CN105092213A - 太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置，太阳模拟器作为目前最准确的外热流模拟手段，在真空低温条件下对其辐照不均匀度和不稳定度进行测试，有利于提高外热流模拟精度。包括：太阳电池，作为辐照特性测试的光照传感器；测试支架，用于固定太阳电池；数据采集***，用于对太阳电池的输出进行采集并进行AD转换；温控***，用于对太阳电池进行温控；同时提供了上述测试装置的测试方法，本发明装置简单、使用便捷、可靠，可在真空低温条件下使用，对太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度进行测试。

Description

太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置及方法

技术领域

本发明涉及太阳模拟技术领域，具体涉及一种在真空低温条件下对太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度进行测试的装置及方法。

背景技术

太阳模拟器是在地面试验室内模拟地球外层空间太阳辐射的设备，是空间环境模拟设备的主要组成部分；主要用于航天器的热平衡试验、材料老化试验和热控材料特性试验，是目前最具真实性、准确性的外热流模拟手段。试验过程中，真空低温条件下，太阳模拟器的辐照特性是否满足要求将直接影响被测试产品的可靠性。

为了更为真实地摸清太阳模拟器在真空低温条件下的辐照度特性，往往有必要在真空低温条件下对太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度进行测试，看是否满足试验要求。

目前，太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度通常在常温常压下进行测试，而大部分使用太阳模拟器的试验在真空低温下进行，常温常压下的标定结果不能真实反应真空低温试验条件下的辐照特性，所以为了确定真空低温条件对太阳模拟器辐照特性的影响，需要在真空低温条件下对太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度进行测试。

因此，本领域技术人员需要提供一种简单、可靠的用于真空低温条件下太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度进行测试的装置及方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种用于真空低温条件下太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置及方法，以解决现有技术缺少真空低温条件下太阳模拟器辐照特性测试的装置及方法的问题，本发明提供的装置及方法简单、可靠，方便实施。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种真空低温下太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定测试装置，包括：

-太阳电池，所述太阳电池作为辐照特性测试的光照传感器；

-测试支架，所述太阳电池固定在所述测试支架上；

-数据采集***，用于对所述太阳电池的输出进行采集并进行AD转换；

-温控***，用于对所述太阳电池进行温控。

优选地，所述太阳电池共五块，其中每一块太阳电池均采用标准硅光电池，所述标准硅光电池的背面设有加热片，所述加热片与温控***相连接。

优选地，五块所述标准硅光电池尺寸为40×20mm。

优选地，所述测试支架放置在均匀辐照面位置处，所述测试支架中心与太阳模拟器光斑中心吻合，形成十字形结构；该十字形结构结构简单，方便搬运。

优选地，五块所述太阳电池分别位于对应太阳模拟器光斑上、下、左、右的1米位置处和中心位置处。

优选地，所述温控***对所述太阳电池在真空低温条件下进行温度控制，以减小所述太阳电池温度对测试结果的影响。

优选地，所述温控***将所述太阳电池温度控制在室温。

优选地，所述真空低温条件具体为：真空度优于1×10-4Pa，环境温度低于100K。

根据本发明的另一个方面，提供了一种太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置的测试方法，包括如下步骤：

-不均匀度测试：所述不均匀度测试按照如下公式计算：

-不稳定测试：所述不稳定测试按照如下公式计算：

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

(1)本发明提供的用于真空低温条件下太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置及方法，采用五块经过标定的标准硅光电池，以保证测试结果精确性；

(2)本发明提供的用于真空低温条件下太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置及方法，采用测试支架将标准硅光电池固定，测试支架结构采用十字形，结构简单、稳固，实施方便；

(3)本发明提供的用于真空低温条件下太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置及方法，采用数据采集***对硅光电池输出进行同一采集处理，并通过计算机自动计算给出测试结果，数据采集方便快速，节约劳动成本；

(4)本发明提供的用于真空低温条件下太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置及方法，采用温控***对标准硅光电池进行温控，避免标准硅光电池温度变化对测量结果产生影响；

(5)本发明提供的用于真空低温条件下太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置及方法，也可在常温常压的开放环境下使用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置结构示意图；

图2为本发明某大型太阳模拟器的不均匀度数据曲线图；

图3为本发明某大型太阳模拟器的不稳定度数据曲线图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例

本实施例提供了一种太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置，包括：

太阳电池；

测试支架；

数据采集***；

温控***；

所述太阳电池安装在测试支架上，所述温控***对太阳电池进行温控。

进一步地，所述太阳电池共五块，其中每一块太阳电池均采用标准硅光电池，作为辐照度标定的光照传感器。

进一步地，五块所述标准硅光电池尺寸为40mm×20mm。

进一步地，所述测试支架放置在均匀辐照面位置处，所述测试支架中心与太阳模拟器光斑中心吻合，结构为十字形，结构简单，方便搬运。

进一步地，五块所述标准硅光电池固定在所述测试支架上，分别位于对应1米光斑上、下、左、右和中心位置。

进一步地，所述数据采集***对所述标准硅光电池的输出进行采集并进行AD转换，给出太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度曲线。

