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閱讀：63發(fā)布時(shí)間：2026-9-2
在陽(yáng)光模擬試驗(yàn)箱中，箱內(nèi)空氣溫度已經(jīng)可以通過(guò)溫度傳感器進(jìn)行控制，為什么還要單獨(dú)監(jiān)測(cè)黑板溫度？如果控制器顯示的空氣溫度達(dá)到設(shè)定值，是否就說(shuō)明試樣已經(jīng)處于規(guī)定的受熱狀態(tài)？
實(shí)際判斷并沒(méi)有這么簡(jiǎn)單?？諝鉁囟确从车氖窃囼?yàn)工作室的整體熱環(huán)境，黑板溫度則用于反映受光表面的熱響應(yīng)。太陽(yáng)輻射試驗(yàn)中，試樣不僅受到空氣環(huán)境影響，還會(huì)吸收光能并產(chǎn)生升溫。只看空氣溫度，容易忽略輻照作用帶來(lái)的表面溫度變化。
1.黑板溫度反映的不是空氣溫度
黑板溫度可以理解為一種受光條件下的參考溫度。黑板接受陽(yáng)光模擬光源照射后，會(huì)按照自身的吸收和散熱狀態(tài)形成溫度響應(yīng)，這個(gè)響應(yīng)能夠幫助使用者判斷當(dāng)前輻照環(huán)境下的受熱程度。
空氣溫度與黑板溫度的控制對(duì)象不同?？諝鉁囟戎饕从彻ぷ魇覂?nèi)氣體環(huán)境，受加熱、制冷、加濕以及循環(huán)氣流影響；黑板溫度則更多體現(xiàn)受光表面對(duì)輻射能量的吸收結(jié)果。光源開(kāi)啟后，即使箱內(nèi)空氣溫度變化不大，受光表面也可能出現(xiàn)不同程度的升溫。
這也是太陽(yáng)輻射試驗(yàn)不能只看溫度設(shè)定值的原因。輻照度表示單位面積接收到的輻射功率，單位為W/m2；黑板溫度則反映受光后形成的熱狀態(tài)。兩者有關(guān)聯(lián)，但不是同一個(gè)參數(shù)。輻照度發(fā)生變化，光源光譜、試驗(yàn)工作室氣流、受光表面狀態(tài)等條件也會(huì)影響黑板溫度的變化。
合規(guī)設(shè)備會(huì)配置滿足GJB 150.7B-2025要求的黑板溫度傳感器，黑板溫度監(jiān)測(cè)范圍一般為室溫～+110?℃。這里的“監(jiān)測(cè)范圍"說(shuō)明傳感器能夠覆蓋的溫度測(cè)量區(qū)間，并不意味著所有試樣在試驗(yàn)中都會(huì)達(dá)到某一固定溫度，也不能據(jù)此推導(dǎo)試樣的實(shí)際溫度或材料性能變化。
2.為什么不能用空氣溫度代替黑板溫度
太陽(yáng)輻射試驗(yàn)通常同時(shí)涉及輻射熱效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)。試樣表面接收到光照后，材料的顏色、表面狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和吸熱特性都會(huì)影響其溫升。即便不同試樣處于相同的箱內(nèi)空氣環(huán)境中，受光后的熱響應(yīng)也可能不同。
例如，空氣溫度顯示穩(wěn)定，只能說(shuō)明溫度傳感器所在位置的空氣狀態(tài)處于相應(yīng)控制范圍內(nèi)，并不能直接說(shuō)明試樣表面與空氣之間不存在溫差。對(duì)于受光試樣來(lái)說(shuō)，表面吸收輻射能量后形成的熱狀態(tài)，可能會(huì)進(jìn)一步影響材料的外觀變化、尺寸變化、軟化、開(kāi)裂或其他試驗(yàn)現(xiàn)象。但具體影響程度仍取決于試樣本身及目標(biāo)試驗(yàn)條件，不能僅憑黑板溫度一個(gè)數(shù)據(jù)作出性能結(jié)論。
黑板溫度的作用，是為這種受光熱響應(yīng)提供一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)參考。它能夠幫助使用者觀察光照開(kāi)啟后溫度是否隨試驗(yàn)狀態(tài)發(fā)生合理變化，也能在試驗(yàn)記錄中保留受光熱環(huán)境的變化過(guò)程。
