太阳辐射试验

第六章太阳辐射试验
6. 1 目的和意义
太阳光是以电磁波的形式辐射和传送到地球表面的。

地球表面接受到的太阳辐射能量与所处的地理纬度、海拔高度以及时间变化（如年、季节、月、日）有关。

表征太阳辐射强弱的物理量是太阳辐射强度，所谓太阳辐射强度，即垂直于阳光单位黑体表面，在单位时间内吸收的辐射量。

在国际上，太阳辐射强度的单位采用瓦/米2（即w/m2）。

太阳辐射强度的单位可以是尔格/厘米2 . 分（即e rg/cm2 . min）。

在气象和环境试验领域中，常采用卡/厘米 . 分（即Cal/cm2 . min）。

在地球大气的上界，直接太阳辐射强度称为太阳常数。

太阳常数的平均值用So表示。

由于测量方法、测量仪器不统一，世界各地测得的太阳常数也不一致。

1956年在一次国际会议上规定，全世界一律采用1.90Cal/cm2 . min( 即1331w/m2)的太阳常数。

假如大气是绝对透明的介质，那么在地球表面测得的太阳辐射强度应是1.90Cal/cm2 . min 。

事实上，大气并非是绝对透明的介质，所以地球表面测得的太阳辐射强度远小于这个值。

由于地球轨道是椭圆形的，太阳常数和日地距离的平方成反比。

因此，在近日点，太阳常数大于远日点的7%左右。

综上所述，在环境试验领域，太阳辐射强度采用1 .6Cal/cm22 . min( 即1121w/m2)。

现有的资料表明：辐射强度大于0 .7Cal/cm2 . min( 即490w/m2)时，可以引起热效应（由红光和红外线引起的）和光老化效应（由紫外线引起的）。

太阳辐射强度的测量一般采用绝对日射表和相对日射表。

绝对日射表是通过观测可以直接读取以Cal/cm2 . min为单位的太阳辐射强度的仪表。

相对日射表是通过观测得到电压、电流和其它参数值，然后用一定的换算系数通过计算，可以得到相应的以Cal/cm2 . min为单位的太阳辐射强度的仪表。

在使用相对日射表时，必须通过直接或间接的绝对日射表比较、标定后，才能获得所要测量的值。

太阳辐射对电子电工产品有两种有害的作用，即太阳辐射的热效应和太阳辐射的光化学效应。

太阳辐射的热效应可以引起电子电工产品的热老化、氧化、裂痕、化学反应、软化、融解、升华、粘性降低、蒸发和膨胀等。

太阳辐射引起的温度或局部过热，会导致产品的膨胀或润滑性能降低，机械失灵，机械应力增大以及活动部件之间的磨损加剧等。

太阳辐射的光化学效应将会导致涂料、油漆、塑料、千维和橡胶等的变形、褪色、失去光泽、粉化和开裂等损坏。

太阳辐射试验的目的是为了确定地面上或较低大气层中使用或储存的电子电工产品受太阳辐射所引起的热效应、光化学效应以及对产品的机械性能和电性能的影响。

太阳辐射的热效应不能用高温试验来评价，因为太阳辐射是在产品内产生温度剃度，而高温试验是产生恒定高温，它们的作用机理不同所得的试验结果也不一样。

6 . 1 太阳辐射试验的方法
世界上各工业发达的国家自40~50代起以开始重视太阳辐射对产品影响的研究，并且采用碳弧灯开展一些简单的模拟性试验，真正制订国际性的太阳辐射试验方法和标准是70年代的事情。

