趙立華，唐其環(huán)

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太陽(yáng)輻射試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中的太陽(yáng)光譜分布

趙立華，唐其環(huán)

（中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所，重慶 400039）

為太陽(yáng)輻射試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、光老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)正確選擇太陽(yáng)光譜提供依據(jù)。辨析CIE NO.20，CIE NO.85兩種出版物太陽(yáng)輻射光譜特點(diǎn)，從五個(gè)方面對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行探討，統(tǒng)計(jì)這兩種太陽(yáng)輻射光譜帶寬輻照度的誤差；分析相對(duì)空氣質(zhì)量、臭氧與水分、云層光學(xué)厚度、地表反射率等因素對(duì)太陽(yáng)輻射光譜輻照度的影響；分析人工輻射光源光譜分布特點(diǎn)，以及它們與太陽(yáng)輻射光譜的差別；分析當(dāng)前光老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光譜輻照度允差的要求；介紹光老化試驗(yàn)間的可比性。結(jié)果 CIE NO.85光譜更準(zhǔn)確、更細(xì)致，但其波長(zhǎng)范圍較窄，兩種光譜輻照度的差別很小，大氣環(huán)境中許多因素會(huì)降低到達(dá)地面的光譜輻照度；人工輻射光源光譜與太陽(yáng)光譜的誤差、光老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中光譜輻照度允差都遠(yuǎn)大于前述太陽(yáng)輻射光譜間的誤差，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)太陽(yáng)光譜波長(zhǎng)范圍的要求比CIE NO.85光譜寬。太陽(yáng)輻射試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、光老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)，仍可選用CIE NO.20光譜作為太陽(yáng)輻射光譜。

CIE NO.20；CIE NO.85；太陽(yáng)輻射試驗(yàn)；太陽(yáng)輻射光譜

太陽(yáng)輻射光譜分布的作用在于指導(dǎo)人工光源的發(fā)明、試驗(yàn)裝置的開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的制定和試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)判，太陽(yáng)輻射試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)總是要列出典型氣候條件下的太陽(yáng)輻射光譜分布。GJB/T 150.7A—2009[1]與GB/T 2424.14—1995[2]采用了國(guó)際照明委員會(huì)第20號(hào)出版物CIE NO.20的太陽(yáng)輻射光譜分布；GB/ T1865—2009[3]，GB/T14522—2008[4]，GB/T 16422.1— 1999[5]則采用了CIE NO.85出版物[6]中的太陽(yáng)輻射光譜。這兩份出版物是將人造光源與自然光進(jìn)行對(duì)比的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，CIE NO.20已于1989年被CIE NO.85替代，孫杏蕾、張恒撰文主張相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用CIE NO.85的光譜[7]。GB/T 2423.24—2013[8]修訂時(shí)取代了1995版的GB/T 2424.14和GB/T 2423.24[9]，該標(biāo)準(zhǔn)也采用了CIE NO.85的光譜，CIE NO.20太陽(yáng)輻射光譜被替代似乎已成定局。CIE NO.20中的光譜是否還有存在價(jià)值，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)是否注定要被取代。鑒于此，文中分析比較了兩種光譜的分布，并從光老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光譜的要求和當(dāng)前老化試驗(yàn)水平兩方面對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了初步討論。

1 不同光譜分布的比較

1.1 CIE NO.20光譜分布

文中分析的CIE NO.20光譜來(lái)源于GB/T 2424.14—1995標(biāo)準(zhǔn)附錄A。在該標(biāo)準(zhǔn)中，太陽(yáng)輻射光譜波長(zhǎng)范圍設(shè)定為280～3000 nm，共劃分了19個(gè)帶寬，紫外線(xiàn)和可見(jiàn)光區(qū)域間隔為40 nm，紅外線(xiàn)區(qū)域間隔大多為200 nm，總的輻照度為1120 W/m2。GJB/T 150.7A—2009明確表示該光譜代表了海拔4～5 km環(huán)境的光譜，且強(qiáng)調(diào)在海平面和高海拔地區(qū)都使用此光譜；GB/T 2424.14—1995則籠統(tǒng)說(shuō)是地球表面環(huán)境。圖1為摘自GB/T 2424.14—1995的CIE NO.20太陽(yáng)光譜。

