专利名称：动态温度控制加速风化试验设备的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及加速风化实验设备，它用来在加速的基础上，使涂料和罩面漆之类的表面涂料，以及织物和其它材料之类的实验样本，暴露于太阳辐照和其它风化作用，更具体地说，涉及一种用来动态控制实验样本温度的加速风化试验设备。
背景技术：
涂料和罩面漆之类的表面涂层，以及塑料和其它在受到太阳辐照和其它风化作用时易于退化的成分之类的表面涂层的制造商，经常想知道经过多年的暴露后这种产品的性能将如何。但是，这些制造商通常在相对正常条件下把这种材料暴露至风化作用所需的时间短得多的时间内需要这种信息。因此，已经开发了加速风化试验设备，它由于在短得多的时间内户外暴露而加速风化作用，因此制造商实际上不需要等五或十年，以确定它们的产品在五或十年的真正户外暴露后将如何表现。
在Caryl等人发布的No.2,945,417美国专利中公开一种加速风化实验设备。上述试验设备包括菲涅耳反射太阳集光器，它具有一系列十个平面镜，把天然阳光聚焦在固定至目标板的一系列实验样本上，目标板的尺寸大约为五(5)英寸宽五十五(55)英寸长。菲涅耳反射太阳集光器把太阳辐照指引到目标板区域上，其强度大约为八个太阳(eightsuns)。支撑太阳集光器的镜子的底盘，和目标板，被可以随太阳日常运动而旋转的框架支撑。响应太阳位置的太阳跟踪装置，控制电动机的操作，电动机用来随太阳的运动旋转试验设备。试验机器的旋转轴定向于南-北方向，北仰角具有角距(altitude)调整能力，以解决一年中不同时间太阳角距的变化。这种已知的试验设备还包括安装在目标板上的空气管道。空气偏导器导致从空气管道中排出空气沿安装在目标板上的实验样本循环，以防止实验样本由于暴露至集中太阳辐照而引起的过热。通过偏导器和样本间的间隙尺寸控制空气数量。鼠笼式鼓风机与空气管道相连，用来喷吹冷却经过的环境空气。另外，靠近目标板提供喷水嘴，用来定期加湿实验样本，以模拟湿度，露，雨等风化作用。
在Robins，III发布的No.4,807,247美国专利中公开另一种加速风化实验设备。上述试验设备包括前面所述的按照‘417专利的所有结构，还包括一种系统，用来在日照时数期间保持统一、固定的实验样本温度，尽管环境气温和太阳辐照强度发生变化。
此系统包括安装于目标板上的温度传感器，它用来暴露至集中太阳辐照，产生指示安装在目标板上的实验样本温度的电信号。此系统还包括电连接至温度传感器的控制装置，它响应所产生的电信号，以选择控制对包含在空气循环系统中的电动机的电力供给。通过这种方法，控制装置起到改变电动机速率的作用，从而控制在目标板上循环的冷却环境气体的流速，以使实验样本的温度在所需的设定点保持不变。
当实验样本的检测温度增加时，控制装置增加风机电动机的速率，以在目标板上循环更多的冷却环境空气，从而把实验样本的温度降低至所需的设定点。同样地，如果目标样本的检测温度降至所需标称温度之下，控制装置降低风机的速率，以允许实验样本升温至所需设定点。
温度控制装置还包括用户可操作调整装置，其形式为控制钮，以允许用户设定静态的所需目标样本温度。并提供旁路开关，以允许用户以如上所述的控制温度模式操作实验设备，或以非控制模式，其中风机电动机以固定速率操作。
已经开发出操作上述类型的加速风化试验设备的标准使用方法。美国试验材料协会(ASTM)发布了G90，E838，D4141，D3105，D3841，D5105，E1596和D4364标准，覆盖执行这种户外加速风化试验的试验程序和操作参数。汽车工程师协会(SAE)，Ford，国际标准化组织(ISO)，美国国家标准化组织(ANSI)，日本工业标准(JIS)，也已经开发和指定了其它的标准和鉴定，即SAE J576，SAE J1961，FordEJB-M1J14-A，Ford EST-M5P11-A，ISO 877，ANSI/NSF 54，JIS Z 2381和MIL-T-22085D。
