的空气温湿度。
从而，本发明的湿热海洋环境模拟设备的使用方式如下：
首先，将受测电器设备放置在主试验箱4的底面4b上并连接电源接口，启动受测电器设备，使其在主试验箱4内运行；
其次，干盐雾发生装置1和加湿器2分别向盐雾生成室3按预定比例送入一定量的微纳级氯化钠干盐颗粒和湿空气，以在盐雾生成室3中混合得到预期浓度的盐雾气溶胶；
然后，离心风机6将盐雾生成室3内的盐雾气溶胶通过进气孔4a导入主试验箱4内，等待一段时间后，盐雾气溶胶在热力学定律的作用下缓慢扩散充满整个主试验箱4的内部空间，以形成相对均匀分布的盐雾液滴层，该盐雾液滴层的每一滴盐雾液滴都是由所示微纳级氯化钠干盐颗粒潮解形成；
最后，通过调节各支紫外荧光灯管7的发光强度，使得所述受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度调整到试验所需的目标紫外辐照强度，即能够为受测电器设备同时协同加载包含电压、电流、温湿度、盐雾、紫外辐照的工作环境因素，准确模拟出受测电器设备在湿热海洋环境下工作运行的状态，以提高对受测电器设备进行材料腐蚀与老化等试验的精确度。
实施例二
在上述实施例一的基础上，本实施例二还采用了以下优选的实施方式：
所述湿热海洋环境模拟设备还包括安装在所述主试验箱4内的两部盐雾浓度监测仪8、激光颗粒物传感器9、用于检测平行定向紫外光的第一光强传感器10和用于检测散射紫外光的第二光强传感器11；所述两部盐雾浓度监测仪8分别位于所述主试验箱4的侧壁顶部位置和侧壁底部位置；所述激光颗粒物传感器9位于所述进气孔4a的旁侧位置；所述第一光强传感器10和第二光强传感器11均安装在所述主试验箱4的顶面4c，且所述第一光强传感器10和第二光强传感器11与各支紫外荧光灯管7的共面之间的距离均在3cm以内。
以上为本实施例二的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：
优选的：所述湿热海洋环境模拟设备还包括电控柜12，该电控柜12分别与所述干盐雾发生装置1、加湿器2、温湿度调节系统5、离心风机6、紫外荧光灯管7、盐雾浓度监测仪8、激光颗粒物传感器9、第一光强传感器10和第二光强传感器11电性连接，以能够控制湿热海洋环境模拟设备工作，并能够用于运行下述辐照强度预测方法。
优选的：所述盐雾生成室3和主试验箱4设有能够开合的密封门13，以便于放置受测电器设备以及进行清洁。
优选的：所述主试验箱4的底部设有抽风口和排水口，以用于沉降盐溶液的排出。
实施例三
本发明实施例三公开了一种湿热海洋环境模拟设备的辐照强度预测方法，基于实施例二所述湿热海洋环境模拟设备实施，包括：
步骤S1、在所述两部盐雾浓度监测仪8测得的盐雾浓度值差距在10%以内后，表示所述主试验箱4的内部空间已形成相对均匀分布的盐雾液滴层，通过所述温湿度调节系统5测得所述主试验箱4内的空气温度T(℃)和相对湿度RH(%)；通过所述激光颗粒物传感器9测得其感应范围内的盐雾液滴尺寸分布数据，该盐雾液滴尺寸分布数据包括：所述感应范围内所存在的半径在第
Figure 99669DEST_PATH_IMAGE079
个盐雾液滴半径范围以内的盐雾液滴的数量
Figure 827454DEST_PATH_IMAGE080
，
Figure 785045DEST_PATH_IMAGE081
，K为正整数，其中，盐雾液滴半径范围数量K以及每一个盐雾液滴半径范围的范围取值，均由所采用的激光颗粒物传感器9的型号决定；通过所述第一光强传感器10测得平行紫外光强度
Figure 256478DEST_PATH_IMAGE082
，通过所述第二光强传感器11测得散射紫外光强度
Figure 500902DEST_PATH_IMAGE082
；
步骤S2、根据热力学定律，盐类水解产生的电解液浓度及液滴尺寸会在温湿度的影响下发生改变并具有以下特征：
其一，潮解形成的微液滴以盐结晶为起点，形成的液滴半径(液膜量)主要取决于相对湿度与盐微粒质量；
其二，潮解形成的盐溶液浓度随相对湿度升高而降低，成线性关系；
基于上述两个特征，可以进行转化计算，包括：
步骤S2-1、基于盐的热力学特性，通过以下公式，计算盐雾液滴在所述空气温度T和相对湿度RH下占据所述主试验箱4内部空间的体积分数
Figure 134009DEST_PATH_IMAGE083
：
Figure 844476DEST_PATH_IMAGE084
；
式中，
Figure 854020DEST_PATH_IMAGE085
为所述盐雾液滴的浓度(kmol・m-3)，
