氙燈試驗�(Xenon weather-ometer)是采用氙弧燈光源的氣候老化試驗�(shè)�,其氙弧燈輻射經(jīng)過不同的光學(xué)過濾器組合過濾,減少了紫外短波輻�、盡可能除去紅外輻射,可以獲得不同光譜能量分布的�,最常用的如模擬戶外類似夏日正午陽光或模擬透過玻璃的陽�,因此氙燈試驗箱的應(yīng)用更為普�、越來越得到大家的認(rèn)�,用于考核各種電器、儀�、材�、零部件、設(shè)備在不同溫度、濕度條件下的濕熱試驗及老化試驗�
氙燈試驗箱的主要�(jié)�(gòu)類型有旋�(zhuǎn)鼓型和平板型兩種。旋�(zhuǎn)鼓型的氙燈試驗箱,它使用一個垂直安裝在�(shè)備中央的氙燈管作為光�,氙燈管周圍裝有一套光�(xué)過濾器,燈管采用水冷卻系�(tǒng):試驗樣品面向光源安裝在圍繞中心燈管旋轉(zhuǎn)的樣品架�。它在平板型的氙燈試驗箱,測試室的頂部安裝了一個或多個氣冷氙燈管,平板型的光�(xué)過濾器被置于燈管下部,同時在測試室頂部和�(cè)部裝有反射系�(tǒng)以增強輻照度的均勻�;試驗樣品被靜態(tài)安置在燈管下方的樣品盤上�
美國Atlas公司的產(chǎn)品主要是旋轉(zhuǎn)鼓型,Q—PANEL公司的產(chǎn)品多�(shù)屬平板型,這兩種類型的氙燈試驗箱各有優(yōu)點:旋轉(zhuǎn)鼓型系統(tǒng)�(jié)�(gòu)較復(fù)雜,但樣品架圍繞中心氙燈旋轉(zhuǎn),試驗樣品能獲得較均勻的輻照:平板型系統(tǒng)�(jié)�(gòu)較簡單,但樣品盤是固定不�,不同位置的試驗樣品受到輻照有差�。氙燈試驗箱一般由溫度、相對濕度和輻照度控制系�(tǒng)�(gòu)�,其中輻照度控制系統(tǒng)包括氙燈�、光�(xué)過濾器和輻照度測控等組件,其�(guān)鍵技�(shù)至今還是制約我國氙燈試驗箱技�(shù)�(fā)展和品質(zhì)提高的瓶��
氙燈試驗箱的主要技�(shù)參數(shù)是:
黑標(biāo)�(zhǔn)溫度(BST)或黑板溫�(BPT)、箱�(nèi)溫度(DBT)、濕�(R.H)和輻照唐�,又0黑標(biāo)�(zhǔn)溫度或黑板溫度為被試驗樣品可能承受的實際溫度,黑�(biāo)�(zhǔn)溫度近似于導(dǎo)熱性差的深色試驗樣品曝露面的溫度,黑板溫度與黑�(biāo)�(zhǔn)溫度的本�(zhì)區(qū)別在于黑板的非絕熱底座:箱內(nèi)溫度是試驗箱工作空間的溫�,這些溫度參數(shù)都反映被試驗樣品所承受的溫度狀�(tài)�
濕度是試驗箱工作空間的相對濕度,反映被試驗樣品所承受的濕度狀�(tài)。對于許多材料而言,濕度的控制是很�(guān)鍵的,大多數(shù)的氙燈曝露試驗標(biāo)�(zhǔn)都有濕度控制的要求�
輻照度是一定光譜范圍或特定波長�(nèi)單位表面積上所照射的輻照通量,表示為W/m。輻照度時間積分量為輻射曝曬�(單位為J/m)�
輻照度用于測量被試驗樣品承受輻照通量,直接反映被試驗樣品承受光曝曬量�
全世界每年因老化而造成的產(chǎn)品損失達(dá)�(shù)億美�,氣候老化試驗?zāi)軌蚴谷藗兞私獠⒋_定由氣候因素導(dǎo)致的各種失效機理和發(fā)生過��
對這些過程的理解,有助于材料科研人員開�(fā)出能遏制這些機理�(fā)生的新型配方和工�,提高產(chǎn)品的�(huán)境適�(yīng)性和使用可靠�。導(dǎo)致材料降解的三大氣候因素為:光(日光輻射)、水(濕度)和溫�。對于曝露在戶外的材�,雖然熱、濕度和機械變形等都會加速材料老化并影響材料的最終性能,但太陽光的輻射是限制其使用壽命的主要因��
氙燈曝露試驗最初應(yīng)用于紡織�、塑料行�(yè),現(xiàn)在已越來越廣泛地�(yīng)用于汽車、涂�、建筑材料等行業(yè)�
國內(nèi)的氙燈試驗箱主要依靠�(jìn)�,最早�(jìn)入我國市場的制造商主要有美國At1as公司、Q—Panel公司,國�(nèi)實驗室購買的氙燈試驗箱多�(shù)是這些公司的產(chǎn)�,其中數(shù)量最多的典型�(chǎn)品有美國Atlas公司的Ci3000、Ci4000、Ci5000�,價�40~100萬元。有代表性的是美國ATLAS公司,他們具有世界規(guī)模的氣候老化試驗基地,同時也是的氙燈試驗箱制造商。由于氙燈試驗箱的實用性和重要�,各研究機構(gòu)、試驗基地紛紛投入巨資建立氣候老化試驗�、購買氙燈試驗箱,這也為該行業(yè)留下巨大的市場空間,我國的制造商已紛紛研制各種類型的氙燈試驗��
一臺真正有用的氙燈試驗箱應(yīng)該能夠提供測試所需的所有曝露條�, 且同時還要考慮其實際使用情�。此�, 如果某個氙燈試驗箱, 無論其技�(shù)有多先�(jìn), 但他難于使用� 購買� 操作及維�(hù)的費用太�, 它仍不能算是有用��
1 樣品容量和占地面積平板型試驗箱體積小�, 但其測試室的容量很多。它的暴露區(qū)域是 501m2(3232cm2), 這比類似 � �(gòu)造”的旋轉(zhuǎn)鼓型試驗箱多出了� 50%的暴露區(qū)��
2 樣品安裝
平板型氙燈試驗箱的滑出式樣品�, 樣品的安裝要比在旋轉(zhuǎn)鼓型的快得多� 容易得多, 也靈活得多。安裝盤可容納不同尺寸的平面板或三維樣品,例如部件� 瓶子和試管等。平面樣品盤還對測試在溫度升高時流動的材�� 暴露在石化盤中的物質(zhì)以及在屋頂應(yīng)用中的蓄池很有幫助。旋�(zhuǎn)鼓型試驗箱只能對平面板�(jìn)行立式安�。必須使用特制的固定�, 以便將樣品掛在暴露夾� �
3 維修保護(hù)
平板型氙燈試驗箱維修保養(yǎng)方便, 燈管的安裝和更換均很方便, 且其過濾器無需更換。平時經(jīng)常性的維修保護(hù)均可從設(shè)備的正面�(jìn)�。在旋轉(zhuǎn)鼓型的試驗箱�, 水冷燈管和過濾器的更換很不方�,必須移開測試樣品以�(jìn)行常�(guī)的燈管和過濾器更換�
4 氣冷燈與水冷�
除了光線, 氙弧燈還會在可視光和 IR 射線�(chǎn)生很多的熱量, 這給操作和維�(hù)帶來了一定的問題。平板型氙燈試驗箱避免了因通過燈管夾排出大量的空氣而產(chǎn)生過多的熱量, 這一簡單� �(jīng)濟的裝置被稱為氣��
旋轉(zhuǎn)鼓式使用水冷燈系�(tǒng)。由于水是極好的熱量傳導(dǎo)載體, 因此旋轉(zhuǎn)鼓式燈可以在一個非常高的瓦�(shù)�(jìn)行操作以�(chǎn)生高輻照度。水冷系�(tǒng)也有以下一些缺��
1) 燈管 / 過濾器裝置比較復(fù)�, 帶有�(nèi)�� 外部過濾器等�
2) 冷卻水與高壓電流近似, 所�, 為安全起�, 連接器和密封必須非常精確并高度耐用�
3) 由于使用的特殊連接�, 因而燈管非常昂��
4) 冷卻水必須非常純凈以便減輕任何在燈管和過濾器上積聚的雜質(zhì)�
5) 冷卻水本身必須由一個冷卻器�(jìn)行冷��
6) 水泵有維�(hù)的需��
5 輻照度校�(zhǔn)平板型的輻照度校�(zhǔn)系統(tǒng)使用獨立的輻射計,校正僅需要幾分鐘時間。要校準(zhǔn)平板型傳感器, 輻射計的傳感元件被置于安裝盤中通常放測試樣品的位置。其�(shù)�(jù)傳送電纜被插入儀表盤前面的校�(zhǔn)端口。當(dāng)輻射計測量燈管輸出并�(fā)送信號到面板上的控制系統(tǒng)�, 只需一次按鍵就可完成校�(zhǔn), 它自動相�(yīng)地調(diào)節(jié)校準(zhǔn)。在�(zhuǎn)錄或�(diào)換數(shù)字過程中不會出現(xiàn)人為錯誤。所有的校正過程, 都無需移動燈管或過濾器�
在旋�(zhuǎn)鼓型氙燈試驗箱中, 輻照度校正是一個多階段步驟, 它必須使用一個特制的校準(zhǔn)��
1) 多數(shù)測試樣品必須被移��
2) 操作燈和過濾器必須被移開�
3) 必須安裝一個經(jīng)校準(zhǔn)的燈��
4) �(jīng)校準(zhǔn)燈管的輻照度必須與預(yù)定� ( �(jīng)校準(zhǔn)的�) �(jìn)行比��
5) 操作員必須調(diào)節(jié)儀器以使測量值與校準(zhǔn)值一��
6) �(jīng)校準(zhǔn)的燈管必須被移開�
7) 操作燈和過濾器必須重新安��
8) 在暴露重新開始時, 必須重新安裝測試樣品�
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