除了上述类型的户外加速风化试验设备，人们还知道使用人工辐照源暴露试验样本的其它试验设备。Kockott发布的美国专利No.3,664,188中公开这种试验设备的例子之一。这种试验设备在具有允许精确控制辐照强度、温度和湿度的优点的同时，这种设备经常不能再现实验样本实际上将日常使用暴露其中的天然日光的实际光谱。本领域的技术人员已经认识到天然日光和人工日光试验设备的区别，并提供不同组的实验数据。
按照美国专利No.2,945,417和4,807,247的上述类型户外加速风化实验设备，具有使用天然日光的优点，从而试验样本暴露至日光的实际光谱中。但是，已经发现户外风化实验设备的缺点。缺点之一是在不进行温度控制的情况下由户外加速风化实验设备获得的试验结果不可重复或再现。用来沿实验样本循环冷却空气的风机电动机以固定速率工作，并沿实验样本产生固定冷却流速。因此，实验样本的温度不能被控制，并受本地环境空气温度和太阳辐照强度随机常数变化的影响。另外，还发现实验样本的温度变化可以改变发生的风化速率。例如，由于平均环境温度更高和太阳辐照强度更大，夏天标称实验样本温度更高，实验样本趋向于在夏天比在冬天退化更快。因此，为了获得可重复和可再现的试验结果，必须控制实验样本的温度。
另一缺点是由具有静态温度控制的户外加速风化实验设备获得的试验结果不可重复或再现。另外当设定点固定时不能控制实验样本以再现自然风化作用。这是一个关键的缺点，因为材料退化的方式由最终使用应用和环境限定。试验结果好于无控制设备。但是，最终使用应用中的材料遭遇最好以复变函数表示的温度波动。简单的昼夜材料温度循环是环境温度、太阳辐照、材料热容量、材料再辐照损失(re-radianceloss)、传导热损、对流热损等的复变函数。昼夜循环也强加于更长时间尺度循环(季度，年度等)，以及间歇性随机变量，例如间歇性云，雨，露等。不控制或维持实验样本于手动设定的静态温度的现有设备，没有考虑上述变量。相反地，现有技术加速风化实验设备的温度控制只是工作在所需的、并且是静态设定的温度下。
因此，存在对动态控制加速风化实验设备的需求，以克服现有技术设备的缺点，并模拟材料在上述最终使用环境中遇到的复杂温度循环。

发明内容
本发明的一方面涉及一种用来在目标样本上集中太阳辐照的加速风化实验设备，其中采用设备动态控制目标样本的温度，以模拟材料最终使用应用的复杂温度循环。此设备包括目标板，用来支撑至少一个暴露于集中太阳辐照的实验样本。反射器装置反射太阳辐照，并把所反射太阳辐照集中在目标板上，以照射至少一个实验样本。空气循环装置在目标板上循环环境空气，以调节至少一个实验样本的温度。空气循环装置包括电动机和经电动机驱动的风扇，以产生环境空气流动。反馈装置被安装至暴露于集中太阳辐照的目标板，用来产生响应其温度的试验信号，代表实验样本的温度。输入装置产生动态参考信号，代表材料最终使用应用的复杂温度循环。控制器连接至输入装置，响应动态参考信号，产生温度设定点，并连接至反馈装置，响应试验信号选择性控制施加到电动机的电力，从而控制环境空气在目标板上的循环速率。当反馈装置的温度大于温度设定点时，此速率通常增加，当反馈装置的温度小于温度设定点时，此速率通常减小。当反馈装置的温度实际上等于温度设定点时，此速率通常保持不变。