Figure 950021DEST_PATH_IMAGE086
；
Figure 19608DEST_PATH_IMAGE087
；
式中，
Figure 951792DEST_PATH_IMAGE088
为氯化钠饱和潮解相对湿度(%)；
Figure 30607DEST_PATH_IMAGE089
；
式中，
Figure 246693DEST_PATH_IMAGE090
为所述两部盐雾浓度监测仪8所测得盐雾浓度值的平均值(ug/m3)，
Figure 221602DEST_PATH_IMAGE091
为NaCl的摩尔质量58.5g/mol；
步骤S2-2、根据所述激光颗粒物传感器9测得的盐雾液滴尺寸分布数据，计算得到盐雾液滴平均半径
Figure 906662DEST_PATH_IMAGE092
：
Figure 258008DEST_PATH_IMAGE093
；
式中，
Figure 328602DEST_PATH_IMAGE094
为第
Figure 474412DEST_PATH_IMAGE095
个盐雾液滴半径范围的中值；
例如：某型号的激光颗粒物传感器9能够检测到的盐雾液滴半径范围有K=3个，依次为0.1~1
Figure 381188DEST_PATH_IMAGE096
、1~2
Figure 536226DEST_PATH_IMAGE096
和2~5
Figure 458396DEST_PATH_IMAGE096
，也即该三个盐雾液滴半径范围的中值
Figure 40687DEST_PATH_IMAGE097
依次为0.55
Figure 434759DEST_PATH_IMAGE096
、1.5
Figure 127909DEST_PATH_IMAGE096
和3.5
Figure 173094DEST_PATH_IMAGE096
，该激光颗粒物传感器9在步骤S1测得该三个盐雾液滴半径范围对应的盐雾液滴数量
Figure 926286DEST_PATH_IMAGE098
依次为100个、50个和30个，则可以计算得到盐雾液滴平均半径
Figure 542075DEST_PATH_IMAGE099
。
步骤S3、基于米氏散射理论与辐射传输方程，计算受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 38916DEST_PATH_IMAGE078
，其中，所述受测电器设备放置在所述主试验箱4的底面4b上，包括：
步骤S3-1、计算透射散射系数
Figure 938608DEST_PATH_IMAGE100
：
Figure 862701DEST_PATH_IMAGE101
；
式中，
Figure 434628DEST_PATH_IMAGE102
表示散射传输效率因子，当
Figure 718848DEST_PATH_IMAGE103
时，
Figure 223778DEST_PATH_IMAGE104
，当
Figure 318773DEST_PATH_IMAGE105
时，
Figure 909155DEST_PATH_IMAGE106
，当
Figure 265574DEST_PATH_IMAGE107
时，
Figure 890591DEST_PATH_IMAGE108
， 当
Figure 890908DEST_PATH_IMAGE109
时，
Figure 968585DEST_PATH_IMAGE110
；
其中，步骤S3-1的计算基于以下思路：
当辐照穿过盐雾液滴层时主要发生吸收和穿透现象，在整个过程中，因为盐雾粒子之间的距离远大于其直径，平均直径在1~25
Figure 594607DEST_PATH_IMAGE111
左右，盐雾液滴对辐照的散射作用相互独立，即独立散射理论适用，在单尺寸液滴分散体系中，吸收系数为
Figure 74130DEST_PATH_IMAGE059
和透射散射系数
Figure 776507DEST_PATH_IMAGE112
可用以下公式计算：
Figure 341481DEST_PATH_IMAGE113
；
Figure 771194DEST_PATH_IMAGE114
；
其中，
Figure 370802DEST_PATH_IMAGE115
为盐雾液滴的体积分数；a为液滴半径，当液滴半径a大小不一时，可用盐雾液滴平均半径
Figure 978501DEST_PATH_IMAGE116
代替；无量纲量
Figure 765192DEST_PATH_IMAGE117
和