圖1 相對(duì)空氣質(zhì)量為1時(shí)CIE NO.20太陽(yáng)光譜輻照度

由圖1可知，大氣上界層太陽(yáng)輻射為連續(xù)光譜，在海拔4～5 km處則為吸收光譜。當(dāng)太陽(yáng)在頭頂時(shí)（=1）的最大輻照度約為1.6 W/(m2·nm)，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)在0.4～0.5 μm之間。

1.2 CIE NO.85光譜分布

CIE NO.85提供了海平面的日光光譜輻照度，其大氣衰減參數(shù)：相對(duì)空氣質(zhì)量為1，水蒸氣含量為1.42 cm沉積水，臭氧含量為0.34 cmSTP，地表反射率為0.2，空氣溶膠消光厚度（在=500 nm處）為0.1或0.27。GB/T 1865—2009完整地引用了CIE NO.85空氣溶膠消光厚度為0.1時(shí)的太陽(yáng)光譜分布，其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)則給出了不同帶寬的統(tǒng)計(jì)輻照度。

CIE NO.85提供的海平面光譜波長(zhǎng)范圍為305～2450 nm，104個(gè)波長(zhǎng)太陽(yáng)光的輻照度值，紫外線(xiàn)區(qū)域波長(zhǎng)間隔為5～10 nm，可見(jiàn)光區(qū)域和紅外線(xiàn)區(qū)域波長(zhǎng)間隔為10～20 nm，紅外線(xiàn)區(qū)域最大波長(zhǎng)間隔達(dá)到90 nm，總輻照度因空氣溶膠消光厚度不同而不同。當(dāng)相對(duì)空氣質(zhì)量為1，空氣溶膠消光厚度（在=500 nm處）為0.1，0.27時(shí)，總輻照度分別為1090.40 W/m2和 1074.91 W/m2，光譜分布如圖2所示。圖2與GB/T 2423.24—2013的CIE NO.85太陽(yáng)光譜一致。

圖2 相對(duì)空氣質(zhì)量為1時(shí)不同氣溶膠消光深度CIE NO.85太陽(yáng)光譜輻照度

圖2中實(shí)線(xiàn)、虛線(xiàn)分別表示氣溶膠消光厚度為0.1和0.27。由圖2可知，在其他條件相同的情況下，兩種氣溶膠消光厚度對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)輻射相差較小，且當(dāng)太陽(yáng)在頭頂時(shí)（=1）的最大輻照度約為1.9 W/(m2·nm)，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)也在0.4～0.5 μm之間。

比較圖1和圖2可知，兩出版物的光譜分布形態(tài)完全一致，但CIE NO.20的總輻照度高于CIE NO.85，且其最大輻照度卻低于CIE NO.85。此外，文獻(xiàn)[6]認(rèn)為，在CIE NO.20發(fā)布后的十幾年，監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)模型、方法的改進(jìn)獲得了大量的最新太陽(yáng)輻射光譜數(shù)據(jù)，使得CIE NO.85所考慮的大氣衰減參數(shù)更多、帶寬可劃分得更細(xì)。

1.3 不同光譜分布輻照度大小比較

1.3.1 相同帶寬輻照度

為了比較不同光譜分布輻照度的大小，根據(jù)CIE NO.20和CIE NO.85兩出版物的光譜分布數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)相同帶寬的輻照度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同出版物日光光譜輻照度

從表1可知，CIE NO.20光譜與消光深度為0.27的CIE NO.85光譜相比，360 nm以下的紫外光譜、480～520 nm的可見(jiàn)光譜、780 nm以上的紅外光譜的輻照度是CIE NO.20光譜高于CIE NO.85光譜，其余波長(zhǎng)范圍的光譜輻照度則是CIE NO.20光譜低于CIE NO.85光譜。與消光深度為0.1的CIE NO.85光譜相比，兩出版物光譜的輻照度大小關(guān)系與此略有不同。就紫外光譜輻照度大小比較看，GJB150.7A—2009中“高海拔地區(qū)的太陽(yáng)輻射光譜中所含的有害紫外輻射的比例更大”的說(shuō)法是不準(zhǔn)確的。