本发明的另一方面涉及一种用来在试验样本上集中太阳辐照的加速风化实验设备，其中采用设备按照多于一个输入装置动态控制试验样本的温度。此设备包括目标板，用来支撑至少一个暴露于集中太阳辐照的实验样本。反射器反射太阳辐照，并把所反射太阳辐照集中在目标板上，以照射至少一个实验样本。空气循环装置在目标板上循环环境空气，以冷却至少一个实验样本。空气循环装置包括电动机和经电动机驱动的风扇，以产生环境空气流动。至少一个反馈装置被安装至暴露于集中太阳辐照的目标板，至少一个反馈装置中的每一个产生响应其温度的相应试验信号，代表实验样本的温度。设备还包括至少两个输入装置，每个输入装置产生各自的动态参考信号。控制器连接至交替选择上述至少两个输入装置的其中之一的第一开关，响应选定的参考信号产生动态温度设定点。控制器还连接至交替选择至少一个反馈装置的其中之一的第二开关，并响应所选试验信号选择性控制施加到电动机的电力，从而控制环境空气在目标板上的循环速率。当所选至少一个反馈装置其中之一的温度大于动态温度设定点时，此速率通常增加，当所选至少一个反馈装置其中之一的温度小于动态温度设定点时，此速率通常减小。当所选至少一个反馈装置其中之一的温度实际上等于动态温度设定点时，此速率通常保持不变。
本发明的另一方面涉及一种用来在暴露试验过程中紧密调节多个用来在试验样本上集中太阳辐照的加速风化试验设备间的温度变化的系统。在多个设备的其中之一上的实验样本不需要是同样的。采用每个设备动态控制试验样本的温度。此系统包括多个加速风化试验设备，每个加速风化试验设备包括目标板，用来支撑至少一个暴露于集中太阳辐照的实验样本。反射器反射太阳辐照，并把所反射太阳辐照集中在目标板上，以照射至少一个实验样本。空气循环装置在目标板上循环环境空气，以冷却至少一个实验样本。空气循环装置包括电动机和经电动机驱动的风扇，以产生环境空气流动。反馈装置被安装至暴露于集中太阳辐照的目标板，产生响应其温度的相应试验信号，代表实验样本的温度。输入装置产生相应的动态参考信号，代表材料最终使用应用的复杂温度循环。控制器连接至输入装置，响应参考信号，产生温度设定点。控制器还连接至反馈装置，响应试验信号选择性控制施加到电动机的电力，从而控制环境空气在目标板上的循环速率。当反馈装置的温度大于动态温度设定点时，此速率通常增加，当反馈装置的温度小于动态温度设定点时，此速率通常减小。当反馈装置的温度实际上等于动态温度设定点时，此速率通常保持不变。第一设备的输入装置安装在远离多个加速风化试验设备的远端。每个其它设备的输入装置连续地与第一设备串联连接，以使其它设备根据第一设备关连控制，减小系统的温度可变性。


图1为现有技术的加速风化试验设备的透视图。
图2为图1的加速风化试验设备中空气循环装置的透视剖面图。
图3为按照本发明的一种实施方式的动态温度控制加速风化试验设备的示意图。
图4A-F为图3所示的加速风化实验设备中用于动态控制实验样本温度的远程设备的示意图。
图5是用来调节按照本发明的一种实施方式的多个加速风化实验设备间的温度变化的系统示意图。
图6为按照本发明的一种实施方式的另一加速风化试验设备的示意图。
图7A为还包括微调补偿(trimming offset)设备的图3表示加速风化试验设备的示意图。
图7B-D为表示通过远程设备产生的参考信号，对其应用补偿导致动态温度设定点。
具体实施例方式
参照图1，现有技术的加速风化试验设备通常以标号20表示，它包括一对A框架元件22和24，用于支撑此设备的操作部件。A框架元件22，24的下端通过基元件26内连接，基元件26连接至地面元件28，以提供沿箭头30所指方向的方位角旋转和沿箭头31所指方向的仰角旋转。仰角方向旋转解决中午太阳角距的周期变化。
