楊明軍，趙家華，余云加，葉江勇

（廣州廣電計(jì)量檢測(cè)股份有限公司 ，廣州 510627）

引言

國(guó)內(nèi)目前普遍采用的光輻照度檢測(cè)方法有兩種：一種是采用光輻照度計(jì)對(duì)自然環(huán)境下的太陽(yáng)光進(jìn)行光輻照度進(jìn)行測(cè)量[1，2]，此方法能簡(jiǎn)單的測(cè)量自然環(huán)境下的太陽(yáng)光輻照度。由于方法功能單一，使用范圍非常有限。另一種是采用太陽(yáng)光輻照度試驗(yàn)裝置測(cè)量太陽(yáng)光輻照度[3-5]，應(yīng)用于戶外、航天器和小樣品陽(yáng)光模擬試驗(yàn)。不能滿足GJB 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)》大型樣品第4.3.3.1條款“程序I” 試驗(yàn)的要求。

本項(xiàng)目“移動(dòng)式太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)”是通過(guò)光輻照度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有步入式高低溫濕熱試驗(yàn)箱、整車紅外加熱系統(tǒng)、溫度數(shù)據(jù)采集儀，主要用于滿足GJB 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)》第4.3.3.1條款“程序I”的試驗(yàn)要求，可進(jìn)行汽車零部件、整車、大部件以及小型設(shè)備等太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)。

1 系統(tǒng)的組成

“移動(dòng)式太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)”由光輻照度測(cè)量記錄儀、溫度數(shù)據(jù)采集儀、PLC報(bào)警裝置與安裝于PC機(jī)上的光輻照度監(jiān)控軟件集成而成的光輻照度監(jiān)控系統(tǒng)組成。移動(dòng)式太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)工裝結(jié)構(gòu)采用模塊化、抽屜式設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)具有體積小、可隨時(shí)拆裝，移動(dòng)，收起、組裝方面，便于攜帶，在不同地點(diǎn)使用。工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖1所示。系統(tǒng)主要組成清單，見(jiàn)表1所示。

2 系統(tǒng)工作原理與設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)工作原理

“移動(dòng)式太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)”由步入式高低溫濕熱試驗(yàn)箱、整車紅外加熱系統(tǒng)和光輻照度檢測(cè)系統(tǒng)組成，并由整車紅外加熱系統(tǒng)提供紅外輻射光，以及步入式高低溫試驗(yàn)室保障試驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫濕度。步入式高低溫濕熱試驗(yàn)室控制室內(nèi)的溫度和濕度。溫濕度控制系統(tǒng)由新風(fēng)處理機(jī)組和送風(fēng)末端組成，采用新風(fēng)作為能量輸入傳送的媒介，通過(guò)改變送風(fēng)量來(lái)控制室內(nèi)的濕度[6]。整車紅外加熱系統(tǒng)由紅外輻射燈和紅外加熱控制柜組成，光輻射照熱監(jiān)控系統(tǒng)將樣品監(jiān)測(cè)點(diǎn)反饋的實(shí)際溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，通過(guò)紅外加熱控制柜控制紅外輻射燈溫度來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)樣品的輻射能量，模擬樣品在真實(shí)環(huán)境中經(jīng)歷的太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)。用以滿足GJB 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)》第4.3.3.1條款“程序I”的試驗(yàn)要求。移動(dòng)式太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行示意圖見(jiàn)圖2所示，其中黑色虛線框內(nèi)為整車紅外加熱系統(tǒng)，紅色虛線框內(nèi)為步入式高低溫試驗(yàn)試驗(yàn)室。

2.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。硬件部分包括光輻照度測(cè)量記錄儀、溫度數(shù)據(jù)采集儀、PLC報(bào)警裝置；光輻照度監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用MVC（Model-View-Controller）設(shè)計(jì)模式。通過(guò)控制層調(diào)用底層溫度數(shù)據(jù)采集儀讀寫驅(qū)動(dòng)模型層、光輻照度測(cè)試記錄儀讀寫驅(qū)動(dòng)模型層和磁盤文件讀寫驅(qū)動(dòng)模型層，并與設(shè)備進(jìn)行交互，獲取數(shù)據(jù)顯示到用戶界面。

2.2.1 硬件的設(shè)計(jì)