1.3.2 光譜帶寬輻照度比較

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，計(jì)算CIE NO.20光譜相對(duì)于消光深度為0.1的CIE NO.85光譜各帶寬輻照度的相對(duì)誤差，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。表中負(fù)號(hào)表示CIE NO.20光譜輻照度小于CIE NO.85光譜輻照度。

表2 CIE兩出版物光譜輻照度相對(duì)誤差

從表2可知，兩種光譜輻照度在紫外區(qū)域相差較大，波長(zhǎng)在1200 nm以上的紅外區(qū)域相差次之，波長(zhǎng)在480～1200 nm區(qū)域則較接近。

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，計(jì)算CIE NO.85光譜在氣溶膠消光深度0.27光譜相對(duì)于消光深度0.1光譜各帶寬輻照度的相對(duì)誤差，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。表中負(fù)號(hào)表示CIE NO.85光譜在氣溶膠消光深度0.27的環(huán)境中輻照度小于消光深度0.1環(huán)境的輻照度。

表3 氣溶膠消光深度0.27相對(duì)于0.1的輻照度相對(duì)誤差

從表3可知，在相對(duì)空氣質(zhì)量、水蒸氣含量、臭氧含量、地表反射率都相同的情況下，波長(zhǎng)越短，輻照度的相對(duì)誤差越大，在紫外區(qū)域相對(duì)誤差接近10%。

1.4 影響太陽(yáng)輻射光譜輻照度的因素

1.4.1 相對(duì)空氣質(zhì)量的影響

相對(duì)空氣質(zhì)量是指太陽(yáng)光線(xiàn)穿過(guò)地球大氣層的路程與太陽(yáng)在天頂位置時(shí)光線(xiàn)穿過(guò)地球大氣層的路程之比值，也稱(chēng)為大氣質(zhì)量。規(guī)定在海平面上，當(dāng)太陽(yáng)處于天頂位置時(shí)，太陽(yáng)光線(xiàn)垂直照射時(shí)相對(duì)空氣質(zhì)量為1。相對(duì)空氣質(zhì)量是太陽(yáng)高度角的函數(shù)，與赤緯角、太陽(yáng)時(shí)角、當(dāng)?shù)鼐暥扔嘘P(guān)[10]，只有南北回歸線(xiàn)內(nèi)的地區(qū)在夏季正午時(shí)相對(duì)空氣質(zhì)量才可能為1。圖3為CIE NO.85給出的相對(duì)空氣質(zhì)量對(duì)光譜輻照度的影響，其他大氣衰減參數(shù)：氣溶膠500 nm光學(xué)厚度為0.2，臭氧含量為0.3 cm，水蒸氣含量為2 cm沉積水，地表反射率為0.2，模型為L(zhǎng)OWTRAN Rural（RH為0%）模型。

圖3 不同相對(duì)空氣質(zhì)量的太陽(yáng)光譜輻照度

由圖3可知，相對(duì)空氣質(zhì)量越大，太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度越小，可見(jiàn)光區(qū)域?yàn)槲展庾V。

1.4.2 氧與水蒸氣的影響

臭氧與水蒸氣對(duì)太陽(yáng)光譜輻照度的影響見(jiàn)圖4，其他大氣衰減參數(shù)：相對(duì)空氣質(zhì)量為1，無(wú)吸收劑，地面反射率為0.2。

圖4 臭氧與水蒸氣對(duì)太陽(yáng)光譜輻照度的影響

大氣層上界外，沒(méi)有光譜吸收劑，太陽(yáng)光譜屬于連續(xù)光譜。陽(yáng)光進(jìn)入大氣層后，大氣層中的水蒸氣、氧、臭氧會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的太陽(yáng)光，使得到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射光譜分布曲線(xiàn)不再光滑連續(xù)而成為吸收光譜。由圖4可知，臭氧和水蒸氣含量越高，其吸收作用越強(qiáng)。

氧、臭氧、水蒸氣對(duì)輻射的吸收作用具有波長(zhǎng)選擇性，吸收情況如圖5所示。

圖5 氧與水蒸氣對(duì)特定波長(zhǎng)的吸收情況

由圖5可知，氧和臭氧主要吸收紫外和可見(jiàn)光區(qū)域的輻射，水蒸氣主要吸收紅外區(qū)域的輻射，而且水蒸氣對(duì)特定波長(zhǎng)吸收的選擇性更強(qiáng)。