不過(guò)，黑板溫度不是所有樣品的真實(shí)溫度替代值。黑板材質(zhì)、表面狀態(tài)、安裝位置和試樣本身并不相同，因此黑板溫度與某個(gè)具體試樣的實(shí)際溫度之間不能簡(jiǎn)單畫(huà)等號(hào)。若項(xiàng)目需要掌握樣品內(nèi)部或表面真實(shí)溫度，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)方案另行確定測(cè)量方式，不能把黑板溫度直接當(dāng)作樣品溫度使用。
3.黑板溫度要和哪些數(shù)據(jù)配合判斷
單獨(dú)查看黑板溫度，得到的信息仍然有限。更有意義的做法，是把它與輻照度、箱內(nèi)空氣溫度、濕度和試驗(yàn)時(shí)間放在同一條試驗(yàn)曲線中觀察。
注意：執(zhí)行GJB 150.7B-2025太陽(yáng)輻射試驗(yàn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)本身不對(duì)相對(duì)濕度做控制，設(shè)備濕度控制功能僅用于其他非光照類試驗(yàn)項(xiàng)目。
輻照度回答的是“受光強(qiáng)度是多少"；黑板溫度回答的是“受光表面形成了怎樣的熱響應(yīng)"；空氣溫度和濕度則反映工作室整體環(huán)境條件。幾類數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，才能更接近對(duì)太陽(yáng)輻射試驗(yàn)狀態(tài)的完整判斷。
主流陽(yáng)光模擬設(shè)備控制器可以實(shí)時(shí)顯示工作室溫度、濕度、黑板溫度、輻照度和試驗(yàn)計(jì)時(shí)，并可存儲(chǔ)溫濕度、輻照度試驗(yàn)曲線，輻照度支持50?W/m2～1200?W/m2連續(xù)可調(diào)，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)常用1120?W/m2。實(shí)際使用時(shí)，如果輻照度設(shè)定發(fā)生變化，應(yīng)同時(shí)觀察黑板溫度是否出現(xiàn)相應(yīng)的熱響應(yīng)；如果黑板溫度變化異常，也不能立即認(rèn)定是傳感器故障，還需要結(jié)合光源狀態(tài)、輻照度讀數(shù)、試樣布局和工作室溫度進(jìn)行排查。
反過(guò)來(lái)，黑板溫度變化正常，也不能單獨(dú)證明太陽(yáng)輻射試驗(yàn)已經(jīng)滿足全部要求。光譜分布、有效受光區(qū)域、輻照均勻性、溫濕度條件及試驗(yàn)循環(huán)仍需分別確認(rèn)。設(shè)備都會(huì)劃定有效受光區(qū)域，僅該區(qū)域內(nèi)滿足輻照度和光譜指標(biāo)；依據(jù)GJB 150.7B-2025，試樣有效受光平面輻照不均勻度要求≤±10%。設(shè)備標(biāo)稱的總?cè)莘e，并不等于整個(gè)工作室都具有相同的受光條件。
4.測(cè)量位置和試樣擺放不能忽略
黑板溫度本質(zhì)上是特定測(cè)量位置下的參考數(shù)據(jù)，位置不合適，讀數(shù)的工程代表性就會(huì)受到影響。驗(yàn)收和使用時(shí)，不能只確認(rèn)“配置了黑板溫度傳感器"，還要核查傳感器的安裝位置、受光狀態(tài)、測(cè)量范圍以及數(shù)據(jù)是否能夠正常顯示和記錄。
試樣擺放同樣重要。若試樣尺寸較大，超出有效受光區(qū)域，或者工裝夾具、相鄰試樣對(duì)光線形成遮擋，受光面的輻照度和熱響應(yīng)可能出現(xiàn)差異。此時(shí)，黑板溫度仍然可以作為參考，但不能用一個(gè)測(cè)點(diǎn)的結(jié)果代表所有試樣位置。