A框架元件22，24的上端旋转支撑着镜面座(mirror bed)框架32，它支撑多个平面镜，包括标号34和36所示的平面镜。调整多个镜面34，36的角度，以把直接照射(impinging)在这些镜面上的太阳辐照反射至目标板38(见图2)。
一对支架(standard)40和42从镜面框架32伸出并与之垂直。具有通常矩形交叉部件的空气管道44被支架40，42的上端支撑。参照图2，目标板38被空气管道44的底壁支撑，多个实验样本46被安装至目标板38，用于暴露至集中太阳辐照，图2中以标号39的向上延伸箭头表示。鼠笼式鼓风机组件48与空气管道44的一端相连。鼠笼式鼓风机组件48包括通过电动机驱动的风扇，用于沿空气管道44循环冷却环境空气，图2中以标号45的向外延伸箭头表示。如图2所示，空气管道44包括偏转器50，它根据目标板38的长度延伸，导致冷却环境空气在目标板上38循环，以冷却实验样本46，图2中以标号47的箭头表示。
支架40，42旋转支撑至A框架元件22，24的上端。与经由支架40，42的旋转轴一致的支撑杆支撑试验设备跟踪太阳日常运动的部件。为了准确定位包含镜面组件34，36和可逆电动机及相关齿轮传动，通常以标号54表示的菲涅耳反射太阳集光器，提供定期旋转镜面和目标板组件，以跟踪太阳运动。当允许随时手动定位元件以纠正位置错误时，离合器最好把支架40连接至旋转镜面组件34，36和目标板组件的轴。太阳能电池跟踪元件52控制电源至可逆电动机的应用，从而保持镜面框架32与阳光入射线垂直。太阳跟踪器可以是如下类型，它包括两个平衡光电池和安装在这种光电池之上遮蔽它们的遮蔽设备。当检测到由一个光电池比另一光电池接收更多日光而引起的不平衡时，产生电错误信号，此信号被放大，用于应用电源至旋转元件的驱动电动机54，直至光电池再次平衡，这表明元件相对于太阳适当定位。
图1也显示水喷嘴组件，通常以标号51表示。如图1所示，喷嘴组件51用来定期向实验样本喷水，以模拟露，雨等。
如图所示，铰链罩或盖49被连接至空气管道44，与空气偏转器50相对。门闩机构47安装在管道44上，用于啮合和保持罩处于关闭位置。一旦放松，罩49采取如图1所示的位置，以使通过多个镜面34，36反射的集中太阳辐照到达实验样本46。
现在参照图2和3，显示目标板38，包括至少一个固定其上的实验样本46。图中仅显示一个实验样本，但是，通常使用多个。同样固定至目标板38的反馈装置60(图3)，具有至少一个温度敏感元件，以热传导关系固定。这种元件可以是termister，热电偶，电阻温度设备，集成电路温度设备，或任何其它适合检测反馈装置60的温度的设备。反馈装置60可以由已知导热特性的标准材料制成，或可以由与实验样本相似的材料制成。温度敏感元件可以嵌入反馈装置中，附着至反馈装置的后表面或前表面。替换地，可以使用非接触光学温度传感设备，以确定反馈装置的温度。反馈装置60最好涂覆黑涂料，以保证反馈装置60将吸收照射在反馈装置60固定至的目标板38的区域上的太阳辐照。可以用于此目的的适当黑涂料是DuPont醇酸树脂超级黑高温瓷漆。
参照图1，控制器盒57放置设备20的电源和控制器系统。电力电缆58供应电力至设备20，以为电动机54供电，电动机54驱动风扇48。信号电缆60连接至安装于控制盒57中的控制器系统，以与远程安装设备通讯，例如反馈装置和输入装置，如下文将讨论的那样，或者用于与中央命令通讯，以控制按照本发明的设备20的操作。