2.4.3 云層光學(xué)厚度的影響

云層光學(xué)厚度對(duì)太陽(yáng)輻射光譜的影響如圖6所示，其他大氣衰減參數(shù)：相對(duì)空氣質(zhì)量為1.5，臭氧含量為0.3 cm，水蒸氣含量為2 cm沉積水，地表反射率0.2，模型為L(zhǎng)OWTRAN Rural（RH為0～60%）模型。

圖6 云層光學(xué)厚度對(duì)太陽(yáng)總輻射的影響

由圖6可知，云層光學(xué)厚度對(duì)太陽(yáng)輻射的影響很大，云層厚度越厚，到達(dá)地面的光譜輻照度越低。

1.4.4 地表反射率的影響

地表反射率是指地表物體向各個(gè)方向上反射的太陽(yáng)總輻射通量與到達(dá)該物體表面上的總輻射通量之比。當(dāng)太陽(yáng)處于天頂位置時(shí)，太陽(yáng)輻射是垂直向下的，雖然地表反射的陽(yáng)光沒(méi)有垂直向下的分量，但向上的反射光通過(guò)云層的再次反射，或空氣中微粒的散射而出現(xiàn)向下的輻射分量，從而影響輻射強(qiáng)度。表4列出了不同下墊面和地表的反射率[11]。

表4 典型地表面的地表反射率

由表4可知，不同下墊面的反射率相差很大，對(duì)照干燥裸地、干草地、濕草地的地表反射率可以達(dá)到0.2。這也是CIE NO.85出版物光譜的地表反射率。

上述大氣衰減參數(shù)對(duì)太陽(yáng)光譜輻照度的影響有的是較大的。雖然CIE NO.20光譜不對(duì)其進(jìn)行明確描述，或許“夏季晴朗天氣太陽(yáng)垂直照射”的條件已保證了它與CIE NO.85光譜大氣衰減參數(shù)基本一致，這才使得兩種太陽(yáng)光譜的分布基本一致。

綜上，CIE NO.20光譜與CIE NO.85光譜存在以下特點(diǎn)：在相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)光譜輻照度的偏差大多在20%以下；由于新模型的應(yīng)用，CIE NO.85光譜分布的劃分更細(xì)致；CIE NO.85光譜考慮了更多的大氣衰減參數(shù)的影響，而CIE NO.20光譜，只強(qiáng)調(diào)了相對(duì)空氣質(zhì)量為1；CIE NO.85光譜范圍較窄，沒(méi)有300 nm以下的紫外光和2450～3000 nm的紅外光。

2 試驗(yàn)用人工輻射光源與陽(yáng)光光譜分布的差異

實(shí)驗(yàn)室老化試驗(yàn)常用光源有熒光紫外燈、碳弧燈、氙弧燈等，各光源的主要特點(diǎn)如下所述。

1）熒光紫外燈。熒光紫外燈包括UVB-313，UVA-340，UVA-351三種光源，各光源的特點(diǎn)為：UVB-313光源的光譜包括了280～400 nm的紫外線(xiàn)，而到達(dá)地球表面的紫外線(xiàn)中波長(zhǎng)不會(huì)低于295 nm，即UVB-313光源包含了太陽(yáng)光譜中沒(méi)有的短波長(zhǎng)紫外線(xiàn)，而這部分紫外線(xiàn)的能量很強(qiáng)，很容易使高分子材料發(fā)生老化，導(dǎo)致老化結(jié)果失真，常用于快速篩選材料和研究材料的耐紫外線(xiàn)性能；UVA-340光源在 295～365 nm的紫外波段最接近于太陽(yáng)光的紫外線(xiàn)光譜，它的輻射峰值是在340 nm，是目前最接近于戶(hù)外陽(yáng)光的紫外光源；UVA-351光源模擬日光被窗戶(hù)玻璃過(guò)濾后的紫外線(xiàn)部分，它適用于戶(hù)內(nèi)環(huán)境應(yīng)用。

