CN212179265U - 一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，包括太阳光双轴跟踪机构、线性聚光镜面机构、样品测试台、微机喷淋机构和冷却单元，该太阳光双轴跟踪机构能自动地从早到晚跟踪太阳，且能自动补偿因季节变化而引起的不同太阳仰角的影响；将需要进行老化测试的样品固定在样品测试台，该线性聚光镜面机构可以把全光谱太阳光集中照射到试验台面的测试样品上，保证跟踪架上产品获得最大太阳辐射能量。该微机喷淋机构可以模拟下雨的自然现象，该冷却单元模拟吹风的自然现象。这种结构，能够跟踪太阳的日光聚集，增加了照射到样品上的阳光能量，使得老化测试比固定测试周期节省3‑10倍的时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及产品老化测试领域技术，尤其是指一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置。
背景技术
20世纪初期，研究人员通过把样品放在竖立的、朝南的架子上在户外进行曝晒，对材料的耐候性能进行评估。到了1908 年，美国材料实验协会(ASTM)D-1委员会和涂料制造协会开始在新泽西州的大西洋城进行涂料的户外曝晒测试。为了缩短测试时间，他们使用了一种倾斜 45 度朝南的架子，以使更多的阳光照射在样品上。45 度角倾斜曝晒架是一种户外加速老化的方法。以后的几十年里，加速老化的方法在不断的改进。到了20 世纪 30年代，发明了一种简单的单轴的随太阳转动的装置，它可从早到晚随着太阳转动。到了50年代，这种架子才开始商业化生产。
然而目前的老化测量装置结构简单，功能单一，仍然不能模拟出自然环境中雨淋、刮风、潮湿、气温变化等复杂的气候，从而老化测试时间较长。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，用于产品的老化测试，节省测试时间。
为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：
一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，包括
一太阳光双轴跟踪机构，具有底座、支撑结构、左拐臂和右拐臂，该支撑结构用第一旋转器安装于底座上，该左拐臂和右拐臂分别用第二旋转器安装于支撑结构的两侧；
一线性聚光镜面机构，具有左翼、右翼和多块平面镜，该左翼、右翼分别设于左拐臂和右拐臂的下侧，各平面镜可拆式安装于左翼、右翼；
一样品测试台，有左样品台、右样品台、样品固定装置和拉板，该左样品台和右样品台分别设于左拐臂和右拐臂上侧，样品固定装置和拉板安装于左样品台、右样品台；
一微机喷淋机构，设于所述样品测试台正下方；
一冷却单元，分别安装于左样品台和右样品台的一侧。
作为一种优选方案，所述测试装置由PLC控制系统控制。
作为一种优选方案，进一步包括一气象环境监测系统。
作为一种优选方案，所述气象环境监测系统有六要素一体化传感器MC600，六要素包含风速、风向、大气压力、大气温度、相对湿度和降雨量。
作为一种优选方案，所述第一旋转器和第二旋转器由微机系统控制而旋转。
作为一种优选方案，所述第一旋转器和第二旋转器均为伺服电机。
作为一种优选方案，所述第一旋转器的驱动所述支撑结构旋转的方位角范围0°-270º，所述第二旋转器驱动左拐臂和右拐臂旋转的倾角范围0°-90º。
作为一种优选方案，所述左翼、右翼是铝合金平台，其上设有多组固定角板，固定角板上设的平板玻璃固定板，所述平面镜是架设在该平板玻璃固定板上。
作为一种优选方案，所述左翼、右翼的采光面积分别为120×120 cm，每个区域可以安装120×10 cm的反射平面镜10块，镜子之间有间隔。
作为一种优选方案，所述冷却单元有两个，均为离心冷风机，分别安装于左样品台、右样品台外侧，通过挡风板让风直接吹过样品表面。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，本自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置包括太阳光双轴跟踪机构、线性聚光镜面机构、样品测试台、微机喷淋机构、冷却单元；该太阳光双轴跟踪机构能自动地从早到晚跟踪太阳，且能自动补偿因季节变化而引起的不同太阳仰角的影响；将需要进行老化测试的样品固定在样品测试台，该线性聚光镜面机构可以把全光谱太阳光集中照射到试验台面的测试样品上，保证跟踪架上产品获得最大太阳辐射能量。该微机喷淋机构可以模拟下雨的自然现象，该冷却单元模拟吹风的自然现象。这种结构，能够跟踪太阳的日光聚集，增加了照射到样品上的阳光能量，使得老化测试比固定测试周期节省3-10倍的时间。
为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。
附图说明
图1是本实用新型之实施例的主视图。
图2是本实用新型之实施例的侧视图。
附图标识说明：
10、太阳光双轴跟踪机构 11、底座
12、支撑结构 13、左拐臂
14、右拐臂 15、第一旋转器
16、第二旋转器 20、线性聚光镜面机构
21、左翼 22、右翼
23、平面镜 24、固定角板
25、平板玻璃固定板 30、样品测试台
31、左样品台 32、右样品台
33、样品固定装置 34、拉板
40、微机喷淋机构 50、冷却单元。
具体实施方式