参照图3，示意按照本发明的一种实施方式，它动态温度控制试验样本温度以模拟材料最终使用应用的复杂温度循环。如上所述，反馈装置60被安装至目标板，以暴露至集中太阳辐照，并产生响应其温度的试验信号，代表实验样本温度。输入装置62产生动态参考信号，代表材料最终使用应用的复杂温度循环。控制器64连接至输入装置62和反馈装置60。控制器64也响应参考信号，以产生动态温度设定点。控制器64也响应试验信号，以选择性控制电力66对电动机48的施加，从而控制环境空气在目标板上的循环速率。当反馈装置60的温度大于动态温度设定点时，此速率通常增加，当反馈装置60的温度小于动态温度设定点时，此速率通常减小。当反馈装置60的温度实际上等于动态温度设定点时，此速率通常保持不变。在本发明的一种实施方式中，控制器64包括温度控制器，这种类型的温度控制器可以从英国EurothermEartrob West Wussex公司购买，型号为2408，它连接至可调整交流电动机速率控制器，这种类型的控制器可以从宾夕法尼亚州的BostonFincor of York公司购买，型号为ACX。上述电动机速率控制器是一种固态、单相、可变电动机速率控制器，它按照从参考信号确定的动态可调设定点，如下所述，和通过试验传感器60实际传感的温度间的传感错误，成比例地提供控制。控制器64包括至少三个输入，试验信号，参考信号和电源信号。控制器64的输出连接至风机电动机48的一端。风机电动机的另一端接地。在本发明的一种实施方式中，风机电动机48为Graingers 3805型，温度传感设备最好为附着至实验样本或标准黑面板的T型热偶。
可以使用其它适当的控制器，例如，一种处理模块，它包括处理器和辅助管理处理模块运行的存储器。处理器可以是微处理器，中央处理器或微控制器，特殊应用集成电路，场可编程门away，数字信号处理器，微控制器或其它合适的处理设备。如果处理器为微处理器，它可以是“PENTIUM”，“POWER PC”，或其它任何本领域熟知的合适的微处理器，CPU或微控制器。存储器可以是只读存储器，随机存取存储器，可擦写磁盘存储器，一次写多次读磁盘存储器，电可擦可编程序只读存储器(EEPROM)，全息照相存储器，远程存储存储器或其它任何本领域熟知的合适的存储器。存储器包括通过处理器执行的指令，和编程变量或其它任何本领域熟知的合适编程源代码或目标代码。
如上所述，控制器64响应参考信号以产生动态温度设定点。参照图4A-F，可以通过各种不同类型的输入装置产生参考信号，每个输入装置检测材料最终使用应用的复杂温度循环。例如，在图4A，D和E中，标准材料68或材料70被测验，它们每个都含装置有温度敏感元件，将用于例如输入装置的最终使用应用中。图4A表示被测验的标准材料68或材料70安装在顶或其它类似结构90上。图4D表示温度敏感元件固定至被测验材料，或安装于汽车或其它类似结构92的内部或外部上的标准材料。图4E表示温度敏感元件固定至被测验材料，或安装于建筑物或其它类似结构94的内墙或外墙或屋顶上的标准材料。
另外，在图4B中，最终使用应用环境温度循环可以通过传统方法被记录和重放，以使设备96可以再现这种记录环境的动态参考信号。在图4C中，可以使用一种设备例如计算机98，产生如用户所指定的复杂温度循环，以产生所需的参考信号。计算机98也可以用来产生记录最终使用应用环境温度循环的修整版，以提供通常不被观察的环境温度元素。可以使用非接触监测装置100，例如光学红外高温计，产生参考信号或试验信号。
能与如此多种输入装置配合的优点是加速风化试验设备可以永久地安装于优选位置，例如Florida或Arizona，并且任何其它位置的最终使用应用环境温度循环可以在暴露试验中重复地和可再现地模拟。例如，输入装置可以安装于汽车的内部和外部，如图4D所示，汽车可以在单个位置停泊特定的一段时间，或者在一定的区域内移动特定的一段时间。接着参考信号可以被记录，修正或实时传送至控制器，以周期性产生动态参考信号和相应地的动态温度设定点。在另一例子中，在亚马逊雨林或其它极限最终使用地点，例如死亡之谷中，环境温度循环可以被记录，因此它可以在试验位置被重复地和可再现地模拟。