2）碳弧燈。碳弧燈有封閉式碳弧燈和陽(yáng)光型碳弧燈。封閉式碳弧燈碳棒通過(guò)電流發(fā)出弧光，其光譜能量分布與陽(yáng)光光譜能量分布相差較大，沒(méi)有陽(yáng)光中的短波紫外輻射，在400～800 nm之間也沒(méi)有日光的高強(qiáng)度能量；陽(yáng)光型碳弧燈與日光的光譜能量分布的匹配性雖有所改善，但二者在50～350 nm之間的光譜能量分布有很大差異。

3）氙弧燈。氙弧燈光譜區(qū)為0.28～3.0 μm ，圖7為GB/T 2424.14—1995列出的氙弧燈光譜曲線(xiàn)。

圖7 典型氙弧燈輻射與太陽(yáng)輻射比較

由圖7可知，氙弧燈光譜與相對(duì)空氣質(zhì)量為1時(shí)到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射光譜很相似，但二者的差別仍然很明顯。在紅外線(xiàn)區(qū)域，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射光譜屬于吸收光譜，而氙弧燈光譜為連續(xù)光譜；在0.8～1.0 μm范圍，氙弧燈光譜有一叢高能量峰線(xiàn)；在紫外和可見(jiàn)光區(qū)域，氙弧燈光譜與日光光譜也存在明顯的差別。

氙弧燈的光譜分布在當(dāng)前最接近太陽(yáng)光，使用濾光片調(diào)節(jié)光譜能量分布能夠比其他人工光源更好地模擬各種條件下的自然日光。即便如此，二者之間的差別也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CIE NO.20光譜與CIE NO.85光譜之間的差別。

3 光老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光譜的要求

3.1 光譜范圍

GB/T 1865—2009認(rèn)為低于300 nm的輻射不能到達(dá)地球表面，高于3000 nm波長(zhǎng)的輻射可以忽略不計(jì)，即低于3000 nm波長(zhǎng)的輻射是不能忽略的。這說(shuō)明CIE NO.85光譜不能滿(mǎn)足該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輻射波長(zhǎng)上限的要求。對(duì)于下限，該標(biāo)準(zhǔn)是認(rèn)同氙燈光譜波長(zhǎng)可以小于290 nm的，這說(shuō)明CIE NO.85光譜也不能滿(mǎn)足該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輻射波長(zhǎng)下限的要求。

GJB 150.7A—2009明確要求光譜能量分布的波長(zhǎng)為280～3000 nm，顯然CIE NO.85光譜不能滿(mǎn)足該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輻射波長(zhǎng)上、下限的要求。GJB 150.7A—2009認(rèn)為到達(dá)地球表面波長(zhǎng)小于300 nm的輻射量是很小的，但對(duì)材料的劣化效應(yīng)可能很顯著。此表述與GB/T 1865—2009不同，這會(huì)影響到對(duì)光譜中含有少量波長(zhǎng)小于300 nm的輻射試驗(yàn)的認(rèn)知。按照GJB 150.7A—2009，試驗(yàn)仍屬于模擬試驗(yàn)，而按照GB/T 1865—2009則屬于加速試驗(yàn)。太陽(yáng)輻射試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光譜范圍的要求寬于CIE NO.85光譜范圍，因此CIE NO.85光譜是不能取代CIE NO.20光譜的。

3.2 光譜輻照度允差

GJB 150.7A—2009規(guī)定了0.28～3.00 μm波長(zhǎng)范圍的輻照度是（1120 ±112）W/m2，以及紫外光、可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)光譜能量分布和允差，見(jiàn)表5。

表5 太陽(yáng)輻射試驗(yàn)光譜能量分布和允差

比較表2與表5中的數(shù)據(jù)可知，兩種光譜輻照度之差遠(yuǎn)小于GJB 150.7A要求的輻照度允差。

GB/T 16422.2—2014[12]根據(jù)不同批號(hào)及不同使用時(shí)間后裝有日光濾光器的光譜，得到了紫外區(qū)域不同帶寬的輻照度占總紫外輻照度的百分比，結(jié)果見(jiàn)表6。為便于比較，筆者列出了根據(jù)CIE NO.20光譜計(jì)算的相應(yīng)百分比。