Figure 998596DEST_PATH_IMAGE118
分别为吸收效率因子和散射传输效率因子，通过米氏散射(Mie scattering)理论计算所得，对固定尺寸的盐雾液滴，这两个值是随波长变化的函数；
在紫外波段
Figure 452711DEST_PATH_IMAGE119
，液滴的衍射参数
Figure 231311DEST_PATH_IMAGE120
时，与散射传输效率因子
Figure 505297DEST_PATH_IMAGE121
相比，吸收效率因子
Figure 297321DEST_PATH_IMAGE122
非常小，液滴对紫外光的吸收非常弱，吸收系数
Figure 605943DEST_PATH_IMAGE123
非常小，可以忽略不计；
在紫外光波段
Figure 555444DEST_PATH_IMAGE124
，当液滴很细小时，如液滴
Figure 582306DEST_PATH_IMAGE125
时，散射传输效率因子
Figure 891933DEST_PATH_IMAGE126
的取值按照米氏散射Mie scattering理论计算得到，取值范围在0.365~0.37；当液滴
Figure 523903DEST_PATH_IMAGE127
时，散射传输效率因子可以近似看作常数
Figure 644306DEST_PATH_IMAGE128
。
步骤S3-2、按照以下公式，计算所述受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 142152DEST_PATH_IMAGE129
：
Figure 271782DEST_PATH_IMAGE130
；
式中，
Figure 289417DEST_PATH_IMAGE131
分别表示各支紫外荧光灯管7产生的平行定向紫外光和散射紫外光在经过盐雾液滴层后作用于所述目标位置上的辐照强度；
盐雾液滴对紫外光的吸收系数
Figure 846300DEST_PATH_IMAGE132
很小，可忽略，在均匀盐雾介质层的情况下，利用辐射传输方程得到
Figure 831442DEST_PATH_IMAGE133
和
Figure 499184DEST_PATH_IMAGE134
：
Figure 371325DEST_PATH_IMAGE135
；
Figure 833531DEST_PATH_IMAGE136
；
Figure 574478DEST_PATH_IMAGE137
；
Figure 45911DEST_PATH_IMAGE138
；
式中，
Figure 772558DEST_PATH_IMAGE139
和
Figure 405665DEST_PATH_IMAGE140
分别为定向半球形透光率和半球形扩散透光率，
Figure 365399DEST_PATH_IMAGE141
为平行紫外光对盐雾液滴层的入射角，
Figure 374944DEST_PATH_IMAGE141
取值为0°，
Figure 221677DEST_PATH_IMAGE142
为入射角
Figure 291264DEST_PATH_IMAGE141
的余弦值，
Figure 472716DEST_PATH_IMAGE143
为盐雾液滴层的总光学厚度，d为所述受测电器设备的目标位置与各支紫外荧光灯管7的共面之间的距离，也即平行紫外光穿过盐雾液滴层到达目标位置的盐雾液滴层厚度，该距离d可以通过量尺、刻在主试验箱4上的刻度等方式测量得到，
Figure 285951DEST_PATH_IMAGE144
表示消光系数，
Figure 987191DEST_PATH_IMAGE073
为中间参数。
如图3所示，为四组实测数据，分别表示在距离d为0.2m、0.4m、0.6m、0.7m的情况下，紫外光穿过不同盐雾液滴平均半径
Figure 227679DEST_PATH_IMAGE145
的盐雾液滴层后，在受测电器设备的目标位置产生的紫外辐照强度
Figure 896427DEST_PATH_IMAGE146
。
以上为本实施例三的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：
优选的：所述辐照强度预测方法还包括：
步骤S4、依据步骤S3计算得到的紫外辐照强度
Figure 247774DEST_PATH_IMAGE146
与目标紫外辐照强度的差距，通过相应增强或减弱各支所述紫外荧光灯管7的发光强度，使得所述受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 69099DEST_PATH_IMAGE146