请参照图1和图2所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，是一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其结构包括一太阳光双轴跟踪机构10、一线性聚光镜面机构20、一样品测试台30、一微机喷淋机构40、一冷却单元50。
其中，所述太阳光双轴跟踪机构10具有底座11、支撑结构12、左拐臂13和右拐臂14，该支撑结构12用第一旋转器15安装于底座11上，该左拐臂13和右拐臂14分别用第二旋转器16安装于支撑结构12的两侧。例如，所述第一旋转器15和第二旋转器16均由伺服电机驱动，是由微机系统控制而旋转，工作时，所述第一旋转器15的驱动所述支撑结构12旋转的方位角范围0°-270º，所述第二旋转器16驱动左拐臂13和右拐臂14旋转的倾角范围0°-90º，使得测试装置可自动从早到晚实时跟踪太阳光。
太阳光双轴跟踪机构10采用微机控制，具有光源跟踪，天文跟踪及历史轨迹跟踪等多种跟踪模式；支撑结构12为铸铁、铝型材、热浸镀锌、喷粉等；系统跟踪精度方位角<=0.1°、倾斜仰角<= 0.2°，方位角范围0°-270º，倾角范围0°-90º，在展开状态下抗14级阵风，配风速报警仪，可转换到保护状态下可抗15~16级阵风； 50HZ，AC220V供电，功率100W。
所述线性聚光镜面机构20具有左翼21、右翼22和多块平面镜23，该左翼21、右翼22分别设于左拐臂13和右拐臂14的下侧，各平面镜23可拆式安装于左翼21、右翼22。更为具体的，所述左翼21、右翼22是铝合金平台，其上设有多组固定角板24，固定角板24上设的平板玻璃固定板25，所述平面镜23是架设在该平板玻璃固定板25上。平面镜23用于将太阳光集中照射到试验台面的测试样品上。本实施例中，所述左翼21、右翼22的采光面积分别为120×120 cm，每个区域可以安装120×10 cm的反射平面镜23十块，镜子之间有间隔。样品测试台30正下方不安装镜子，防止样品台阴影遮光。
按光反射原理设计平面镜23至样品台距离，镜面安装采用可调角度设计，保证所有聚光到样品测试台30面；为了反射光平面镜23的拆卸和后续更换，采用固定方式易拆卸两侧压的方法，方便后续更换镜子。
所述样品测试台30有左样品台31、右样品台32、样品固定装置33和拉板34，该左样品台31和右样品台32分别设于左拐臂13和右拐臂14上侧，样品固定装置33和拉板34安装于左样品台31、右样品台32。样品进行老化测试需要安装固定到样品测试台30，用太阳光照射分析材料老化程度。本实施例中，每个样品台尺寸为120×20 cm，实验时样品朝下，在安放样品时可以通过手动控制跟踪装置旋转，将样品台朝上，方便样品放置。样品台采用压块式安装，方便拆装。
样品台正下方为微机喷淋机构40。平面镜23与样品台之间的距离按光反射原理计算，以满足10面平面镜23反射的光均匀聚集到120×20 cm的样品台上。喷淋机构与样品台的距离可调，满足喷淋面积和雾化效果的要求。
所述微机喷淋机构40设于所述样品测试台30正下方。本实施例中，所述冷却单元50分别安装于左样品台31和右样品台32的一侧。所述冷却单元50有两个，均为离心冷风机，分别安装于左样品台31、右样品台32外侧，通过挡风板让风直接吹过样品表面。微机喷淋机构40采用程序控制，程序给出24组喷淋时间，可通过钩选方式选择执行喷啉；喷淋量按输入喷淋流量及喷淋时间间隔两种方式来确定，也通过钩选的方式执行。
以及，本实用新型的测试装置由PLC控制系统控制。PLC控制系统配置触模屏及电器件组成，控制喷淋及冷却系统。采用人机界面按设计时间等，可以自动控制；操作简单，减小人工；供电为AC220V，总功率为2KW。
除此之外，本实用新型之自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置还可以进一步包括一气象环境监测系统。该气象环境监测系统有两部分组成：一是MC600 六要素一体化微型气象站，二是TMC-2ST光资源基准辐射监测系统。
微气象站也叫气象智能一体化传感器或物联网传感器，是一个结构紧凑、高精度的多要素一体化传感器，提供六个气象参数，MC600 可测量风速，风向，大气压力，大气温度，相对湿度和降雨量。传感器采用 IP66 级阳极氧化铝合金外壳或高分子塑料外壳，MC600 采用 9~32伏直流电供电并配有 7 针的 M20 连接器供安装。
TMC-2ST光资源基准辐射监测系统采集测量的长期太阳辐射收支数据，对研究天气和气象学工业、太阳能技术的发展提供直接数据依据，同时太阳辐射的收支数据即有助于农业气象学和生态学研究，同时也对蒸发、植物的蒸腾，水循环研究具有及其重要参考价值。
本实施例中，TMC-2ST太阳辐射观测系统的核心是FSP10总辐射传感器，FSP10总辐射传感器是一种应用于太阳辐射观测的短波总辐射传感器。它符合最新的ISO 和 WMO 标准的“一级”表技术指标，测量的准确性与KIPP&ZONEN的二级标准辐射表相一致。
FSP10 是用来测量从180°视场(也称“球面”太阳辐射)，以W/m2为单位，入射在一个区域表面的太阳辐射通量。FSP10采取完全无源工作方式，利用一个热电偶传感器生成一个与辐射通量成正比的输出电压。由于使用了两个球型玻璃罩，减少了测量误差；特别是热偏差，所以传感器具有很高的测量精度。
FSP10 的使用十分简单。用户仅仅需要一个精确的毫伏量级的电压表来读取数据。要计算辐射等级，电压必须除以灵敏度，而灵敏度是一个每一台仪器都提供的常数。FSP10 可以与大多数常用的数据采集系统连接。
本实用新型的安装方法如下：选择四周无太阳遮挡空旷场地，可根据要求设计建立一定的水泥和钢结构基础，也可放在楼顶，现场具有交流220V电源即可。