现行的标准有下面几种：IEC68—2—5试验Sa，“模拟地面上的太阳辐射）。

相对应的国标是GB3423 . 24—81试验Sa，“模拟地面上的太阳辐射”。

IEC68—2—9，“太阳辐
射试验指南”。

相对应的国标是GB2424 . 14—81，“太阳辐射试验导则”。

美国军标MIL—STD—810方法505 . 2，“太阳辐射”。

相应的我国军用标准GJB150 . 6—86，“太阳辐射试验”。

6 .3 试验设备
太阳辐射试验箱应具有保持和监测箱内温湿度、风速和太阳辐射强度的能力。

试验采用的光源应保证在试验期间，在规定的辐射测量表面上，可得到 1.12kw/m22±10%(1.6Cal/cm2.min)的辐射强度。

1.`12kw/m2的辐射强度包括试验箱内的反射辐射和样品的吸收辐射，不包括箱内辐射的长波红外辐射。

试验箱内的风速应尽可能地小，以保持箱内的温度。

测量箱内温度的仪表应不受直接太阳辐射的影响。

试验箱应具有不透紫外线的观察窗和供测量用的引出线。

除此以外，在美国军标中还规定试验设备的体积至少是试验样品体积的10倍。

试验箱的模拟太阳辐射源的范围应是试验样品水平投影面积的125%。

辐射源与样品表面之间的距离至少为6.2cm2。

6 . 4 试验条件
太阳辐射试验的试验条件（严酷等级）用温度和循环数表示。

国标及IEC标准的试验条件如下：
温度： 40或55 0C
循环数： 3、10、56（天）
太阳辐射试验是以24小时为一个循环，每个循环又根据规定的不同辐照时数，分为程序A、程序B和程序C。

程序A：24小时为一个循环，其中包括8小时辐照和16小时不照射，每个循环的总辐射量为8.96kw . h/m2,相对于在最恶劣的自然环境条件下的日辐射的辐射总量，见图6—1。

程序 B：24小时为一个循环，其中包括20小时的辐照和4小时的不照射，每个循环的总辐射量为22.4kw.h/m2,见图6—2。

程序：按照试验要求，连续照射，见图6—3。

美国军标，有关太阳辐射试验的严酷等级也是用温度和循环数表示的，24小时为一个循环，每个循环根据不同的辐照时间、模拟的对象和方式分为两种试验程序。

程序I：模拟太阳辐射日循环，见图6—4。

在程序I中，规定两种试验温度，一种是49 0C，代表最热的条件（相当图干热带地区的条件）。

另一种是44 0C，代表一般干热地区条件（相当于亚干热地区的条件）。

试验期间，温度的允许误差小于2 0C。

循环数至少是3个循环，最多为7个循环。

程序Ⅱ：循环温度和太阳辐射的加速试验，见图6—5。

在程序Ⅱ中，加速因子大约为2.5，24小时为一个循环，每个循环辐照20小时，4小时不照射。

对于临时在户外使用的产品，如便携式产品，可以采用10个循环。

对于连续在户外使用的产品，一般采用56个过更多的循环。

6 .5 试验程序
太阳辐射试验的试验程序由预处理、初始检测、试验、恢复和最后检测五个步骤组成。

试验开始之前，应首先清除试验样品表面的积尘和其它污染物质，以保证试验的有效性和试验结果的再现性。

但有时，若要求评价表面污染物质经试验后对样品的影响，则对试验样品表面不进行清洁处理。

在预处理之后，试验之前，按照试验规定的要求，应对样品（在正常的试验大气条件下）进行外观检查以及电性能和机械性能的检测，并记录检测的结果和条件等。

试验样品放进试验箱内，并放在箱内具有一定高度的支撑架或已知热传导率和热容量的规定垫托物上。

应使样品之间不会相互干扰，不会挡住辐射源，也不会受到二次辐射对样品的影响。

在程序A中，照射前2小时是试验的升温时间。

在程序A和程序B的不照射时间内，箱温大致以线性降温速率降至+25 0C，在此温度上，一直保持到24小时循环结束。

在整个试验期间，控制箱温允许误差范围为±2 0C。

有时，太阳辐射试验要求控制箱内的相对湿度，其控制的时间应作具体规定。

在试验期间，经受太阳辐射试验的样品是否处在工作状态？还有，在规定的试验条件下，是否需要测量样品的表面温度或内部温度？这些问题，在试验之前应首先明确。

6 .6 试验的选择
在试验程序的选择中，首先应考虑试验目的。

如果为了评价热效应，一般应采用程序A 和程序B。

注意，只有一个循环便能达到温度稳定时，则采用程序B，否则应采用程序A。

如果试验的目的是为了评价热效应和劣化效应；则不能采用程序C评价其热效应。

40±2 0C的试验温度多用于寒冷、寒温和暖温等气候类型下室外使用或储存的产品，55 0C±2 0C的试验温度多用于暖干和暖湿气候类型下室外使用或储存的产品。

对于临时性在户外使用或储存的产品，多采用3或10个循环。

长期在户外使用或储存的产品，选应56个循环或更长一点的试验时间。