参照图5，在本发明的另一实施方式中，示意一种用来紧密调节多个加速风化实验设备20间的温度变化的系统，加速风化试验设备用来在暴露试验期间在至少一个实验样本46上集中太阳辐照。安装在多个设备每个上的至少一个实验样本可以相同。但是，在暴露试验中这个系统可以使用多个不同实验样本。因此，每个不同实验样本在完全相同的条件下被测验，并都被相应地紧密调节。每个设备20被用来动态控制实验样本温度，以模拟材料最终使用应用的复杂温度循环。此系统包括多个加速风化试验设备20，如前所述，包括控制器64，反馈装置60和输入装置62。操作每个设备20，动态控制安装于其上的实验样本的温度，以模拟如上所述的材料最终使用应用的复杂温度循环。但是，在这种实施方式中，多个试验设备20被共同用于一个暴露试验。当尝试这种规模的暴露试验时，现有技术的缺点之一是设备间的实验样本温度变化可能非常大。因此，暴露试验的结果具有相当大的标准偏差。为了更紧密地调节这种设备间的标准偏差，本发明的这种实施方式具有远离多个加速风化试验设备20安装的第一设备的输入装置64。每个其它设备的输入装置64连续地串联连接至第一设备，从而其它设备被相关控制，沿系统的温度变化被降低。在计算机网络领域这种类型的安排通常称为串级链，它在Merriam-Webster大学字典中定义为连结系列，更像链连接。这种结构构造，其中第二设备根据安装在第一设备上的远端设备操作，降低标准偏差，从而增加试验结果的重复性和可再现性。
参照图6，在本发明的另一实施方式中，示意如上所述用来在实验样本上集中太阳辐照的一种类型的加速风化试验设备20。采用设备20来动态控制实验样本的温度，以模拟材料最终使用应用的复杂温度循环。上文已经详细说明设备20的通常结构，本实施方式除下文讨论的替换结构外，将视为与之相同。本发明这种实施方式的设备20包括至少一个安装于目标板的反馈装置60，用于暴露至集中太阳辐照，产生响应其温度的试验信号，它代表实验样本的温度。在图6所示的这种实施方式中，显示一对反馈装置60，其与上述的结构和功能一致。本发明的这种实施方式中显示至少两个输入装置62，每个产生相应的动态参考信号，代表不同的实验样本最终使用应用的复杂温度循环。控制器64连接至第一开关72，用于交替选择至少两个输入装置62的其中之一。这种结构构造允许设备20在给定的设备20上同时操作一个以上的暴露试验。因此，实验样本46可以被在所需的时间周期内暴露至第一温度循环，接着在第二时间周期内暴露于第二温度循环。本领域的技术人员将认识到通过使用构造中的这种开关，可以获得特定的暴露需求。如上所述，控制器64响应选定的动态参考信号，产生动态温度设定点。控制器64还连接至第二开关74，以交替选择至少一个反馈装置60的其中之一。在这种构造中，可以在多个不同环境中研究模拟加速材料退化，例如，在不同环境间前后驱动的汽车元件。相应地，使用寿命预测更准确，因为退化是不同环境的函数。例如，本发明这种实施方式可以用于模拟飞机使用材料的退化效应。在停机坪上或在三万英尺的巡航高度的温度和UV值将是不同的。相似的，飞机沿国家和世界以这种方式从一个地点移动至另一地点。飞机到达的每个不同地点可以使用本发明这种实施方式模拟。控制器64响应所选的试验信号，以选择控制施加到电动机的电力，从而控制如上所述环境空气在目标板上循环的速率。