进一步地，所述温控***对所述标准硅光电池在真空低温条件下进行准确的温度控制，以减小所述标准硅光电池温度对测试结果的影响。

进一步地，所述温控***将所述标准硅光电池温度控制在室温。

进一步地，可在真空低温条件下对太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度进行测试标定。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

结合参考图1，本发明所提供的一种用于真空低温条件下太阳模拟器辐照度标定的装置，包括：标准硅光电池101、102、103、104、105；测试支架2，所述标准硅光电池101、102、103、104、105分别固定在测试支架2上；数据采集***3，对标准硅光电池101、102、103、104、105的输出进行数据采集；温控***4，真空低温条件下对标准硅光电池101、102、103、104、105进行温度控制。

测试支架2位于太阳模拟器有效辐照面位置处，测试支架2中心与光斑中心吻合；标准硅光电池101、102、103、104、105经标定后具有稳定的标定值，确定好有效辐照面范围后，将101、102、103、104、105号标准硅光电池分别贴在五个相同大小的铜板上，再将五个铜板置于被测太阳模拟器有效辐照面的左、上、右、下、中五个位置，如图1所示。

所述标准硅光电池101、102、103、104、105的电流输出端接在同一接插件上，使用转接电缆，经过罐壁与数据采集***3连接；所述数据采集***3对所述标准硅光电池的输出进行采集，并进行AD转换，传输到计算机上，由计算机计算出辐照不均匀度和不稳定度。所述标准硅光电池101、102、103、104、105的铜板背面贴有加热片，由于所述标准硅光电池对温度变化比较敏感，为了确保测试结果可靠性，需要对所述标准硅光电池进行温控，所述加热片通过转接电缆和罐壁由温控***4控制。

某大型太阳模拟器有效辐照面在准直镜前4米位置，所述标准硅光电池101、102、103、104、105尺寸40mm×20mm，所述数据采集***3对所述标准硅光电池电流进行采集，所述温控***4将所述标准硅光电池温度控制在25。，为了减小温度对硅光电池影响，确保测量结果可靠性，每隔15分钟测量一下，每次测量时间小于30秒，连续测量3个小时。

太阳模拟器辐照不均匀度按公式(1)进行计算：

该太阳模拟器的不均匀度数据如表1所示，不均匀度曲线如图2。

表1不均匀度数据

太阳模拟器辐照不均匀度按公式(2)进行计算：

该太阳模拟器的3小时不稳定度数据如表2所示，不均匀度曲线如图3。

表2不稳定度数据

本实施例提供的太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置及方法，太阳模拟器作为目前最准确的外热流模拟手段，在真空低温条件下对其辐照不均匀度和不稳定度进行测试，有利于提高外热流模拟精度。本实施例提供的太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置结构简单、使用便捷、可靠，可在真空低温条件下使用，对太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度进行测试。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置，其特征在于，包括：

-太阳电池，所述太阳电池作为辐照特性测试的光照传感器；

-测试支架，所述太阳电池固定在所述测试支架上；

-数据采集***，用于对所述太阳电池的输出进行采集并进行AD转换；

-温控***，用于对所述太阳电池进行温控。

2.根据权利要求1所述的太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置，其特征在于，所述太阳电池共五块，其中每一块太阳电池均采用硅光电池，所述硅光电池的背面设有加热片，所述加热片与温控***相连接。

3.根据权利要求2所述的太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置，其特征在于，五块所述硅光电池尺寸均为40×20mm。

4.根据权利要求1所述的太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置，其特征在于，所述测试支架放置于均匀辐照面位置处，所述测试支架的中心与太阳模拟器光斑的中心吻合，形成十字形结构。

5.根据权利要求4所述的太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置，其特征在于，五块所述太阳电池分别位于对应太阳模拟器光斑上、下、左、右的1米位置处和中心位置处。

6.根据权利要求1所述的太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置，其特征在于，所述温控***对所述太阳电池在真空低温条件下进行温度控制。

7.根据权利要求6所述的太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置，其特征在于，所述温控***将所述太阳电池温度控制在室温。

8.根据权利要求6所述的太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置，其特征在于，所述真空低温条件具体为：真空度优于1×10-4Pa，环境温度低于100K。

9.一种太阳模拟器辐照不均匀度和不稳定度测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

-不均匀度测试：所述不均匀度测试按照如下公式计算：

-不稳定测试：所述不稳定测试按照如下公式计算：