CN1624453A

CN1624453A - 用于表征材料的风化交互作用的方法和设备

Info

Publication number: CN1624453A
Application number: CNA2004100983199A
Authority: CN
Inventors: 亨利·K·哈德卡斯特尔三世
Original assignee: Atlas Material Testing Technology LLC
Current assignee: Atlas Material Testing Technology GmbH; Atlas Material Testing Technology LLC
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2005-06-08
Also published as: US20050120811A1; AU2004231242A1; JP2005164598A

Abstract

一种用于表征材料的风化交互作用的组件，包括自然加速风化试验设备形成的阵列，所述设备为用于将太阳辐射会聚在所述材料形成的试样上的类型。每个自然加速风化试验设备，包括用于保持试样处于所需温度下所温度控制系统。在所述阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多套组合，且所述试样暴露于不同的太阳辐射强度。

Description

用于表征材料的风化交互作用的方法和设备

发明领域

本发明涉及一种用于在加速的基础上使试样暴露于太阳辐射以及其他风化作用类型的加速风化试验装置，尤其涉及一种表征材料的风化交互作用的方法。

发明背景

外部涂层，比如油漆和涂饰漆，以及塑料和在暴露于太阳辐射和其他风化作用下易于退化的其他部件的生产商，希望知道在使用期间的后续岁月中此类产品的表现如何。然而，这些生产商通常需要在比将所述材料暴露于正常发生条件下的风化作用所需时间短得多的时间内获得结果和数据。因此，已经研制了加速风化试验设备，在更短的时间内加速由于室外暴露而造成的风化作用。结果，生产商不必实际上等5或10年才能确定他们的产品在实际的室外环境5或10年后是否能够坚持下去。

在风化技术中，确定材料的风化交互作用或转换因子是非常重要的。必须将适当的转换因子施加到原始的加速试验结果上，以便提取自然的退化速度，预测在自然的，非加速的条件下材料的风化使用寿命。交互作用的概念是材料必须以基于曝光时间和曝光强度的速度风化。理论上讲，试样在设定时间内在一种曝光强度下的曝光应当导致在一半时间内、两倍所述强度下的曝光获得的风化量。然而，这种理论上的交互作用，在实践中通常不能观察到，且基于此的结论通常不正确。

对于加速所使用的光放大的不同等级，适当的转换因子可能不同。适当的转换因子也可以变化，作为光强度、曝光温度和紫外线光谱功率分布相互作用的复杂函数，所述相互作用对抗或协作。而且，适当的转换因子还可以针对不同的材料，相同漆或塑料的不同配方，生产同一配方所使用的不同工艺条件，原材料的变化或其他变化而不同。由于以上原因，重要的是具有精确地确定材料的风化交互作用或相关因子的方法。

表征材料的风化交互作用的现有技术单纯依靠人工光源，比如氙弧、金属卤化物和荧光源。材料试样在环境受控的腔室中暴露在这些光源下。光源的强度变化，材料试样的退化绘成所述强度的函数。可以通过改变曝光强度变化试样温度进行不同的试验。这些因素没有组合变化，从而了解相互作用。

室内或人工加速风化试验装置的示例在授予Kockott的美国专利US3664188中公开。尽管这种试验装置具有能精确控制辐射强度、温度和湿度的优点，但这种试验装置不能重复被测试样在日常应用中实际暴露的自然太阳光中的实际光谱。本领域的技术人员已经认识到自然太阳光和人工太阳光加速风化试验装置不仅在结构和功能上不同，而且提供了不同的试验数据。

人工光源的光谱功率分布与自然太阳光明显不同。人工光源的非自然光谱与自然光源相比，在退化的光化学上产生差别。因此，使用人工光源来表征强度/时间的关系(或材料的风化交互作用)引入了可能会混淆数据的附加变量。人工光源还需要大量的且费钱的改进，以便更逼真地模拟在自然太阳光中发现的光谱能量分布。所述改进还需要大量的维护和更换，这也在交互作用的表征上引入误差。

室外或自然加速风化试验装置已经用于材料的退化。然而，现有技术中，没有研制出使用室外加速风化试验设备表征交互作用关系的方法。在现有技术中，使用室外加速风化试验设备通常包括在来自所述装置的加速测试结果和从实际室外暴露中获得的结果之间简单的相关性。这一简单的方案在单个转换因子中提供了“抽查”，使一组加速强度与实时暴露相关。然而，简单的实时相关并不能表征强度/时间的关系或任何精度的交互作用。

在授予Caryl等的美国专利US2945417(′417专利)中公开了早期加速风化试验装置之一，其中包括菲舍尔反射太阳能聚能器，它具有一系列十个平面镜，将自然太阳光聚焦在一系列固定在目标板上的试样上。所述菲舍尔反射太阳能聚能器将约8倍太阳光强度的太阳能辐射导向所述目标板区域。支撑所述太阳能聚能器的镜片的底座，和所述目标板由框架支撑，所述框架可以转动而跟随太阳的日常运动。响应于太阳位置的太阳能跟踪机构，控制电动机的运行，用于转动所述试验设备而跟随太阳的运动。所述试验机器的转动轴线沿南-北方向定向，其中北仰角具有经度调节能力，以解决一年中不同时间太阳经度的变化。

这种已知的试验装置还通常设有安装在目标板上方的空气通道。空气偏导器使空气从所述气体通道逸出，循环流经安装在目标板上的试样，从而避免试样由于它们暴露于会聚的太阳辐射造成过热。空气量通过所述空气偏导器和试样之间的间隙尺寸来控制。鼠笼式鼓风机与空气通道连通，向其中吹送冷却的外界空气。另外，在目标板附近设有水喷嘴，用于以周期性间隔喷湿所述试样，模拟潮湿、露、雨等的风化作用。

在授予Robins，III的美国专利US4807247(′247专利)公开了另一种已知的加速风化试验装置，包括前面相对于′417专利描述的所有结构，还包括用于在日照时间保持均匀、稳定的试样温度的系统，不管外界空气温度的变化和太阳辐射强度的变化。

′247专利的装置包括安装在目标板上的温度传感器，用于暴露于会聚的太阳辐射，且产生指示安装在目标板上的试样温度的信号。所述系统还包括控制机构，该机构有效地连接所述温度传感器，且响应温度传感器产生的信号，选择性地控制施加在位于空气循环系统中的电动机上的电力。这样，所述控制机构用于改变电动机的速度，从而控制循环经过目标板的冷却的外界空气的流速，从而使所述试样的温度在所需的设定点保持恒定。

在′247专利中，当感测到的试样温度升高时，控制机构增大鼓风机电动机的速度，使更多冷却的外界空气经过目标板，以便将试样的温度降低到所需的设定点。类似地，如果试样的感测温度下降到所需的正常温度以下，控制机构降低鼓风机的速度，使试样升温回到所需的设定点。

′247专利的温度控制机构还包括用户可操作的调节机构，为控制手柄的形式，使用户可以设定静态的、所需的目标试样温度。还设有旁路开关，使用户可以以受控温度的方式操作所述试验装置，如上所述，或以非受控的方式，其中鼓风机的电动机以恒定的速度运行。

对于操作上述类型的自然或人工加速风化试验装置，已经研制出标准化的试验方法。美国材料试验学会(ASTM)颁布了标准G90，E838，D4141，D3105，D3841，D5105，E1596和D4364，覆盖了进行这些室外加速风化试验的试验程序和工作参数。汽车工程师学会(SAE)，福特，国际标准组织(ISO)，美国国家标准协会(ANSI)，日本工业标准(JIS)也已经研究和制订了其他标准和评估，即SAEJ576，SAE J1961，Ford EJB-M1J14-A，Ford EST-M5P11-A，ISO 877，ANSI/NSF54，JIS Z 2381和MIL-T-22085D。

关于′417和′247专利的上述类型的室外加速风化试验设备具有使用自然太阳光的优点；因此，测试中的试样暴露在太阳光的实际光谱下。然而，已经发现了室外加速风化试验设备的缺点。一个缺点是从没有温度控制的室外加速风化试验设备获得的试验结果具有变化等级的再现性或重现性。另一缺点是从具有静态温度控制的室外加速风化试验设备中获得的测试结果具有变化等级的再现性和重现性。

在现有技术中，紫外线截止滤波器与加速风化试验设备结合使用。然而，在现有技术中，没有紫外线辐射的不同波长对使用自然太阳光的材料退化的交互作用关系的影响进行量化的方案。然而，该信息很重要，因为目前人工光源装置用于加速材料的风化，且作出室外/自然使用寿命的推论，而不知道紫外光的不同波长如何与材料的风化交互作用特征相互作用。

试图表征材料的风化交互作用的现有技术的问题在A.L.Andrady等的论文中得到很好的描述，题为“增强的太阳紫外线辐射对材料的影响”，光化学和光生物学期刊，生物学46(1998)96-103，在此通过引用而包含。尤其是，现有技术并没有解决材料使用条件的动态本质。在最终使用的室外材料会遇到光强度和温度振荡，比如早晨-中午-晚上每天的温度/光强度振荡，由于云和微风造成的每时的强度振荡，夏天到冬天的季节振荡和由于在大气现象中太阳变化造成的每年的振荡。这些类型的强度振荡在现有的光/时间风化退化的人工光源试验室类型的特征中没有模拟。

而且，反射元件的添加和删减实际上对于交互作用特征设置了非常大的障碍。仅简单地添加或删减反射元件并不能使材料的强度/时间退化反应得到精确表征。这是因为改变镜子的数目还影响材料的暴露温度。暴露温度是另一个可以显著影响风化退化速度的独立变量。现有技术中试图表征材料的风化交互作用的方案在研究剂量关系时没能解决多个变量之间的相互作用，协作或对抗。

理论上的交互作用概念可以进一步研究到强度/时间关系。本领域的技术人员将认识到在非常短的曝光时间使用的不逼真的光强度，或以非常低的强度使用的不逼真的曝光时间，包括使逼真的风化退化特征剂量-时间关系不可能的相互影响。而且，对于每种材料，必须通过表征和了解材料的强度/时间风化特征单独确定强度/时间特性。作为本发明的结果，操作人员可以智能地选择变量和强度，大大加速材料的风化退化速度，同时，保持逼真的风化退化特征，即，在实时的室外风化过程中实际观测到的那些材料特征。