采購(gòu)階段，建議將黑板溫度的測(cè)量范圍、測(cè)點(diǎn)位置、數(shù)據(jù)記錄方式和驗(yàn)收方法寫(xiě)入技術(shù)協(xié)議，并與輻照度測(cè)量、光譜測(cè)試及均勻性測(cè)試一并核查。設(shè)備出廠檢測(cè)一般包含溫濕度、輻照度校準(zhǔn)報(bào)告和光譜分布測(cè)試報(bào)告，其中溫度相關(guān)項(xiàng)目包括偏差、均勻度和波動(dòng)度，輻照度相關(guān)項(xiàng)目包括輻照不均勻度。對(duì)于黑板溫度本身的具體驗(yàn)收判定，仍應(yīng)以目標(biāo)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)協(xié)議和實(shí)際測(cè)量要求為依據(jù)。
黑板溫度最容易被誤用的地方，是把“有讀數(shù)"理解成“試驗(yàn)狀態(tài)已經(jīng)被完整確認(rèn)"。傳感器能夠提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)是否具有代表性，還取決于安裝、受光區(qū)域、試樣擺放和測(cè)量校準(zhǔn)條件。
5.黑板溫度不能替代完整試驗(yàn)條件
黑板溫度主要幫助確認(rèn)太陽(yáng)輻射作用下的熱響應(yīng)，不能替代輻照度，也不能替代光譜、空氣溫度和濕度控制。更不能因?yàn)楹诎鍦囟忍幱谀硞€(gè)范圍，就直接判斷試樣已經(jīng)通過(guò)耐候、耐輻射或其他性能考核。
陽(yáng)光模擬試驗(yàn)箱的光源多采用全光譜金屬鹵素?zé)?，配套太?yáng)光譜校正濾光片，光譜覆蓋280?nm～3000?nm。光源是否形成目標(biāo)光譜，需要通過(guò)相應(yīng)的光譜分布測(cè)試進(jìn)行核查；黑板溫度則用于輔助觀察受光后的熱環(huán)境。兩者承擔(dān)的判斷任務(wù)不同，不能用一個(gè)參數(shù)代替另一個(gè)參數(shù)。
還要關(guān)注試驗(yàn)剖面的溫度邊界。部分機(jī)型光照工作模式下存在空氣溫度下限，如果目標(biāo)循環(huán)包含低于該溫度的無(wú)光階段，不能僅憑黑板溫度傳感器、程序控制和光照功能，直接認(rèn)定可以完整執(zhí)行全部循環(huán)，相關(guān)內(nèi)容需要在技術(shù)協(xié)議中另行確認(rèn)。
黑板溫度的正確用法，是把它作為受光熱狀態(tài)的監(jiān)測(cè)參考，與輻照度、空氣溫度、濕度及試驗(yàn)曲線結(jié)合分析。它能夠幫助發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)狀態(tài)變化，也能為驗(yàn)收和過(guò)程記錄提供依據(jù)，但不能獨(dú)立代表試樣真實(shí)溫度，更不能單獨(dú)推出材料最終性能。
因此，采購(gòu)和使用陽(yáng)光模擬試驗(yàn)箱時(shí)，真正需要確認(rèn)的不是“有沒(méi)有黑板溫度顯示"，而是傳感器是否處于合適的受光位置，數(shù)據(jù)是否能夠被記錄和核查，以及它能否與目標(biāo)試驗(yàn)剖面中的輻照度、溫濕度和光譜條件形成對(duì)應(yīng)關(guān)系。只有測(cè)量對(duì)象、測(cè)量位置和試驗(yàn)要求彼此匹配，黑板溫度才具有實(shí)際的工程判斷價(jià)值。
金凌儀器是專注環(huán)境可靠性試驗(yàn)設(shè)備的研發(fā)與制造企業(yè)，產(chǎn)品矩陣覆蓋腐蝕試驗(yàn)、氣候環(huán)境模擬、極限溫區(qū)測(cè)試、全光譜陽(yáng)光模擬及各類非標(biāo)環(huán)境艙，可面向航空航天、新能源汽車(chē)、電子通信等領(lǐng)域提供完整實(shí)驗(yàn)室解決方案，累計(jì)交付大型工程項(xiàng)目超百項(xiàng)。
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