“移動(dòng)式太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)”由光輻照度測(cè)量記錄儀、溫度數(shù)據(jù)采集儀、PLC報(bào)警裝置與安裝于PC機(jī)上的光輻照度監(jiān)控軟件集成而成。紅外加熱系統(tǒng)提供紅外輻射光，步入式高低溫試驗(yàn)室保障試驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫濕度。光輻照度測(cè)量記錄儀是一種集氣象數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸和管理于一體的無(wú)人值守的智能光輻照度采集系統(tǒng)。其由光輻照度傳感器（多通道接口，最多可接16通道）、光輻照度數(shù)據(jù)采集儀和光輻照度控制軟件組成，具有光輻照度數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)、參數(shù)設(shè)定、友好的人機(jī)界面和標(biāo)準(zhǔn)通信功能。 PLC報(bào)警裝置通過(guò)光輻照度監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)置溫度與光輻照度的上下限值，當(dāng)實(shí)時(shí)采樣的溫度與光輻照度值超出上下限時(shí)，可顯示報(bào)警內(nèi)容，并啟動(dòng)聲光報(bào)警器。

2.2.2 軟件的設(shè)計(jì)

表1 系統(tǒng)主要組成清單

圖1 移動(dòng)式太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

用戶在界面上操作控制層完成對(duì)底層設(shè)備的控制。光輻照度監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)框圖見(jiàn)圖3所示。光輻照度監(jiān)測(cè)軟件能將采集到的光輻照度值與溫度值同時(shí)實(shí)時(shí)顯示在同一個(gè)曲線圖和同一個(gè)數(shù)據(jù)表格中，并且曲線圖和表格中的光輻照度值與溫度值的通道、通道數(shù)量與顏色、采樣率等功能可進(jìn)行選擇調(diào)整。

圖2 移動(dòng)式太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行示意圖

圖3 軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)框圖

光輻照度監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程采用MVC設(shè)計(jì)思想，即先編寫底層：溫度數(shù)據(jù)采集儀讀寫驅(qū)動(dòng)模型層、光輻照度測(cè)試記錄儀讀寫驅(qū)動(dòng)模型層和磁盤文件讀寫驅(qū)動(dòng)模型層，再編寫控制層，最后編寫視圖層。光輻照度監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖見(jiàn)圖4所示。

圖4 軟件設(shè)計(jì)流程圖

3 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)中ZRTH270U型步入式高低溫濕熱試驗(yàn)室可以提供-60～90 ℃的環(huán)境溫度，保證長(zhǎng)小于12 m，高低于4.5 m，寬窄于4.5 m，總重小于30 t的樣品能直接開(kāi)進(jìn)試驗(yàn)室。另外，還可以根據(jù)樣品實(shí)際大小，提供不同容積的溫度箱。

本系統(tǒng)光輻照度測(cè)量記錄儀包含16個(gè)有效通道，可并行工作，同時(shí)開(kāi)展試驗(yàn)。系統(tǒng)紅外輻射燈可以保證長(zhǎng)小于8.2 m，高低于3.8 m，寬窄于4.0 m的樣品進(jìn)行試驗(yàn)。其中3臺(tái)主燈架可以提供不小于76 kW的功率，8臺(tái)移燈架可以提供不小于80 kW的功率，最大輻照度可以達(dá)到2 000 W/m2。此外，給試驗(yàn)樣品提供穩(wěn)定的光輻照強(qiáng)度，并可根據(jù)樣品實(shí)際大小，提供不同尺寸大小，不同功率的紅外燈架。可進(jìn)行汽車零部件、整車、大部件以及小型設(shè)備的太陽(yáng)輻射試驗(yàn)等的太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)于此標(biāo)準(zhǔn)GJB 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)》規(guī)定了軍用裝備實(shí)驗(yàn)室太陽(yáng)輻射，驗(yàn)的要求設(shè)計(jì)出一款可靈活移動(dòng)的新型移動(dòng)式太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)。能滿足GJB 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)》第4.3.3.1條款“程序Ⅰ”的試驗(yàn)要求進(jìn)行汽車零部件、整車、大部件以及小型設(shè)備的太陽(yáng)輻射試驗(yàn)等的太陽(yáng)輻射熱效應(yīng)試。同時(shí)因其參數(shù)可調(diào)整，也能滿足GB/T 2423等民用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)要求。