表6 配置日光濾光器的氙弧燈的相對(duì)光譜輻照度

由表6可知，CIE NO.20光譜紫外的分布基本上在最大值和最小值之間，即CIE NO.20光譜能滿(mǎn)足GB/T 16422.2—2014的光譜允差要求。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光譜輻照度控制的要求

CIE NO.85光譜是在相對(duì)空氣質(zhì)量、氣溶膠光譜深度、地面反射率等條件下推算的，就相對(duì)空氣質(zhì)量來(lái)說(shuō)，只有回歸線(xiàn)內(nèi)地區(qū)夏天中午的值才可能為1，即CIE NO.85光譜的光強(qiáng)比實(shí)際環(huán)境高很多。因此，雖然CIE NO.85光譜在340，420 nm處的光強(qiáng)分別為0.68，1.5 W/(m2·nm)，為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際條件的相關(guān)性，還有很多標(biāo)準(zhǔn)常采用較小的輻照度。如GB/T 1865—2009采用0.51 W/m2@340 nm的輻照度，甚至更低的0.48 W/m2@340 nm[13]，該值已偏離CIE NO.85光譜30%。

標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光譜的允差要求較寬，且在試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)輻照度的控制往往又偏離光譜的允差范圍，這都遠(yuǎn)大于CIE NO.20光譜與CIE NO.85光譜之間的偏離值。就波長(zhǎng)范圍來(lái)說(shuō)，只有CIE NO.20光譜才滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)對(duì)280～3000 nm波長(zhǎng)范圍的要求，CIE NO.85光譜是不滿(mǎn)足的。

5 光老化試驗(yàn)結(jié)果間的可比性

影響光老化試驗(yàn)結(jié)果的因素很多，燈管、冷卻方式、試驗(yàn)?zāi)Ｊ健⒃囼?yàn)樣品、裝置、試驗(yàn)條件等[13-15]，但制約老化試驗(yàn)發(fā)展的關(guān)鍵因素則是試驗(yàn)輻照度的代表性、人工光源的光譜能量分布與穩(wěn)定性、試驗(yàn)設(shè)備的先進(jìn)性。各種因素的綜合作用導(dǎo)致了不同光源、不同型號(hào)設(shè)備之間的老化試驗(yàn)結(jié)果有明顯差別[16]，GB/T 16422.2—1999中規(guī)定不同型號(hào)的氙燈人工老化箱的試驗(yàn)結(jié)果不宜進(jìn)行相互比較[17]，即便同一型號(hào)的不同設(shè)備，GB/T 16422.2—2014也認(rèn)為不宜進(jìn)行相互比較。

顯然，光老化試驗(yàn)結(jié)果的可比性差，并不是遵循不同的太陽(yáng)光譜分布造成的。相對(duì)于上述所列影響因素，CIE NO.20光譜與CIE NO.85光譜之間的差異對(duì)光老化試驗(yàn)結(jié)果的影響可忽略不計(jì)。

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前太陽(yáng)輻射試驗(yàn)結(jié)果的可比性和模擬性都較差，其原因?yàn)椋喝斯す庠磁c太陽(yáng)光的匹配性較差，不能很好地再現(xiàn)太陽(yáng)輻射光譜的分布；試驗(yàn)設(shè)備條件控制能力不能完全控制光源的不利因素；實(shí)際環(huán)境所受太陽(yáng)輻射光譜的分布與典型條件下太陽(yáng)光譜的分布存在較大差異。CIE NO.20光譜與CIE NO.85光譜之間的差別很小，其差別不足以引起試驗(yàn)結(jié)果的較大誤差；CIE NO.85光譜波長(zhǎng)范圍較窄，不能完全滿(mǎn)足當(dāng)前太陽(yáng)輻射試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光譜波長(zhǎng)范圍的要求。因此，在GJB 150.7A修訂時(shí)，仍可選用CIE NO.20光譜。

[1] GJB/T 150.7A—2009, 軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法第7部分: 太陽(yáng)輻射試驗(yàn)[S].

[2] GB/T 2424.14—1995, 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分: 試驗(yàn)方法太陽(yáng)輻射試驗(yàn)導(dǎo)則[S].