调整到所述目标紫外辐照强度。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种湿热海洋环境模拟设备，其特征在于，包括：干盐雾发生装置（1）、加湿器（2）、盐雾生成室（3）、主试验箱（4）和温湿度调节系统（5）；
所述干盐雾发生装置（1）能够将微纳级氯化钠干盐颗粒送入所述盐雾生成室（3）内，所述加湿器（2）能够将湿空气送入所述盐雾生成室（3）内，所述盐雾生成室（3）内安装有离心风机（6），该离心风机（6）的出风口连通所述主试验箱（4）的进气孔（4a），所述进气孔（4a）位于主试验箱（4）的侧壁上部位置；
所述主试验箱（4）的内部安装有多支紫外荧光灯管（7）和用于为受测电器设备供电的电源接口，各支紫外荧光灯管（7）位于所述主试验箱（4）的侧壁上部位置，各支紫外荧光灯管（7）相互平行布置，且各支紫外荧光灯管（7）的共面平行于所述主试验箱（4）的底面（4b）；
所述温湿度调节系统（5）能够监测并调控所述主试验箱（4）内的空气温湿度。
2.根据权利要求1所述湿热海洋环境模拟设备，其特征在于：所述湿热海洋环境模拟设备还包括安装在所述主试验箱（4）内的两部盐雾浓度监测仪（8）、激光颗粒物传感器（9）、用于检测平行定向紫外光的第一光强传感器（10）和用于检测散射紫外光的第二光强传感器（11）；所述两部盐雾浓度监测仪（8）分别位于所述主试验箱（4）的侧壁顶部位置和侧壁底部位置；所述激光颗粒物传感器（9）位于所述进气孔（4a）的旁侧位置；所述第一光强传感器（10）和第二光强传感器（11）均安装在所述主试验箱（4）的顶面（4c），且所述第一光强传感器（10）和第二光强传感器（11）与各支紫外荧光灯管（7）的共面之间的距离均在3cm以内。
3.根据权利要求2所述湿热海洋环境模拟设备，其特征在于：所述湿热海洋环境模拟设备还包括电控柜（12），该电控柜（12）分别与所述干盐雾发生装置（1）、加湿器（2）、温湿度调节系统（5）、离心风机（6）、紫外荧光灯管（7）、盐雾浓度监测仪（8）、激光颗粒物传感器（9）、第一光强传感器（10）和第二光强传感器（11）电性连接。
4.根据权利要求3所述湿热海洋环境模拟设备，其特征在于：所述盐雾生成室（3）和主试验箱（4）设有能够开合的密封门（13）。
5.根据权利要求2所述湿热海洋环境模拟设备，其特征在于：所述主试验箱（4）的底部设有抽风口和排水口。
6.一种湿热海洋环境模拟设备的辐照强度预测方法，其特征在于：基于权利要求2至5任意一项所述湿热海洋环境模拟设备实施，包括：
步骤S1、在所述两部盐雾浓度监测仪（8）测得的盐雾浓度值差距在10%以内后，通过所述温湿度调节系统（5）测得所述主试验箱（4）内的空气温度T和相对湿度RH；通过所述激光颗粒物传感器（9）测得其感应范围内的盐雾液滴尺寸分布数据，该盐雾液滴尺寸分布数据包括：所述感应范围内所存在的半径在第
Figure 936398DEST_PATH_IMAGE001
个盐雾液滴半径范围以内的盐雾液滴的数量
Figure 322380DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 23488DEST_PATH_IMAGE003
，K为正整数；通过所述第一光强传感器（10）测得平行紫外光强度
Figure 887539DEST_PATH_IMAGE004
，通过所述第二光强传感器（11）测得散射紫外光强度
Figure 170753DEST_PATH_IMAGE005
；
步骤S2、进行转化计算，包括：
步骤S2-1、通过以下公式，计算盐雾液滴在所述空气温度T和相对湿度RH下占据所述主试验箱（4）内部空间的体积分数
Figure 727636DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 712779DEST_PATH_IMAGE007
；
式中，
Figure 583783DEST_PATH_IMAGE008
为所述盐雾液滴的浓度，
Figure 721503DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 430046DEST_PATH_IMAGE010
；
式中，
Figure 918796DEST_PATH_IMAGE011
为氯化钠饱和潮解相对湿度；
Figure 124650DEST_PATH_IMAGE012