因此，本领域需要一种经验确定或表征太阳光强度/持续时间之间的关系或材料的交互作用的方法和设备，克服现有技术方案的固有问题，包括但不限于，成本，非自然光源，变量混淆，变量控制不足等，从而在下一步的试验或使用中，可以得到所述材料的相关因子。

附图说明

通过参照下面结合附图的描述，可以更好地理解本发明，在这些附图中相同的附图标记表示相同的元件。

图1是本发明实施例的自然或室外加速风化试验设备的透视图。

图2是与图1的自然加速风化试验设备一起使用的用于调节试样温度的设备的一个实施例的部分切除透视图。

图3是本发明的一个实施例的另一种自然加速风化试验设备的透视图。

图4是根据本发明的一个实施例，用于调节多个自然加速风化试验设备之间的温度变化而由自然加速风化试验设备形成的阵列的示意图。

图5是本发明的一个实施例的示意图，示出了图6中所示的阵列，示出了使试样暴露于由每个加速风化试验设备施加的不同光强的一个

实施例。

图6是在一套自然加速风化试验设备上的预选材料的各种观测到的加速风化退化速度的图示。

图7是理论和观测到的风化交互作用相关因子的图示。

图8是本发明的一个实施例的示意图，示出了自然加速风化试验设备阵列，包括多套组合和多组组合。

图9是本发明的一个实施例的示意图，示出了可以根据本发明的一个实施例使用的各种截止滤波器的特征。

图10是本发明的一个实施例的示意图，示出了自然加速风化试验设备形成的多个阵列，其中每一阵列包括多套自然加速风化试验设备组合，和多组自然加速风化试验设备组合，且每一阵列的每个自然加速风化试验设备包括光谱截止滤波器。

图11是本发明的一个实施例的图示，示出了预选材料的风化交互作用相关因子。

具体实施方式

简言之，在一个实施例中，用于表征材料的风化交互作用的组件包括自然加速风化试验设备阵列，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型。每个自然加速风化试验设备包括用于使试样维持在所需温度的温度控制系统。在所述阵列中，定义多套自然加速风化试验设备。在每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度。

在另一个实施例中，用于表征材料的风化交互作用的组件包括自然加速风化试验设备阵列，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型。每个自然加速风化试验设备包括用于使试样维持在所需温度的温度控制系统。在所述阵列中，定义多套自然加速风化试验设备。在每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度。在所述阵列中，还定义多组自然加速风化试验设备。在每组组合中的试样保持在偏离所需温度的温度下。

在另一个实施例中，用于表征材料的风化交互作用的组件包括自然加速风化试验设备形成的多个阵列，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型。每个自然加速风化试验设备包括用于使试样维持在所需温度的温度控制系统。在所述阵列中，定义多套自然加速风化试验设备。在每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度。在所述阵列中，还定义多组自然加速风化试验设备。在每组组合中的试样保持在偏离所需温度的温度下。每个阵列中的试样暴露于不同的太阳辐射波长范围。

在本发明的另一实施例中，用于表征材料的风化交互作用的方法包括以阵列形式配置多个自然加速风化试验设备，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型。温度控制系统连接于所述阵列中的每个自然加速风化试验设备。在所述阵列中，定义多套自然加速风化试验设备。所述阵列中的试样保持在所需的温度下，且每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度。

在本发明的另一个实施例中，用于表征材料的风化交互作用的方法包括以阵列形式配置多个自然加速风化试验设备，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型。温度控制系统连接于所述阵列中的每个自然加速风化试验设备。在所述阵列中，定义多套自然加速风化试验设备。在所述阵列中，还定义多组自然加速风化试验设备。确定所述试样的所需温度。在每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度。在每组组合中的试样保持在偏离所需温度的温度下。

在本发明的另一个实施例中，用于表征材料的风化交互作用的方法包括以多个阵列的形式配置多个自然加速风化试验设备，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型。温度控制系统连接于每一阵列中的每个自然加速风化试验设备。在每一阵列中，定义多套自然加速风化试验设备。在每一阵列中，还定义多组自然加速风化试验设备。确定所述试样的所需温度。在每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度。在每组组合中的试样保持在偏离所需温度的温度下。每个阵列中的试样暴露于不同的太阳辐射波长范围。

参照图1，总体上用附图标记20表示自然加速风化试验设备，在美国专利申请No.10/151577中，尤其是在[0024]至[0041]段详细描述；然而，在此通过引用而包含该专利的全部内容，如同在本文完全陈述。在本发明的一个实施例中，自然加速风化试验设备20包括一对支撑所述设备的工作部分的A形框架部件22，24。A形框架部件22，24的下端通过基座部件26互连，该基座部件有效地连接于地面部件28上，以便在箭头30所示的方向上提供方位转动，在箭头31所示的方向上提供俯仰转动。所述俯仰转动解决了在日间(昼间)和年间(季间)的太阳纬度的周期形变化问题。

会聚装置29可转动地由A框架部件22，24上端支撑。在该实施例中示出的会聚装置29包括镜台框架32，该框架支撑多个平面镜，其中包括由附图标记34和36标示的镜子。多个镜子34，36倾斜而将直接照射在这些镜子上的太阳辐射反射到目标板38上(见图2)。

一对支架40和42从镜台框架32向外延伸，并垂直于镜台框架32。空气通道44，具有通常矩形的截面形状，由支架40，42的下端支撑。参照图2，目标板38由空气通道44的下壁支撑，多个试样46安装在目标板38上，暴露于会聚的太阳辐射，如图2中向上延伸的箭头39所示。用于调节试样46的温度的设备可以以鼠笼式鼓风机组件48的方式体现，它于空气通道44的一端连通。鼠笼式鼓风机组件48包括电动机驱动的风扇，从而使冷却的外界空气循环经过空气通道44，如图2中向外延伸的箭头45所示。如图2所示，空气通道44包括偏导器50，延伸到目标板38的长度，致使冷却的外界空气循环经过目标板38，冷却试样46，如图2中的箭头47所示。

支架40，42可转动地由A型框架部件22，24支撑。与经过支架40，42的转动轴线共轴的支撑轴可转动地支撑试验设备跟踪太阳的日常运动的一部分。为了正确地定位会聚装置29，设有可反转的电动机和相关的齿轮驱动装置，通常由附图标记54标示，用于周期性地转动的会聚装置29的镜台和目标板组件，以跟踪太阳的运动。可取的是，离合器将支架40连接于轴，从而转动镜子组件34，36和目标板组件，同时允许在任何时间对所述单元手动定位，以校正任何位置误差。

太阳电池跟踪单元52控制向可反转电动机施加的电力，以便使镜台框架32保持垂直于太阳入射线。太阳能跟踪器可以是包括两个平衡的光电池和安装在所述光电池上方用于遮蔽它们的遮蔽装置的类型。当检测到由于一个光电池比另一个光电池接收了更多的太阳光而产生的不平衡时，产生电偏差信号，该信号放大并用于为驱动电动机54施加电力，以便转动所述单元，直到光电池再次平衡，表示所述单元相对于太阳已经正确定位。

图1示出了附图标记51表示的水喷嘴组件。如图1所示，水喷嘴组件51用于周期性地向试样喷水，模拟露、雨等。

铰链式遮盖物或覆盖物49示为连接于空气通道33，与空气偏导器50(图2所示)相对。门闩机构置于空气通道44上，用于啮合并保持所述遮盖物处于图1所示的开放位置。一旦释放，遮盖物49呈现为封闭位置，保护试样46免受所述多个镜子34，36反射的会聚太阳辐射。

现在参照图2，示出了包括固定在其上的至少一个试样46的目标板38。虽然仅示出了一个试样，但优选使用多个试样。具有至少一个温度敏感元件的反馈装置460(参见图4)也固定到目标板38上，所述温度敏感元件以导热关系有效地连接。这种元件可以是热敏电阻，热电偶，电阻温度装置，集成电路温度装置或任何其他适于检测反馈装置460的温度的装置。反馈装置460可以由具有已知的太阳能吸收量和导热性能的标准材料制成，且可以由类似于试样的材料或试样材料制成。温度敏感元件可以嵌入，连接于反馈装置的背面或连接于前面。另外，可以使用非接触光学感温装置，以便确定反馈装置或测试材料的温度。反馈装置460优选涂敷有黑漆，以保证反馈装置460将吸收照射在固定有反馈装置460的目标板38区域上的太阳能辐射。可用于这一目的的适当的黑漆可以是DUPONT DULUX的超黑高温瓷漆或任何其他适当的漆。

再次参照图1，控制盒57装有用于设备20的电源和控制系统。电源电缆58向设备20提供电能，为电动机34供电，电动机34使风扇48动作(参见图3)。信号电缆60连接于控制盒57中的控制系统，用于与远程放置的装置通信，比如反馈装置和将在下文论述的输入装置，或与中央指令通信，用于指导本发明的设备20的工作。

参照图3，本发明实施例的室外自然加速风化试验设备的透视图，用附图标记220表示，该设备在美国专利申请No.10/295098中，尤其是在[0028]至[0079]段中详细描述，然而，通过引用在此包含该专利的全部内容。在试验周期中，自然加速风化试验设备220将太阳能辐射会聚在多个试样上，并使这些试样暴露于来自流体源的流体。本领域的技术人员应当认识到，所述流体可以是液态，气态或气液混和物。基本的加速风化设备220包括连接于工作部分224的支撑部件222。工作部分224包括框架226，该框架支撑与空气通道230相对放置的会聚装置228。

本发明的该实施例的会聚装置228配置为菲舍尔反射设备，具有一系列十个平面镜，它们将自然太阳光会聚在固定于目标板38上的一系列试样上(例如图2所示)，所述目标板固定在空气通道230上，测量为约6英寸宽，50英寸长。会聚装置228将太阳辐射导向目标板区域，强度约为8个太阳。

会聚装置228的所述镜台和目标板都由可跟随太阳日常转动的框架226支撑。太阳跟踪机构232，响应太阳的位置，控制用于转动试验设备而跟随太阳运动的电动机的运行。太阳跟踪机构232可以是任何能够提供这种功能的常规可用设备。

支撑部件222可以形成为双轴跟踪设备，如图3所示，或单轴跟踪设备，如美国专利US4807247所示。两种跟踪设备可以使用任何常规的太阳能跟踪单元232，该单元控制支撑部件222和操作部分224的方向和位置，保持镜台228垂直于太阳光入射光线。这些支撑部件都是本领域公知的，且在ASTM标准G90-94中描述。可以利用其他适当的支撑部件，以提供所述设备相对于太阳的调节也在本发明的启示内。