[3] GB/T 1865—2009, 色漆和清漆人工氣候老化和人工輻射曝露濾過(guò)的氙弧輻射[S].

[4] GB/T 14522—2008, 機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品用塑料?涂料?橡膠材料人工氣候老化試驗(yàn)方法熒光紫外燈[S].

[5] GB/T 16422.1—1999, 塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法第1部分: 總則[S].

[6] Commission Internationale de l'Eclairage. CIE Publication NO.85 Solar Spectral Irradiance[R]. Paris: 52 Bd Malesherbes, F-75008, 1989.

[7] 孫杏蕾, 張恒. IEC 68-2-5:1975標(biāo)準(zhǔn)的解讀[J]. 電子測(cè)試, 2008(10): 47-50.

[8] GB/T 2423.24—2013, 環(huán)境試驗(yàn)第2部分: 試驗(yàn)方法試驗(yàn)Sa: 模擬地面上的太陽(yáng)輻射及其試驗(yàn)導(dǎo)則[S].

[9] GB/T 2424.14—1995, 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分: 試驗(yàn)方法試驗(yàn)Sa: 模擬地面上的太陽(yáng)輻射[S].

[10] 張志英, 魯嘉華. 新能源與節(jié)能技術(shù)[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2013.

[11] 《大氣科學(xué)辭典》編委會(huì). 大氣科學(xué)辭典[K]. 北京: 氣象出版社, 1994.

[12] GB/T 16422.2—2014, 塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法第2部分: 氙弧燈[S].

[13] 張洪彬, 劉雅智, 蔡汝山, 等. 非金屬材料紫外光老化試驗(yàn)方法與標(biāo)準(zhǔn)研究[J]. 電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn), 2016, 34(1): 6-10

[14] 秦劍. 電子設(shè)備太陽(yáng)輻射試驗(yàn)方法分析[J]. 電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn), 2016, 34(02): 15-21.

[15] 宋志佗. 模擬太陽(yáng)輻射試驗(yàn)在通信線(xiàn)纜及附屬產(chǎn)品中應(yīng)用簡(jiǎn)析[J]. 現(xiàn)代傳輸, 2014(5): 10-16.

[16] 陳金愛(ài), 鄭玉梅, 余雪輝. 不同型號(hào)氙燈人工加速老化試驗(yàn)[J]. 合成材料老化與應(yīng)用, 2007, 36(3): 4-7.

[17] GB/T 16422.2—1999 塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法第2部分: 氙弧燈[S].

Solar Spectral Distribution in Solar Radiation Test Standard

ZHAO Li-huaTANG Qi-huan

(No.59 Institute of China Ordnance Industry, Chongqing 400039, China)

To provide basis for correct selection of the solar spectrum in amendment of radiation test standard for the sun and light aging test standard.By analyzing CIE NO.20, CIE NO.85 between two publications of solar radiation spectrum characteristics, this paper probed into this issue from the following five aspects: error statistics of these two kinds of solar irradiance spectral bandwidth; analysis of the relative quality of air, ozone and water, cloud optical thickness, surface reflectance and other factors on the impact of solar spectral irradiance; characteristic analysis of spectral distribution of the light source and the difference between them and the artificial radiation, the solar radiation spectrum; analysis of current requirements of light aging test standard of spectral irradiance tolerance; introduction to result comparability of two light aging tests.CIE NO.85 spectrum was more accurate and more detailed, but its wavelength range was narrow; the difference between two spectral irradiance was very small. The spectral irradiance could be prevented from reaching the ground by many factors in the atmospheric environment. The error of light aging test standard of spectral irradiance tolerance and the solar spectrum was far greater than two the solar radiation spectrum of the error between the publications. The wavelength coverage of solar spectrum required by the standard was wider than that of CIE NO.85.CIE NO.20 spectrum might be selected as the solar radiation spectrum in amendment of radiation test standard for the sun and light aging test standard.

CIE NO.20; CIE NO.85; solar radiation test; solar spectra

10.7643/ issn.1672-9242.2017.11.013

TJ01

A

1672-9242(2017)11-0065-06

2017-07-07；

2017-08-21

趙立華（1968—），女，河北撫寧人，工程師，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境試驗(yàn)與評(píng)價(jià)。