本实用新型的工作原理如下：自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置是一种户外曝晒装置，能自动地从早到晚跟踪太阳，且能自动补偿因季节变化而引起的不同太阳仰角的影响。同时反射镜可以把全光谱太阳光集中照射到试验台面的测试样品上，保证跟踪架上产品获得最大太阳辐射能量。这种跟踪太阳的日光聚集系统增加了照射到样品上的阳光能量，比固定测试周期节省3-10倍的时间。
除此之外，本自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置的测试系统具有手动与全自动追踪2种方式，可以相互转换，方便快捷。除了可以用于以上提及的材料老化实验，还主要应用于高效太阳能光伏发电、太阳能空调、太阳能制氢、太阳辐照度测量、高效太阳能集热器等需要对太阳进行实时跟踪的应用领域。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其特征在于：包括
一太阳光双轴跟踪机构（10），具有底座（11）、支撑结构（12）、左拐臂（13）和右拐臂（14），该支撑结构（12）用第一旋转器（15）安装于底座（11）上，该左拐臂（13）和右拐臂（14）分别用第二旋转器（16）安装于支撑结构（12）的两侧；
一线性聚光镜面机构（20），具有左翼（21）、右翼（22）和多块平面镜(23)，该左翼(21)、右翼(22)分别设于左拐臂(13)和右拐臂(14)的下侧，各平面镜(23)可拆式安装于左翼(21)、右翼(22)；
一样品测试台(30)，有左样品台(31)、右样品台(32)、样品固定装置(33)和拉板(34)，该左样品台(31)和右样品台(32)分别设于左拐臂(13)和右拐臂(14)上侧，样品固定装置(33)和拉板(34)安装于左样品台(31)、右样品台(32)；
一微机喷淋机构(40)，设于所述样品测试台(30)正下方；
一冷却单元(50)，分别安装于左样品台(31)和右样品台(32)的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其特征在于：测试装置由PLC控制系统控制。
3.根据权利要求1所述的一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其特征在于：进一步包括一气象环境监测系统。
4.根据权利要求3所述的一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其特征在于：所述气象环境监测系统有六要素一体化传感器MC600，六要素包含风速、风向、大气压力、大气温度、相对湿度和降雨量。
5.根据权利要求1所述的一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其特征在于：所述第一旋转器(15)和第二旋转器(16)由微机系统控制而旋转。
6.根据权利要求5所述的一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其特征在于：所述第一旋转器(15)和第二旋转器(16)由伺服电机驱动。
7.根据权利要求6所述的一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其特征在于：所述第一旋转器（15）的驱动所述支撑结构（12）旋转的方位角范围0°-270º，所述第二旋转器（16）驱动左拐臂（13）和右拐臂（14）旋转的倾角范围0°-90º。
8.根据权利要求1所述的一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其特征在于：所述左翼（21）、右翼（22）是铝合金平台，其上设有多组固定角板（24），固定角板（24）上设的平板玻璃固定板（25），所述平面镜（23）是架设在该平板玻璃固定板（25）上。
9.根据权利要求8所述的一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其特征在于：所述左翼（21）、右翼（22）的采光面积分别为120×120 cm，每个区域可以安装120×10 cm的反射平面镜（23）10块，镜子之间有间隔。
10.根据权利要求1所述的一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置，其特征在于：所述冷却单元（50）有两个，均为离心冷风机，分别安装于左样品台（31）、右样品台（32）外侧，通过挡风板让风直接吹过样品表面。
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| CN202020662294.5U CN212179265U (zh) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | 一种自然环境下太阳光双轴跟踪聚能曝晒老化的测试装置 |
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| CN212179265U true CN212179265U (zh) | 2020-12-18 |
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- 2020-04-27 CN CN202020662294.5U patent/CN212179265U/zh active Active
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