框架226向上延伸，且垂直于镜台228。空气通道230具有通常矩形的截面，且由框架226的上端支撑。在本实施例中，用于调节试样的温度的设备配置为空气循环机构34，优选为鼠笼式鼓风机组件的形式，该组件与通道230的一端连通。应当理解，任何适于使空气运动的设备可以代替所述鼠笼式鼓风机。所述鼠笼式鼓风机优选包括电动机驱动的风扇，使冷却的外界空气经通道230循环。空气循环机构34可以伴有任何常规的控制系统也在本发明的启示内。例如，所述控制系统可以包括与传感器相应的温度感测面板，从而确定位于目标板上的试样温度，以便选择性地控制电力向所述鼠笼式鼓风机组件中的电动机或任何其他适当的控制系统施加，将在下文中进行更详细的描述。

空气通道230包括延伸所述目标板长度的偏导器，如下所述，用于本发明中不同的功能，主要用作将冷却空气从空气通道导出的排气孔。

在本发明的该实施例中，通道236连接于目标板，且包括形成腔室的盖子。流体源(如下详细描述)与所述腔室连通，从而在试样暴露于会聚的太阳辐射期间及时间段之间，使流体进入所述腔室，以便与试样反应，加速试样的退化。通道236包括基座和从所述基座延伸的一对相对放置的细长侧壁240。至少第一端口242位于所述侧壁240之一上。第一导管244有效地使每个第一端口242连接于所述流体源，从而使每个第一端口的第一导管形成使流体从流体源流入所述腔室的第一通道。

控制设备250优选为可得且可编程的，从而在与加速风化设备220的普通操作(例如，太阳跟踪和镜台调节、流体流动等)相关的其他事项中，控制有效地连接于所述第一通道和所述流体源、用于控制流体从所述流体源供应给所述腔室的至少一个第一调节器，和有效地连接于所述第二通道、用于控制从所述腔室排出流体的所需速度的至少一个第二调节器。所述至少一个第一调节器和第二调节器都响应于控制设备250，而使来自控制设备250的信号使所述调节器致动从第一常闭位置变为第二开放位置，保留所需的时间，而在试验周期中，流体可以提供给所述腔室或从所述腔室中排出。所述至少一个第一和第二调节器都可以打开从第一常闭位置变为第二开放位置也在本发明的启示内，其中所述第二开放位置是完全开放位置的所需的百分比。

应当理解，控制设备250优选为可编程地提供上述功能的电气/电子设计，且可以利用机械设计提供相同的功能。例如，虽然由于简便、可编程性、可靠性和成本等优选为数字固态设备，但应当理解模拟设备，比如基于计时器的系统也可以提供相同的功能。而且，所述调节器的启动还可以由操作人员手动执行也在本发明的启示内。

在本发明中，通道236连接于所述目标板，且试样安装所述目标板上。在所述目标板和空气通道230的开放侧之间形成间隙，用于排放由所述设备产生的用于调节温度的冷却空气。可取的是，通道236通过螺纹紧固件连接于所述目标板。然而，本领域的技术人员应当认识到，可以使用任何适当的紧固设备，材料或装置。

通道236包括基座和从所述基座延伸的一对相对放置的细长侧壁240。每个侧壁240具有从那里形成的细长容器，用于接纳所述盖子的边缘。垫圈位于所述盖子和所述容器之间，从而密封通道236(将在下文进行更详细的论述)。当所述盖子有效地连接于通道236时形成腔室，而使所述盖子边缘容纳在相对的细长容器内。

至少一个第一端口242位于侧壁240之一内，用于有效地连接所述第一导管，以便形成第一通道，使流体从流体源流入所述腔室。至少一个第一端口242也可以位于任一端壁内也在本发明的启示内。为了便于组装和互换，每个第一端口242优选配置为螺纹倒钩配合，其中在侧壁240之一上形成互补的螺纹孔。本领域的技术人员应当认识到，具有不同结构的端口和其他适当的设备可以代替。例如，可以使用锥形配合，螺纹管配合，压缩配合，推锁配合或任何其他适当的设备。而且，第一端口242可以整体成为侧壁240的一部分。

在本发明的另一实施例中，至少一个第二端口位于侧壁240之一内，且有效地连接于第二导管，从而形成第二通道，用于以所需的速度从所述腔室排出流体。可取的是，至少一个第二端口位于与连接于第一端口242的所述壁相对的位置，可以是侧壁240或端壁。每个第二端口可以配置为与上述每个第一端口242相同也在本发明的启示内。

所述盖子是透光的，优选包括滤光元件。所述盖子和滤光元件可以整体或独立地形成也在本发明的启示内。在一个实施例中，所述盖子可以是透明的，所述滤光元件可以由硼硅酸盐或任何其他可透过UV线的涂层形成。本领域的技术人员应当认识到，所述盖子和滤光元件的其他结构和配置将能够提供适当的功能。例如，所述盖子也可以是半透明的，由玻璃或任何其他适当的材料制成。所述滤光元件可以由石英，透明基体，半透明基体，汽车窗玻璃，建筑物窗玻璃，蒸镀薄膜光学涂层，干涉滤光器，四分之一波长滤光器，特定波长滤光元件或任何其他适当的结构或配置。

至少一个调节器有效地连接于所述第一通道，用于控制进入腔室236中的流体的所需速度和量。至少一个调节器有效地连接于所述第二通道，用于控制从腔室236中排出流体的所需速度。从腔室236中排出的流体优选针对试样46制成退化产品(参见图2)进行分析。用于鉴别试样46制成的退化产品(参见图2)的分析技术可以是任何常规的可行工艺。例如，可以使用傅立叶变换红外分光法，气相色谱分析，高压液相色谱分析或任何其他适当的工艺。

根据本发明的一个实施例的流体源，可以包括包含所述流体的罐，和用于控制流体从所述罐经第一通道流向所述腔室的调节器。所述流体可以是任何用于增强试样退化的适当成分。例如，所述流体可以是水，氧气，氮气，有机或无机溶剂，酸，碱，盐，溶解的盐，硫的氧化物，氮的氧化物，氢的氧化物，过氧化物，臭氧，或任何其他适当的流体或混和物。可取的是，在该实施例中，所述流体是压力下的气体混和物，从而打开调节器能使流体流向所述腔室。所述气体可以是任何适于增强试样退化的气体。例如，所述气体可以是氧气，氮气，硫的氧化物，氮的氧化物，氢的氧化物，臭氧，或任何其他适当的气体或混和物。

根据本发明，流体源的另一实施例包括多个罐，每个罐装有不同的流体，且分别有效地连接于经第一通道与所述腔室连通的集管。调节器有效地将每个罐连接于所述集管，且至少一个调节器由控制系统电致动。位于每个罐内的流体可以是任何用于增强试样退化的适当流体。一个，一个以上或所有调节器可以手动、机械或任何其他方式致动也在本发明的启示内。

根据本发明的流体源的另一实施例包括容纳流体的罐和用于控制流体从所述罐经第一通道流向所述腔室的调节器。在该实施例中，流体优选为液体，可以是任何适于增强试样退化的液体。例如，所述液体可以是水，有机和/或无机溶剂，酸，碱，盐，溶解的盐，过氧化物，或任何其他的适当液体或混和物。在该实施例，控制系统电致动所述调节器，从而控制流体从所述罐流向所述腔室。泵可以有效地连接于第一通道，以便使流体从所述罐流向所述腔室。也可以使用其他方法，比如重力输送来提供相同的功能。

根据本发明，流体源的另一实施例包括经第一通道与第一罐，第二罐和所述腔室连通的存储器。第一罐装有压力下的气体，且具有控制气体从第一罐流向存储器的调节器。第二罐装有液体。它具有控制液体从第二罐流向存储器的调节器。

液体从第二罐经调节器由泵抽出，泵将液体经导管泵入存储器。喷嘴位于导管末端，以便使液体雾化并喷入存储器。第一罐内的气体受压，从而在调节器打开时，气体流经导管，对存储器加压。存储器内的压力可以通过压力计观测。

存储器受压，而使气体在液体喷入存储器时扩散进入液体。泵从存储器中抽出气体/液体组合物，并将该组合物经第一通道导至所述腔室。在该实施例中，气体可以是任何适于加速试样风化的气体。例如，所述气体可以是氧气，氮气，硫的氧化物，氮的氧化物，氢的氧化物，臭氧，或任何其他适当的气体或混和物。而且，所述液体可以是任何适于加速试样退化的液体。例如，所述液体可以是水，有机溶剂，无机溶剂，酸，碱，盐，溶解的盐，过氧化物或任何其他适当的液体或混和物。所述控制系统电致动至少所述调整器之一。如该实施例中所示，液体调节器由控制系统电致动，而气体调节器手动控制。应当理解，如果需要，所述控制系统可以电致动两个调节器，以便实现预期的目的。

本发明的用于调节试样温度的设备的另一实施例包括与试样一侧接触而保持试样处于所需温度的设备。所述设备包括与试样接触的基座和至少一个从所述基座穿过所述通道的底部和目标板的开口延伸入空气通道的翅片。所述至少一个翅片将来自试样的热量传递和耗散至通过风扇经空气通道运动的空气。然后，空气经所述间隙从空气偏导器排出。在该实施例中，可取的是，所述设备是金属散热器。应当理解，所述设备还可以由任何具有适当导热性能的其他材料构成。例如，所述设备可以由任何能导热的非绝缘材料构成。

本发明的用于调节试样温度的设备的另一实施例包括不同结构但提供相同功能的设备。在该实施例中，至少两个隔开的分支从基座延伸入空气通道中，以便将试样的热量散发给经空气通道运动的空气。顶部连接于所述分支，且具有施加电压源的第一端和第二端。可取的是，所述设备是热电设备，具有半导体材料构成的分支，从而使第一端和第二端之间的电压差致使来自试样的热量散发给经空气通道运动的空气。

应当理解，所述热电设备是固态热泵，它根据珀耳帖效应工作，所述原理是当电流经过两个导体时有加热或冷却作用。施加给两不同材料的自由端的电压产生温差。利用这种温度差，珀耳帖冷却将使热量从一端运动到另一端。