；
式中，
Figure 116877DEST_PATH_IMAGE013
为所述两部盐雾浓度监测仪（8）所测得盐雾浓度值的平均值，
Figure 468092DEST_PATH_IMAGE014
为NaCl的摩尔质量58.5g/mol；
步骤S2-2、根据所述激光颗粒物传感器（9）测得的盐雾液滴尺寸分布数据，计算得到盐雾液滴平均半径
Figure 178559DEST_PATH_IMAGE015
：
Figure 922524DEST_PATH_IMAGE016
；
式中，
Figure 284105DEST_PATH_IMAGE017
为第
Figure 88112DEST_PATH_IMAGE018
个盐雾液滴半径范围的中值；
步骤S3、计算受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 285876DEST_PATH_IMAGE019
，其中，所述受测电器设备放置在所述主试验箱（4）的底面（4b）上，包括：
步骤S3-1、计算透射散射系数
Figure 99111DEST_PATH_IMAGE020
：
Figure 315197DEST_PATH_IMAGE021
；
式中，
Figure 555686DEST_PATH_IMAGE022
表示散射传输效率因子，当
Figure 975166DEST_PATH_IMAGE023
时，
Figure 326513DEST_PATH_IMAGE024
，当
Figure 400036DEST_PATH_IMAGE025
时，
Figure 545846DEST_PATH_IMAGE026
，当
Figure 452622DEST_PATH_IMAGE027
时，
Figure 342081DEST_PATH_IMAGE028
， 当
Figure 532760DEST_PATH_IMAGE029
时，
Figure 115051DEST_PATH_IMAGE030
；
步骤S3-2、按照以下公式，计算所述受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 509123DEST_PATH_IMAGE031
：
Figure 202272DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure 981878DEST_PATH_IMAGE033
；
Figure 735071DEST_PATH_IMAGE034
；
Figure 616439DEST_PATH_IMAGE035
；
Figure 113280DEST_PATH_IMAGE036
；
式中，
Figure 12971DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 671486DEST_PATH_IMAGE038
分别为定向半球形透光率和半球形扩散透光率，
Figure 305729DEST_PATH_IMAGE039
为平行紫外光对盐雾液滴层的入射角，
Figure 340682DEST_PATH_IMAGE039
取值为0°，
Figure 560792DEST_PATH_IMAGE040
为入射角
Figure 186945DEST_PATH_IMAGE039
的余弦值，
Figure 42906DEST_PATH_IMAGE041
为盐雾液滴层的总光学厚度，d为所述受测电器设备的目标位置与各支紫外荧光灯管（7）的共面之间的距离，
Figure 334079DEST_PATH_IMAGE042
表示消光系数，
Figure 490253DEST_PATH_IMAGE044
为中间参数。
7.根据权利要求6所述湿热海洋环境模拟设备的辐照强度预测方法，其特征在于：所述辐照强度预测方法还包括：
步骤S4、依据步骤S3计算得到的紫外辐照强度
Figure 959412DEST_PATH_IMAGE031
与目标紫外辐照强度的差距，通过相应增强或减弱各支所述紫外荧光灯管（7）的发光强度，使得所述受测电器设备的目标位置受到的紫外辐照强度
Figure 37089DEST_PATH_IMAGE031
调整到所述目标紫外辐照强度。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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