在该实施例中，所述热电设备包括p和n型半导体元件阵列，它们作为两种不同的导体。即，一个分支是p型，而另一分支是n型半导体元件。在使用其他分支的情况下，如所述，所述阵列连续地重复：p型，n型，p型，n型等。所述元件阵列钎焊在两个陶瓷板之间，电串联，热并联。当DC电流从n型至p型经过一对或多对元件时，在底部(冷侧)温度下降，导致从试样吸收热量。热量通过电子传递经热电设备输送，且在电子从高能级迁移到低能级时在顶部(热侧)释放。热电设备的热量泵送能力与电流和设备中n型和p型元件(或对)的对数成比例。空气循环机构使空气经所述热电设备的分支运动，从而使热量从顶部传递给空气，然后经所述间隙经空气偏导器排出。

本发明的用于调节试样温度的设备的另一实施例包括位于形成凹腔的所述腔室内的试样，所述试样的第一侧暴露于所述腔室，所述试样的第二侧暴露于所述凹腔。设备位于所述凹腔内，接触试样，而保持试样处于所需的温度。

在该实施例中，所述设备为柔性壁容器，用于容纳冷却剂，从而将试样保持在所需温度下。所述柔性壁容器位于第一工作位置，其中在所述柔性壁容器内没有冷却剂。在第二工作位置，所述柔性壁容器具有位于其中的冷却剂，且膨胀而适应试样和凹腔壁。

所述柔性壁容器有效地连接于入口和出口，该入口与冷却剂源连通，该出口受调整而以所需的速度从所述柔性壁容器去除冷却剂。在该实施例中，冷却剂和柔性壁容器可以由任何适于从试样吸收热量的非绝缘材料构成。例如，所述冷却剂可以是冷却空气，乙二醇，氟碳制冷剂，乙醇，制冷剂气体，用于热交换器的流体或任何其他适当的材料。所述柔性壁容器可以由任何天然或加工的弹性材料制成，比如橡胶，或任何其他适当的材料。然而，对于该实施例来说，所述空气循环机构不必完全发挥作用。

参照图4和5，在本发明的一个实施例中，示意地示出组件400，用于紧密地调整由多个自然加速风化试验设备420构成的阵列中的温度变化，所述设备为用于在暴露试验过程中将太阳辐射集中在每一自然加速风化试验设备420上的至少一个试样446上的类型。本领域的技术人员应当理解，在图4和5中的每一自然加速风化设备420是针对本发明的同一实施例，示出了其不同的视图。位于所述多个设备的每一个上的所述至少一个试样446优选为相同的。然而，在利用该系统的一次暴露试验中可以使用多个不同的试样，以便判定一次暴露试验中多种材料的风化交互作用。从而，在完全相同的条件下测试不同的试样，且因此所有的都受到紧密地调整。

用于表征试样446形式的材料风化交互作用的组件400，包括自然加速风化试验设备420形成的阵列402。在本发明的该实施例中，阵列402包括例如五(5)个自然加速风化试验设备，每个具有用于将会聚的太阳辐射强度引导至试样上的会聚装置。所述阵列402还包括多组所述阵列402中的设备420。在该实施例中，每个自然加速风化试验设备420表示一套组合404。图4示出了在阵列402内的至少三(3)套，且直到“n”套。图5示出了阵列402内的五(5)套。在每套中的试样446暴露于不同的太阳辐射强度。

在工作时，用于表征材料风化交互作用的方法包括下述步骤：以阵列的形式配置多个自然加速风化试验设备，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型；使温度控制系统连接于所述阵列中的每个自然加速风化试验设备；在所述阵列中定义多套自然加速风化试验设备；使试样保持所需温度；使每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度。每个自然加速风化试验设备420包括温度控制系统404，如上所述，且下面更详细地描述，用于使试样446保持在所需温度。

所述多套组合404都包括至少一个自然加速风化试验设备420，该设备包括具有至少一个会聚元件的会聚装置。在另一实施例中，每个会聚装置都包括多个会聚元件CE，而使所述会聚元件CE的数目与每套组合的数目成比例，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S确定。

在另一实施例中，每一会聚装置包括多个会聚元件CE，从而使会聚元件CE的数目与每套组合的数目S成比例，会聚元件的数目由公式：CE＝S*2确定。该实施例在图5中清楚地示出，其中第一套组合包括两个会聚元件，第二套组合包括四个会聚元件，第三套组合包括六个会聚元件，第四套组合包括8个会聚元件，第五套组合包括10个会聚元件。

在另一实施例中，每个会聚元件可以相对于试样调节，以便提供不同的太阳辐射强度。在每个会聚装置具有可以相对于试样调节的焦距时，该实施例是可行的，以便提供不同的太阳辐射强度。

每个设备420适于动态控制试样温度，从而模拟材料最终应用场合的复杂温度循环。该系统包括多个加速风化试验设备420，如上所述，包括控制器464，反馈装置460和输入装置462。每一设备420用于动态控制上面安装的试样的试样温度，从而模拟材料最终应用场合的复杂温度循环。反馈装置460安装在目标板上，以便暴露于会聚的太阳辐射，产生对其温度反应且代表试样温度的测试信号。输入装置462产生代表材料最终应用场合的复杂温度循环的动态基准信号。控制器464连接于输入装置462和反馈装置460。

控制器464还对用于产生动态温度设定点的基准信号反应。控制器464还对用于选择性地控制电源466对电动机448加电的反馈信号反应，以便控制外界空气在目标板上循环流动的速度。当反馈装置460的温度大于动态温度设定点时速度通常增加，当反馈装置460的温度小于动态温度设定点时速度通常下降。当反馈装置460的温度基本上等于动态温度设定点时速度通常保持恒定。

在本发明的一个实施例中，控制器464包括可从英国西苏赛克斯郡的Eurotherm购买的型号为2408的类型的温度控制器，连接于可调交流电动机速度控制器，该控制器为可从宾西法尼亚州的BostonFincor of York购买的型号为ACX的类型。上述电动机速度控制器是固态、单相、可变电动机速度控制器，提供与如下所述的从基准信号确定的动态可调设定点，和反馈装置460实际感测的温度之间感测的误差成比例的控制。控制器464包括至少三个输入，测试信号、基准信号和电源信号。控制器464的输出连接于鼓风机电动机448的一侧。鼓风机电动机448的另一侧接地。在本发明的一个实施例中，鼓风机电动机448是Grainger 3805，温度敏感器件优选为T型热电偶，连接于试样或标准化黑板。

可以使用其他适当的控制器；例如，包括处理器和利于处理模块运算管理的存储器的处理模块。所述处理器可以是微处理器，中央处理单元或微控制器，专用集成电路，字段可编程网关，数字信号处理器，微控制器或任何其他适当的处理装置。如果所述处理器是微处理器，它可以是“PENTIUM”，“POWER PC”，或任何本领域公知的其他适当的微处理器，CPU或微控制器。所述存储器可以是只读存储器，随机存取存储器，可重写盘式存储器，一次写入多次读取盘式存储器，电可擦除可编程ROM(EEPROM)，全息存储器，远程存储存储器或任何本领域公知的其他适当的存储器件。所述存储器包括由所述处理器执行的指令以及编程变量，或任何本领域公知的其他适当的编程源代码或目标代码。

如上所述，控制器464对用于产生动态或静态温度设定点的来自输入装置462的基准信号反应。所述基准信号可以通过各种不同类型的输入装置产生，每一装置检测处于最终使用状态的材料的复杂温度循环。例如，输入装置可以按照标准材料或待测试材料构成，所述材料分别设有温度敏感元件，该元件将用在最终应用场合中，与输入装置一样，比如在房顶或其他类似的结构上，在汽车内部或外部或其他类似的结构上，或在内部或外部墙壁上，或建筑物的房顶或其他类似结构上。

最终应用场合的环境温度循环可以通过任何常规的方式记录和重现，而使自然加速风化试验设备可以再现这种记录的环境动态基准信号。比如计算机的设备可以用于产生复杂的温度循环，如由用户设定产生所需的基准信号。所述计算机还可用于产生记录的最终应用场合的环境温度循环的修改版，从而提供通常没观测到的环境温度变化。非接触监测装置，比如光学红外高温计可用于产生基准信号，以及测试信号。

与这种宽范围的输入装置兼容的优点是所述加速风化试验设备可以永久地安装在优选的地方，比如佛罗里达或亚利桑那州，且来自任何其他地方的最终应用场合的环境温度循环可以在暴露试验中重复和再现模拟。例如，输入装置可以安装在汽车的内部或外部，所述汽车可以停放在一个地方特定的时段，或在一定的区域活动特定的时段。基准信号可以实时记录、修改或传输给控制器，以便定期产生动态基准信号和对应的动态温度设定点。在另一示例中，例如可以记录亚马逊雨林或其他苛刻的最终使用位置，比如死谷的环境温度循环，从而可以在测试位置重复和再现模拟。

然而，在该实施例中，所述多个试验设备420共同用于一次暴露试验。当进行这种规模的暴露试验时现有技术的缺点是，设备与设备之间的试样温度变化可能相当大。结果，暴露试验的任何结果具有相当大的标准偏差。为了更紧密的调整这种设备与设备之间的标准偏差，本发明的该实施例中第一个设备的输入装置远离多个加速风化试验设备420放置。其他设备的输入装置462连续地串联于第一个设备，而使其他设备依赖受控，减小整个系统的温度变化。这种类型的布置方式在计算机网络领域通称为“菊花链”，这在Merriam-Webster大学词典中定义为互连的串，更象链节。这种结构，其中第二设备响应位于第一设备的远程装置而工作，减小了标准偏差，从而增加了测试结果的重复性和再现性。本领域的技术人员应当理解，也可以使用其他结构和功能性的配置。例如，每一套组合可以直接连接于输入装置或可以使用公知的“母线”结构。

图6是在如上所述根据本发明的一个实施例构成的自然加速风化试验设备上预选材料的各种观测到的加速风化退化速度的图示。本领域的技术人员应当理解，预选材料可以是任何所需的材料。例如，在该实施例中，在暴露期间以规定的间隔测量聚苯乙烯的退化特征，即变黄。退化数据如图6所示绘图，且为五(5)种不同的光强匹配回归线。应当理解，可以使用任何利于不同光强的适当结构。失效，或超出后发黄则不可接受的退化点，定义为四(4)种黄度指数单位与原点的变化或增量。针对五(5)种太阳光强，给出使聚苯乙烯退化到失效点所需的曝光时间。在该实施例中，可以使用具有多个镜片的菲涅耳型镜片的会聚装置。然而，可以使用任何其他适当的会聚装置。对于十(10)镜片的自然加速风化试验设备，达到失效需要每平方米约六十(60)兆焦耳的总紫外线辐射(MJ/m2 TUVR)，但对于八(8)镜片的自然加速风化试验设备来说，达到失效需要约六十八(68)MJ/m2TUVR，对于六(6)镜片的自然加速风化试验设备来说，达到失效需要约七十八(78)MJ/m2TUVR，对于四(4)镜片的自然加速风化试验设备来说，达到失效需要约一百零四(104)MJ/m2TUVR，对于两(2)镜片的自然加速风化试验设备来说，达到失效需要约一百六十五(165)MJ/m2TUVR。

图7是理论或预期的风化交互作用相关因子曲线和根据图6的测试数据观测到的风化交互作用相关因子曲线的图示。导致失效所需的曝光时间在X轴上绘出，作为Y轴上五(5)种光强的函数。如果在本发明的该实施例中聚苯乙烯遵守严格的交互作用，那么本领域的技术人员将预计出在十(10)镜片的自然加速风化试验设备上产生失效所需的曝光时间，应当是在两(2)镜片设备上产生同样失效所需时间的五分之一(1/5)。理论或预期的交互作用函数针对两(2)镜片设备观测的数据标准化，如标为“预期”的曲线所示。实际观测到的经验数据由标为“观测”的曲线所示，该曲线明显偏离“预期”曲线所示的严格交互作用。

应当理解，与“预期”或理论交互作用的偏差，以及描述观测到的光强/曝光时间关系的实际函数或相关因子的特征，对于准确理解在放大的太阳辐射下的材料行为和智能地研究这种材料的加速风化试验是非常关键的。

图8示出了本发明的组件的一个实施例的示意图，示出了自然加速风化试验设备420形成的阵列402，包括多套组合404，和多组组合408。

所述组件用于表征材料的实际风化交互作用的特征。它包括自然加速风化试验设备420形成的阵列402，所述设备为用于将太阳辐射会聚在所述材料形成的试样上的类型。每一自然加速风化试验设备420包括温度控制系统(在该图中未示出，但在上面描述)，用于使试验保持在所需的温度。在阵列402内定义自然加速风化试验设备420形成的多套组合404。根据任何适当的结构和功能配置，如上所述，每套组合404内的试样暴露于不同太阳辐射强度。在阵列402内定义自然加速风化试验设备420形成的多组组合408。在每组组合408内试样保持在偏离所需温度的温度下。

用于表征材料的风化交互作用的特征的方法包括下述步骤：以阵列402的形式配置多个自然加速风化试验设备，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型；使温度控制系统连接于阵列402内的每个自然加速风化试验设备；在阵列402中定义自然加速风化试验设备形成的多套组合404；在阵列402中定义自然风化加速试验设备形成的多组组合408；确定试样的所需温度；使每套组合404中的试样暴露于不同的太阳辐射强度；使每组组合中的试样保持在偏离所需温度的温度下。

本发明的该实施例的结构和功能尤其适用于解释材料的光量/持续时间的关系，材料的暴露温度/持续时间的关系，以及在光量/持续时间的关系和暴露温度/持续时间的关系之间的相互作用(对抗或协作)。

相对于温度变量轴410排成下部水平排的第一组组合408在结构和功能上基本相同，如上述实施例所述。第二和第三组组合408，在图8的第二和第三水平排中示出，通过第一和第二组以及第二和第三组之间的微调偏差装置412，顺序地连接第一组组合408。微调偏差装置412对来自输入装置462的信号施加偏差。所施加的偏差是所需数值的绝对偏差，所需比例的比例偏差，其中所需函数施加给输入装置信号的函数偏差，或没有偏差。在一个实施例中，可以给每一组组合408中的每一套组合404施加相同的偏差，从而可以获得正交数据。从这种结构获得的数据及其函数运算，能根据光强/时间和暴露温度/时间变量产生重要的退化函数。

在本发明的该实施例中，在阵列402内定义三组组合408。位于温度变量轴410上的最下部水平排的第一组合工作，所设试样在偏离所需温度的第一偏差下。沿温度变量轴410紧接第一组放置的第二组，试样在偏离所需温度的第二偏差下。沿温度变量轴410紧接第二组放置的第三组，试样在偏离所需温度的第三偏差下。第一、第二和第三偏差分别是绝对偏差，比例偏差，和函数偏差以及没有偏差之一。通常，第一组在与所需温度没有偏差下工作。本领域的技术人员应当理解，本发明不限于三组或五套组合。而是，这种组408和套404可以适当的尺寸配置，以便提供稳定、可靠和精确的数据。

图9是本发明的一个实施例的一方面的示意图，示出了各种截止滤波器的特征，所述滤波器可以根据该实施例使用。如下面更详细地描述，通过使不同阵列的试样暴露于不同的紫外线光谱反射系数，本发明的该实施例表征了不同光波长对材料退化的作用。

根据这种结构和功能，表征材料的风化交互作用的方法可以使用户量化太阳辐射强度和太阳光谱分布之间在材料的风化退化上的任何对抗和协作。

第一波长截止装置或滤波器902沿反射镜的反射光谱截止轴415位于最下点。通常，该滤波器增强380-400纳米波长范围内的反射率。第二截止装置，或滤波器904通常表示在340-360纳米波长范围内的反射率增加。第三截止装置或滤波器906通常示出300-320纳米的太阳辐射波长范围增强。所述波长范围可以是通常理解的在太阳辐射光谱上的两点之间的范围。然而，所述波长范围可以是沿太阳辐射光谱的单个点。因此，可以使用多种滤波器或截止装置，分别具有不同的波长范围，如上所述，以便区别材料的特殊敏感性。

图10是本发明的一个实施例的示意图，示出了自然加速风化试验设备420形成的多个阵列402。每个阵列402包括在自然加速风化试验设备420形成的多组组合408内的自然加速风化试验设备420形成的多套组合404，每个阵列中的自然加速风化试验设备420包括截止滤波器902，904和906。

根据本发明的该实施例，表征材料的风化交互作用的组件包括自然加速风化试验设备420形成的多个阵列402，所述设备为用于使太阳辐射会聚在所述材料形成的试样上的类型。每个自然加速风化试验设备420包括温度控制系统(在附图中未示出，但上面详细描述)，用于使试样保持在所需的温度。在每一阵列402中定义自然加速风化试验设备420形成的多套组合404。在每套组合404中的试样暴露于不同的太阳辐射强度，通常由光强轴416示出。在每个阵列402中定义自然加速风化试验设备420形成的多组组合408。在每组组合408中的试样保持在相对于所需温度偏离的温度，通常由温度变量轴410示出。每个阵列402中的试样暴露于不同的所需太阳辐射波长范围，由每个阵列402的滤波器图示902，904和906示出，它们沿光谱截止轴415间隔。

根据本发明的该实施例，用于表征材料的风化交互作用的方法包括下述步骤：以多个阵列402的形式配置多个自然加速风化试验设备，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型；为位于每个阵列402中的每一自然加速风化试验设备提供温度控制系统(未示出，但在上面详细描述)；在每个阵列402中定义自然加速风化试验设备形成的多套组合；在每个阵列402中定义自然风化加速试验设备形成的多组组合；确定试样的所需温度；使每套组合404中的试样暴露于不同的太阳辐射强度；使每组组合中的试样保持在偏离所需温度的温度；使每一阵列中的试样暴露于不同的所需太阳辐射波长范围。

本发明的该实施例的结构配置和函数运算能使研究人员解释材料的光量/持续时间之间的关系，材料的暴露温度/持续时间的关系，以及在光量/持续时间的关系和暴露温度/持续时间的关系之间的相互作用，材料的太阳光谱波长敏感性，在光量/持续时间和太阳光谱敏感性关系之间的相互作用，在暴露温度/持续时间和太阳光谱敏感性之间的相互作用，和在三者之间，即光量/持续时间和暴露温度以及光谱敏感性关系之间的相互作用。

从图10所示的实施例的运行产生的数据在图11中针对一个波长范围示出。图11给出的信息对于理解加速风化试验中材料的行为很关键。这种信息用于设计针对特定材料的更快和更好的加速风化试验。这种信息也可用于从不适当的加速风化试验使用的材料中取消某些材料的资格。仅试样同时暴露于多种光强/曝光温度组合，可以保持在所有曝光组合上的太阳光谱功率分布。应指出的是，为清楚起见，紫外线截止滤波器轴没有示出。变换成温度/光强轴的数据部分表示特定材料的数据线性区。太阳光强/暴露温度组合产生更逼真的加速风化试验，用于预测使用寿命和耐久性试验。沿着光强轴416，高到419所示值的光强放大可能是适当的，用于这种材料的逼真的加速风化试验。超出该点的光强放大可能产生不逼真的结果，和在使用寿命预测上产生误差。

本领域的技术人员应当认识到每个阵列402在图10中示为简化形式。这是为了清楚起见和易于表示。通常，如上详细描述，每个阵列包括光谱紫外线截止滤波器，如参照图9所述。在该实施例中，每个阵列包括在该阵列中定义的自然加速风化试验设备420形成的多套组合，它们暴露于不同的太阳辐射强度，如光强轴416所示。在该阵列中还定义自然加速风化试验设备420形成的多组组合，而使每组的试样保持相对于所需温度偏离的温度下，如温度变量轴410所示。此外，所述阵列中的每一组在所需温度，所需温度加偏差1或所需温度加偏差2下工作。在该阵列中的试样暴露于由紫外线截止滤波器902，904和906示出的所需太阳辐射波长范围。

本领域的技术人员应当理解，图10所示的本实施例仅是可能的实施例，用于确定表征材料的风化交互作用的数据，如图11所示。

本领域的技术人员可以作出各种改进和变化，而不脱离本发明的主旨和范围，如从属权利要求所限定的。例如，机械或光学控制器件可以代替控制和输入信号，且可以使用其他实现温度的方法，使用不是吹送空气的会聚装置。例如，在空气通道中的风门或机械阀可以用于改变打开试样的循环冷却空气量。最后，可以使用滤波器(偏振，干涉，可调谐等)来实现辐射度和温度。

Claims

1.一种用于表征材料的风化交互作用的组件，包含：

自然加速风化试验设备形成的阵列，所述设备为用于将太阳辐射会聚在所述材料形成的试样上的类型；

每个自然加速风化试验设备包括用于保持试样处于所需温度下的温度控制系统；以及

在所述阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多套组合，其中每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括：

用于支撑暴露于会聚的太阳辐射的所述试样的目标板；

用于将会聚的太阳辐射强度引导至用于暴露所述试样的所述目标板上的会聚装置；以及

用于将所述试样的温度调节至所需温度的设备。

3.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述温度控制系统动态地限定试样的所需温度，从而模拟所述材料最终应用场合的复杂温度循环。

4.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述多套组合中的每一个包括至少一个自然加速风化试验设备。

5.如权利要求1所述的组件，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括用于将会聚的太阳辐射强度引导至所述试样上的会聚装置。

6.如权利要求5所述的组件，其特征在于每个会聚装置包括至少一个会聚元件。

7.如权利要求5所述的组件，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成正比，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S确定。

8.如权利要求5所述的组件，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成比例，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S*2确定。

9.如权利要求8所述的组件，其特征在于第一套组合包括两个会聚元件；第二套组合包括四个会聚元件；第三套组合包括六个会聚元件；第四套组合包括八个会聚元件；第五套组合包括十个会聚元件。

10.如权利要求6所述的组件，其特征在于每个会聚元件可以相对于所述试样被调节，以便提供不同的太阳辐射强度。

11.如权利要求6所述的组件，其特征在于每个会聚元件具有可以相对于所述试样被调节的焦距，以便提供不同的太阳辐射强度。

12.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述温度控制系统包括：

输入装置，该装置连续地产生代表所述材料的最终应用场合的复杂温度循环的动态基准信号；以及

连接于所述输入装置的控制器，所述控制器响应于所述动态基准信号，用于选择性地保持所需温度。

13.如权利要求12所述的组件，其特征在于第一个自然加速风化试验设备的输入装置远离所述阵列放置。

14.如权利要求13所述的组件，其特征在于每个其他自然加速风化试验设备的输入装置连续地串联于第一个自然加速风化试验设备，和所述阵列中的另一自然加速风化试验设备，而使所述另一自然加速风化试验设备依赖地受控于所述第一个自然加速风化试验设备。

15.如权利要求13所述的组件，其特征在于每个其他自然加速风化试验设备的输入装置连接于第一个自然加速风化试验设备。

16.如权利要求12所述的组件，其特征在于所述输入装置是温度敏感元件、用于再现记录的环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备和非接触监测装置之一。

17.如权利要求2所述的组件，其特征在于所述温度控制系统包括：

安装在所述目标板上的反馈装置，用于暴露于会聚的太阳辐射，并产生响应于其温度的且代表试样温度的测试信号；

连接于所述输入装置和反馈装置的控制器，所述控制器响应于所述动态基准信号和所述测试信号，用于产生代表所需温度的控制信号，以便选择性地控制所述设备，从而控制所述试样的温度相对于所需温度的调节，当所述试样温度大于所需温度时调节通常增大，当所述试样温度小于所需温度时调节通常减小，当所述试样温度基本上等于所需温度时调节通常保持恒定。

18.如权利要求17所述的组件，其特征在于所述输入装置是温度敏感元件、用于再现记录的环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备和非接触监测装置之一。

19.如权利要求17所述的组件，其特征在于所述反馈装置是温度敏感元件和非接触监测装置之一。

20.如权利要求17所述的组件，其特征在于所述反馈装置以导热关系连接于安装在所述目标板上的面板。

21.如权利要求20所述的组件，其特征在于所述反馈装置还包括覆盖所述反馈装置和所述面板的黑涂层，用于吸收照射的太阳辐射强度。

22.如权利要求17所述的组件，其特征在于所述设备包括用于使外界空气在所述目标板上运动的空气循环装置，所述空气循环装置包括电动机和由所述电动机驱动的风扇，用于产生外界空气所述空气循环装置包括电动机和由所述电动机驱动的用于产生外界空气流的风扇。

23.如权利要求17所述的组件，其特征在于所述设备包括接触所述试样的基座和至少一个从所述基座延伸入空气通道的翅片，所述空气通道具有用于使空气贯穿的风扇，以便使来自试样的热量散发给通过风扇穿过所述空气通道的空气。

24.如权利要求23所述的组件，其特征在于所述设备是金属散热器。

25.如权利要求17所述的组件，其特征在于所述设备包括接触所述试样的基座；至少两个从所述基座延伸入空气通道的分支，所述空气通道具有用于使空气贯穿的风扇，以便使来自试样的热量散发给穿过所述空气通道的空气；连接于每个分支的顶部，所述顶部具有第一端和第二端；和在所述顶部的所述第一端和第二端上施加的电压源。

26.如权利要求25所述的组件，其特征在于相邻的分支由不同的半导体材料构成。

27.如权利要求17所述的组件，其特征在于所述设备包括装有足以调节所述试样的所需温度的冷却剂的柔性壁容器，其中由于其中的冷却剂，所述柔性壁容器与所述试样一致。

28.如权利要求27所述的组件，其特征在于所述柔性壁容器可操作地连接于与冷却剂源连通的入口、和受到调节而以所需速度从所述柔性壁容器去除冷却剂的出口。

29.如权利要求27所述的组件，其特征在于所述冷却剂是从主要由冷却空气，乙二醇，氟碳制冷剂，乙醇，制冷剂气体和用于热交换的流体构成的组中选择的。

30.一种用于表征材料的风化交互作用的组件，包含：

每个自然加速风化试验设备包括用于保持试样处于所需温度下的温度控制系统；

在所述阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多套组合；

每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度；

在所述阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多组组合；以及

每组组合中的试样保持在偏离所需温度的温度下。

31.如权利要求30所述的组件，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括：

用于支撑暴露于会聚的太阳辐射的所述试样的目标板；

用于将所述试样的温度调节至所需温度的设备。

32.如权利要求30所述的组件，其特征在于所述温度控制系统动态地限定试样的所需温度，从而模拟所述材料最终应用场合的复杂温度循环。

33.如权利要求30所述的组件，其特征在于所述多套组合中的每一个包括至少一个自然加速风化试验设备。

34.如权利要求30所述的组件，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括用于将会聚的太阳辐射强度引导至所述试样上的会聚装置。

35.如权利要求34所述的组件，其特征在于每个会聚装置包括至少一个会聚元件。

36.如权利要求34所述的组件，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成正比，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S确定。

37.如权利要求34所述的组件，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成比例，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S*2确定。

38.如权利要求37所述的组件，其特征在于第一套组合包括两个会聚元件；第二套组合包括四个会聚元件；第三套组合包括六个会聚元件；第四套组合包括八个会聚元件；第五套组合包括十个会聚元件。

39.如权利要求35所述的组件，其特征在于每个会聚元件可以相对于所述试样被调节，以便提供不同的太阳辐射强度。

40.如权利要求34所述的组件，其特征在于每个会聚元件具有可以相对于所述试样被调节的焦距，以便提供不同的太阳辐射强度。

41.如权利要求30所述的组件，其特征在于所述温度控制系统包括：

42.如权利要求41所述的组件，其特征在于第一个自然加速风化试验设备的输入装置远离所述阵列放置。

43.如权利要求42所述的组件，其特征在于每个其他自然加速风化试验设备的输入装置连续地串联于第一个自然加速风化试验设备，和所述阵列中的另一自然加速风化试验设备，而使所述另一自然加速风化试验设备依赖地受控于所述第一个自然加速风化试验设备。

44.如权利要求42所述的组件，其特征在于每个其他自然加速风化试验设备的输入装置连接于第一个自然加速风化试验设备。

45.如权利要求41所述的组件，其特征在于所述输入装置是温度敏感元件、用于再现记录的环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备和非接触监测装置之一。

46.如权利要求31所述的组件，其特征在于所述温度控制系统包括：

47.如权利要求46所述的组件，其特征在于所述输入装置是温度敏感元件、用于再现记录的环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备和非接触监测装置之一。

48.如权利要求46所述的组件，其特征在于所述反馈装置是温度敏感元件和非接触监测装置之一。

49.如权利要求46所述的组件，其特征在于所述设备包括用于使外界空气在所述目标板上运动的空气循环装置，所述空气循环装置包括电动机和由所述电动机驱动的风扇，用于产生外界空气所述空气循环装置包括电动机和由所述电动机驱动的用于产生外界空气流的风扇。

50.如权利要求46所述的组件，其特征在于所述反馈装置以导热关系连接于安装在所述目标板上的面板。

51.如权利要求46所述的组件，其特征在于所述反馈装置还包括覆盖所述反馈装置和所述面板的黑涂层，用于吸收照射的太阳辐射强度。

52.如权利要求46所述的组件，其特征在于所述设备包括接触所述试样的基座和至少一个从所述基座延伸入空气通道的翅片，所述空气通道具有用于使空气贯穿的风扇，以便使来自试样的热量散发给通过风扇穿过所述空气通道的空气。

53.如权利要求52所述的组件，其特征在于所述设备是金属散热器。

54.如权利要求46所述的组件，其特征在于所述设备包括接触所述试样的基座；至少两个从所述基座延伸入空气通道的分支，所述空气通道具有用于使空气贯穿的风扇，以便使来自试样的热量散发给穿过所述空气通道的空气；连接于每个分支的顶部，所述顶部具有第一端和第二端；和在所述顶部的所述第一端和第二端上施加的电压源。

55.如权利要求54所述的组件，其特征在于相邻的分支由不同的半导体材料构成。

56.如权利要求46所述的组件，其特征在于所述设备包括装有足以调节所述试样的所需温度的冷却剂的柔性壁容器，其中由于其中的冷却剂，所述柔性壁容器与所述试样一致。

57.如权利要求56所述的组件，其特征在于所述柔性壁容器可操作地连接于与冷却剂源连通的入口、和受到调节而以所需速度从所述柔性壁容器去除冷却剂的出口。

58.如权利要求56所述的组件，其特征在于所述冷却剂是从主要由冷却空气，乙二醇，氟碳制冷剂，乙醇，制冷剂气体和用于热交换的流体构成的组中选择的。

59.如权利要求30所述的组件，其特征在于所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

60.如权利要求41所述的组件，其特征在于所述控制器还包括用于为所需温度施加偏差的偏差装置。

61.如权利要求60所述的组件，其特征在于所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

62.如权利要求46所述的组件，其特征在于所述控制器还包括用于为所需温度施加偏差的偏差装置。

63.如权利要求62所述的组件，其特征在于所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

64.如权利要求30所述的组件，其特征在于每组组合包括至少一个在每套组合中的自然加速风化试验设备。

65.如权利要求30所述的组件，其特征在于所述多组组合包括：

具有在偏离所需温度的第一偏差下的试样的第一组；

具有在偏离所需温度的第二偏差下的试样的第二组；

具有在偏离所需温度的第三偏差下的试样的第三组。

66.如权利要求65所述的组件，其特征在于所述第一，第二和第三偏差分别是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

67.一种用于表征材料的风化交互作用的组件，包含：

自然加速风化试验设备形成的多个阵列，所述设备为用于将太阳辐射会聚在所述材料形成的试样上的类型；

在每个阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多套组合；

每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度；

在每个阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多组组合；

每组组合中的试样保持在偏离所需温度的温度下；

每个阵列的试样暴露于不同的所需太阳辐射波长范围。

68.如权利要求67所述的组件，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括：

用于支撑暴露于会聚的太阳辐射的所述试样的目标板；

用于将所述试样的温度调节至所需温度的设备。

69.如权利要求67所述的组件，其特征在于所述温度控制系统动态地限定试样的所需温度，从而模拟所述材料最终应用场合的复杂温度循环。

70.如权利要求67所述的组件，其特征在于所述多套组合中的每一个包括至少一个自然加速风化试验设备。

71.如权利要求67所述的组件，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括用于将会聚的太阳辐射强度引导至所述试样上的会聚装置。

72.如权利要求71所述的组件，其特征在于每个会聚装置包括至少一个会聚元件。

73.如权利要求71所述的组件，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成正比，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S确定。

74.如权利要求71所述的组件，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成比例，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S*2确定。

75.如权利要求74所述的组件，其特征在于第一套组合包括两个会聚元件；第二套组合包括四个会聚元件；第三套组合包括六个会聚元件；第四套组合包括八个会聚元件；第五套组合包括十个会聚元件。

76.如权利要求72所述的组件，其特征在于每个会聚元件可以相对于所述试样被调节，以便提供不同的太阳辐射强度。

77.如权利要求71所述的组件，其特征在于每个会聚元件具有可以相对于所述试样被调节的焦距，以便提供不同的太阳辐射强度。

78.如权利要求67所述的组件，其特征在于所述温度控制系统包括：

79.如权利要求78所述的组件，其特征在于第一个自然加速风化试验设备的输入装置远离所述阵列放置。##

80.如权利要求79所述的组件，其特征在于每个其他自然加速风化试验设备的输入装置连续地串联于第一个自然加速风化试验设备，和所述阵列中的另一自然加速风化试验设备，而使所述另一自然加速风化试验设备依赖地受控于所述第一个自然加速风化试验设备。

81.如权利要求79所述的组件，其特征在于每个其他自然加速风化试验设备的输入装置连接于第一个自然加速风化试验设备。

82.如权利要求78所述的组件，其特征在于所述输入装置是温度敏感元件、用于再现记录的环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备和非接触监测装置之一。

83.如权利要求68所述的组件，其特征在于所述温度控制系统包括：

输入装置，该装置连续地产生代表所述材料的最终应用场合的复杂温度循环的动态基准信号；和

84.如权利要求83所述的组件，其特征在于所述输入装置是温度敏感元件、用于再现记录的环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备和非接触监测装置之一。

85.如权利要求83所述的组件，其特征在于所述反馈装置是温度敏感元件和非接触监测装置之一。

86.如权利要求83所述的组件，其特征在于所述设备包括用于使外界空气在所述目标板上运动的空气循环装置，所述空气循环装置包括电动机和由所述电动机驱动的风扇，用于产生外界空气所述空气循环装置包括电动机和由所述电动机驱动的用于产生外界空气流的风扇。

87.如权利要求83所述的组件，其特征在于所述反馈装置以导热关系连接于安装在所述目标板上的面板。

88.如权利要求83所述的组件，其特征在于所述反馈装置还包括覆盖所述反馈装置和所述面板的黑涂层，用于吸收照射的太阳辐射强度。

89.如权利要求83所述的组件，其特征在于所述设备包括接触所述试样的基座和至少一个从所述基座延伸入空气通道的翅片，所述空气通道具有用于使空气贯穿的风扇，以便使来自试样的热量散发给通过风扇穿过所述空气通道的空气。

90.如权利要求89所述的组件，其特征在于所述设备是金属散热器。

91.如权利要求83所述的组件，其特征在于所述设备包括接触所述试样的基座；至少两个从所述基座延伸入空气通道的分支，所述空气通道具有用于使空气贯穿的风扇，以便使来自试样的热量散发给穿过所述空气通道的空气；连接于每个分支的顶部，所述顶部具有第一端和第二端；和在所述顶部的所述第一端和第二端上施加的电压源。

92.如权利要求91所述的组件，其特征在于相邻的分支由不同的半导体材料构成。

93.如权利要求83所述的组件，其特征在于所述设备包括装有足以调节所述试样的所需温度的冷却剂的柔性壁容器，其中由于其中的冷却剂，所述柔性壁容器与所述试样一致。

94.如权利要求93所述的组件，其特征在于所述柔性壁容器可操作地连接于与冷却剂源连通的入口、和受到调节而以所需速度从所述柔性壁容器去除冷却剂的出口。

95.如权利要求93所述的组件，其特征在于所述冷却剂是从主要由冷却空气，乙二醇，氟碳制冷剂，乙醇，制冷剂气体和用于热交换的流体构成的组中选择的。

96.如权利要求67所述的组件，其特征在于所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

97.如权利要求78所述的组件，其特征在于所述控制器还包括用于为所需温度施加偏差的偏差装置。

98.如权利要求97所述的组件，其特征在于施加给所需温度的所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

99.如权利要求83所述的组件，其特征在于所述控制器还包括用于为所需温度施加偏差的偏差装置。

100.如权利要求99所述的组件，其特征在于施加给所需温度的所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

101.如权利要求67所述的组件，其特征在于每组组合包括至少一个在每套组合中的自然加速风化试验设备。

102.如权利要求67所述的组件，其特征在于所述多组组合包括：

具有在偏离所需温度的第一偏差下的试样的第一组；

具有在偏离所需温度的第二偏差下的试样的第二组；以及

具有在偏离所需温度的第三偏差下的试样的第三组。

103.如权利要求102所述的组件，其特征在于所述第一，第二和第三偏差分别是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

104.如权利要求67所述的组件，其特征在于所述多个阵列包括：

具有暴露于第一预选波长范围的试样的第一阵列；

具有暴露于第二预选波长范围的试样的第二阵列；以及

具有暴露于第三预选波长范围的试样的第三阵列。

105.一种用于表征材料的风化交互作用的方法，包含：

以阵列形式配置多个自然加速风化试验设备，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型；

使温度控制系统连接于所述阵列中的每个自然加速风化试验设备；

在所述阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多套组合；

使所述试样保持在所需的温度下；以及

使每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度。

106.如权利要求105所述的方法，其特征在于所需温度受到所述温度控制系统的动态限定，从而模拟所述材料最终应用场合的复杂温度循环。

107.如权利要求105所述的方法，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括用于将会聚的太阳辐射强度引导至所述试样上的会聚装置。

108.如权利要求107所述的方法，其特征在于每个会聚装置包括至少一个会聚元件。

109.如权利要求107所述的方法，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成正比，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S确定。

110.如权利要求107所述的方法，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成比例，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S*2确定。

111.如权利要求110所述的方法，其特征在于第一套组合包括两个会聚元件；第二套组合包括四个会聚元件；第三套组合包括六个会聚元件；第四套组合包括八个会聚元件；第五套组合包括十个会聚元件。

112.如权利要求108所述的方法，其特征在于暴露所述试样的步骤包括配置所述阵列中的每套组合，使每套组合中的会聚装置具有不同数目的会聚元件。

113.如权利要求108所述的方法，其特征在于每个会聚元件可以相对于所述试样被调节，以便提供不同的太阳辐射强度。

114.如权利要求107所述的方法，其特征在于每个会聚元件具有可以相对于所述试样被调节的焦距，以便提供不同的太阳辐射强度。

115.一种用于表征材料的风化交互作用的方法，包含：

在所述阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多套组合；

在所述阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多组组合；

确定所述试样的所需的温度；

使每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度；以及

使每组组合中的试样保持在偏离所需温度的温度下。

116.如权利要求115所述的方法，其特征在于所需温度受到所述温度控制系统的动态限定，从而模拟所述材料最终应用场合的复杂温度循环。

117.如权利要求115所述的方法，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括用于将会聚的太阳辐射强度引导至所述试样上的会聚装置。

118.如权利要求117所述的方法，其特征在于每个会聚装置包括至少一个会聚元件。

119.如权利要求117所述的方法，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成正比，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S确定。

120.如权利要求117所述的方法，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成比例，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S*2确定。

121.如权利要求120所述的方法，其特征在于第一套组合包括两个会聚元件；第二套组合包括四个会聚元件；第三套组合包括六个会聚元件；第四套组合包括八个会聚元件；第五套组合包括十个会聚元件。

122.如权利要求118所述的方法，其特征在于暴露所述试样的步骤包括配置所述阵列中的每套组合，使每套组合中的会聚装置具有不同数目的会聚元件。

123.如权利要求118所述的方法，其特征在于每个会聚元件可以相对于所述试样被调节，以便提供不同的太阳辐射强度。

124.如权利要求117所述的方法，其特征在于每个会聚元件具有可以相对于所述试样被调节的焦距，以便提供不同的太阳辐射强度。

125.如权利要求115所述的方法，其特征在于所述温度控制系统包括：

126.如权利要求125所述的方法，其特征在于第一个自然加速风化试验设备的输入装置远离所述阵列放置。

127.如权利要求126所述的方法，其特征在于每个其他自然加速风化试验设备的输入装置连续地串联于第一个自然加速风化试验设备，和所述阵列中的另一自然加速风化试验设备，而使所述另一自然加速风化试验设备依赖地受控于所述第一个自然加速风化试验设备。

128.如权利要求126所述的方法，其特征在于每个其他自然加速风化试验设备的输入装置连接于第一个自然加速风化试验设备。

129.如权利要求125所述的方法，其特征在于所述输入装置是温度敏感元件、用于再现记录的环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备和非接触监测装置之一。

130.如权利要求125所述的方法，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括：

用于支撑暴露于会聚的太阳辐射的所述试样的目标板；

用于将所述试样的温度调节至所需温度的设备。

131.如权利要求130所述的方法，其特征在于所述温度控制系统包括：

132.如权利要求131所述的方法，其特征在于所述输入装置是温度敏感元件、用于再现记录的环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备和非接触监测装置之一。

133.如权利要求131所述的方法，其特征在于所述反馈装置是温度敏感元件和非接触监测装置之一。

134.如权利要求131所述的方法，其特征在于所述设备包括用于使外界空气在所述目标板上运动的空气循环装置，所述空气循环装置包括电动机和由所述电动机驱动的风扇，用于产生外界空气所述空气循环装置包括电动机和由所述电动机驱动的用于产生外界空气流的风扇。

135.如权利要求131所述的方法，其特征在于所述反馈装置以导热关系连接于安装在所述目标板上的面板。

136.如权利要求131所述的方法，其特征在于所述反馈装置还包括覆盖所述反馈装置和所述面板的黑涂层，用于吸收照射的太阳辐射强度。

137.如权利要求131所述的方法，其特征在于所述设备包括接触所述试样的基座和至少一个从所述基座延伸入空气通道的翅片，所述空气通道具有用于使空气贯穿的风扇，以便使来自试样的热量散发给通过风扇穿过所述空气通道的空气。

138.如权利要求137所述的方法，其特征在于所述设备是金属散热器。

139.如权利要求131所述的方法，其特征在于所述设备包括接触所述试样的基座；至少两个从所述基座延伸入空气通道的分支，所述空气通道具有用于使空气贯穿的风扇，以便使来自试样的热量散发给穿过所述空气通道的空气；连接于每个分支的顶部，所述顶部具有第一端和第二端；和在所述顶部的所述第一端和第二端上施加的电压源。

140.如权利要求139所述的方法，其特征在于相邻的分支由不同的半导体材料构成。

141.如权利要求131所述的方法，其特征在于所述设备包括装有足以调节所述试样的所需温度的冷却剂的柔性壁容器，其中由于其中的冷却剂，所述柔性壁容器与所述试样一致。

142.如权利要求141所述的方法，其特征在于所述柔性壁容器可操作地连接于与冷却剂源连通的入口、和受到调节而以所需速度从所述柔性壁容器去除冷却剂的出口。

143.如权利要求141所述的方法，其特征在于所述冷却剂是从主要由冷却空气，乙二醇，氟碳制冷剂，乙醇，制冷剂气体和用于热交换的流体构成的组中选择的。

144.如权利要求115所述的方法，其特征在于所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

145.如权利要求125所述的方法，其特征在于所述控制器还包括用于为所需温度施加偏差的偏差装置。

146.如权利要求145所述的方法，其特征在于所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

147.如权利要求131所述的方法，其特征在于所述控制器还包括用于为所需温度施加偏差的偏差装置。

148.如权利要求147所述的方法，其特征在于所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

149.如权利要求115所述的方法，其特征在于每组组合包括至少一个在每套组合中的自然加速风化试验设备。

150.如权利要求115所述的方法，其特征在于所述多组组合包括：

具有在偏离所需温度的第一偏差下的试样的第一组；

具有在偏离所需温度的第二偏差下的试样的第二组；以及

具有在偏离所需温度的第三偏差下的试样的第三组。

151.如权利要求150所述的方法，其特征在于所述第一，第二和第三偏差分别是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

152.一种用于表征材料的风化交互作用的方法，包含：

以多个阵列的形式配置多个自然加速风化试验设备，所述设备为用于将太阳辐射会聚在由所述材料形成的试样上的类型；

使温度控制系统连接于每个阵列中的每个自然加速风化试验设备；

在每个阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多套组合；

在每个阵列中定义自然加速风化试验设备形成的多组组合；

确定所述试样的所需温度；

使每套组合中的试样暴露于不同的太阳辐射强度；

使每组组合中的试样保持在偏离所需温度的温度下；以及

使每个阵列中的所述试样暴露于不同的所需太阳辐射波长范围。

153.如权利要求152所述的方法，其特征在于所需温度受到所述温度控制系统的动态限定，从而模拟所述材料最终应用场合的复杂温度循环。

154.如权利要求152所述的方法，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括用于将会聚的太阳辐射强度引导至所述试样上的会聚装置。

155.如权利要求154所述的方法，其特征在于每个会聚装置包括至少一个会聚元件。

156.如权利要求154所述的方法，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成正比，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S确定。

157.如权利要求154所述的方法，其特征在于每个会聚装置包括多个会聚元件CE，而使会聚元件CE的数目与所述多套组合的每套组合S成比例，从而会聚元件的数目由公式：CE＝S*2确定。

158.如权利要求157所述的方法，其特征在于第一套组合包括两个会聚元件；第二套组合包括四个会聚元件；第三套组合包括六个会聚元件；第四套组合包括八个会聚元件；第五套组合包括十个会聚元件。

159.如权利要求155所述的方法，其特征在于暴露所述试样的步骤包括配置所述阵列中的每套组合，使每套组合中的会聚装置具有不同数目的会聚元件。

160.如权利要求155所述的方法，其特征在于每个会聚元件可以相对于所述试样被调节，以便提供不同的太阳辐射强度。

161.如权利要求154所述的方法，其特征在于每个会聚元件具有可以相对于所述试样被调节的焦距，以便提供不同的太阳辐射强度。

162.如权利要求152所述的方法，其特征在于所述温度控制系统包括：

163.如权利要求162所述的方法，其特征在于第一个自然加速风化试验设备的输入装置远离所述阵列放置。

164.如权利要求163所述的方法，其特征在于每个其他自然加速风化试验设备的输入装置连续地串联于第一个自然加速风化试验设备，和所述阵列中的另一自然加速风化试验设备，而使所述另一自然加速风化试验设备依赖地受控于所述第一个自然加速风化试验设备。

165.如权利要求163所述的方法，其特征在于每个其他自然加速风化试验设备的输入装置连接于第一个自然加速风化试验设备。

166.如权利要求162所述的方法，其特征在于所述输入装置是温度敏感元件、用于再现记录的环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备和非接触监测装置之一。

167.如权利要求152所述的方法，其特征在于每个自然加速风化试验设备还包括：

用于支撑暴露于会聚的太阳辐射的所述试样的目标板；

用于将所述试样的温度调节至所需温度的设备。

168.如权利要求167所述的方法，其特征在于所述温度控制系统包括：

输入装置，该装置连续地产生代表所述材料的最终应用场合的复杂温度循环的动态基准信号；

169.如权利要求168所述的方法，其特征在于所述输入装置是温度敏感元件、用于再现记录的环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备和非接触监测装置之一。

170.如权利要求168所述的方法，其特征在于所述反馈装置是温度敏感元件和非接触监测装置之一。

171.如权利要求168所述的方法，其特征在于所述设备包括用于使外界空气在所述目标板上运动的空气循环装置，所述空气循环装置包括电动机和由所述电动机驱动的风扇，用于产生外界空气所述空气循环装置包括电动机和由所述电动机驱动的用于产生外界空气流的风扇。

172.如权利要求168所述的方法，其特征在于所述反馈装置以导热关系连接于安装在所述目标板上的面板。

173.如权利要求168所述的方法，其特征在于所述反馈装置还包括覆盖所述反馈装置和所述面板的黑涂层，用于吸收照射的太阳辐射强度。

174.如权利要求168所述的方法，其特征在于所述设备包括接触所述试样的基座和至少一个从所述基座延伸入空气通道的翅片，所述空气通道具有用于使空气贯穿的风扇，以便使来自试样的热量散发给通过风扇穿过所述空气通道的空气。

175.如权利要求174所述的方法，其特征在于所述设备是金属散热器。

176.如权利要求168所述的方法，其特征在于所述设备包括接触所述试样的基座；至少两个从所述基座延伸入空气通道的分支，所述空气通道具有用于使空气贯穿的风扇，以便使来自试样的热量散发给穿过所述空气通道的空气；连接于每个分支的顶部，所述顶部具有第一端和第二端；和在所述顶部的所述第一端和第二端上施加的电压源。

177.如权利要求176所述的方法，其特征在于相邻的分支由不同的半导体材料构成。

178.如权利要求168所述的方法，其特征在于所述设备包括装有足以调节所述试样的所需温度的冷却剂的柔性壁容器，其中由于其中的冷却剂，所述柔性壁容器与所述试样一致。

179.如权利要求178所述的方法，其特征在于所述柔性壁容器可操作地连接于与冷却剂源连通的入口、和受到调节而以所需速度从所述柔性壁容器去除冷却剂的出口。

180.如权利要求178所述的方法，其特征在于所述冷却剂是从主要由冷却空气，乙二醇，氟碳制冷剂，乙醇，制冷剂气体和用于热交换的流体构成的组中选择的。

181.如权利要求152所述的方法，其特征在于所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

182.如权利要求162所述的方法，其特征在于所述控制器还包括用于为所需温度施加偏差的偏差装置。

183.如权利要求182所述的方法，其特征在于所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

184.如权利要求168所述的方法，其特征在于所述控制器还包括用于为所需温度施加偏差的偏差装置。

185.如权利要求184所述的方法，其特征在于所述偏差是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

186.如权利要求152所述的方法，其特征在于每组组合包括至少一个在每套组合中的自然加速风化试验设备。

187.如权利要求152所述的方法，其特征在于所述多组组合包括：

具有在偏离所需温度的第一偏差下的试样的第一组；

具有在偏离所需温度的第二偏差下的试样的第二组；以及

具有在偏离所需温度的第三偏差下的试样的第三组。

188.如权利要求187所述的方法，其特征在于所述第一，第二和第三偏差分别是绝对偏差，比例偏差，函数偏差和没有偏差之一。

189.如权利要求152所述的方法，其特征在于所述多个阵列包括：

具有暴露于第一预选波长范围的试样的第一阵列；

具有暴露于第二预选波长范围的试样的第二阵列；以及

具有暴露于第三预选波长范围的试样的第三阵列。