参照图7A-D，在本发明的另一实施方式中，在如上所述与图3对应的设备20中，还包括连接至控制器64和输入装置62的微调补偿装置76，以应用补偿至参考信号。应用于参考信号的补偿可以是所需数量的绝对补偿，所需比例的比例补偿，函数补偿，其中所需函数应用于参考信号或无补偿。应用补偿至参考信号的优点是用户对暴露试验的可调性。通过允许更多的热量，本发明这种实施方式具有调整加速速率的另一优点，并仍将包括输入参考信号的温度动态循环的本质。
图7B表示经过一段时间在温度A和温度B间振荡的迹线78。这种迹线78代表图7A中位置7B的参考信号。图7C表示图7A中位置7C的微调补偿装置76的函数，其中从温度A到温度B应用升高基线的决定补偿。图7D表示应用绝对补偿的迹线80，它代表图7A中在位置7D通过控制器64观测的试验信号。
虽然已经参照其优选实施方式描述本发明，上述说明仅是示意的目的，而不应认为是对本发明领域的限制。在不偏离如相关权利要求所定义的本发明的实质精神和范围的基础上，本领域的技术人员可以做出各种修改和改变。例如，可以替换用于控制和输入信号的机械或光学控制设备，可以使用镜面而不是吹风的其它方法影响温度。例如，散焦镜面代替改变风机速率可以提供相同的结果。另外，可以在空气管道中使用阻尼器或机械阀改变沿实验样本循环的冷却空气的数量。最后，滤波器(偏振、干扰、可调等)可以用于影响辐照和温度。
权利要求
1.一种用来在试验样本上集中太阳辐照的加速风化实验设备，采用此设备动态控制试验样本的温度，以模拟材料最终使用应用的复杂温度循环，此设备包括目标板，用来支撑至少一个暴露于集中太阳辐照的实验样本；反射器装置，用来反射太阳辐照，并把所反射太阳辐照集中在目标板上，以照射至少一个实验样本；空气循环装置，用于在目标板上循环环境空气，以调节至少一个实验样本的温度，空气循环装置包括电动机和经电动机驱动的风扇，以产生环境空气流动；反馈装置，它被安装至暴露于集中太阳辐照的目标板，并产生响应其温度的试验信号，代表实验样本的温度；输入装置，用来连续产生动态参考信号，代表材料最终使用应用的复杂温度循环；和控制器，它连接至输入装置，响应动态参考信号，产生温度设定点，并连接至反馈装置，响应试验信号选择性控制施加到电动机的电力，从而控制环境空气在目标板上的循环速率，当反馈装置的温度大于温度设定点时，此速率通常增加，当反馈装置的温度小于温度设定点时，此速率通常减小，当反馈装置的温度实际上等于温度设定点时，此速率通常保持不变。
2.如权利要求1所述的设备，其中输入装置为温度敏感元件、用于重放所记录环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备、或非接触监测装置。
3.如权利要求1所述的设备，其中此设备还包括微调补偿装置，它连接至控制器和输入装置，用于应用补偿至参考信号。
4.如权利要求3所述的设备，其中应用至参考信号的补偿是绝对补偿、比例补偿、函数补偿或无补偿。
5.如权利要求1所述的设备，其中风扇是电动机驱动的鼠笼式鼓风机。
6.如权利要求1所述的设备，其中空气循环装置包括连接至目标板的空气管道，空气管道具有与目标板共延的出口，以在目标板上循环环境空气。
7.如权利要求1所述的设备，其中反馈装置按热传导关系固定在安装于目标板上的面板上。
8.如权利要求7所述的设备，其中反馈装置还包括覆盖反馈装置和面板的黑色涂层，以吸收照射其上的太阳辐照。
9.一种用来在试验样本上集中太阳辐照的加速风化实验设备，采用此设备动态控制试验样本的温度，以模拟材料最终使用应用的复杂温度循环，此设备包括目标板，用来支撑至少一个暴露于集中太阳辐照的实验样本；反射器装置，用来反射太阳辐照，并把所反射太阳辐照集中在目标板上，以照射至少一个实验样本；空气循环装置，用来在目标板上循环环境空气，以冷却至少一个实验样本，空气循环装置包括电动机和经电动机驱动的风扇，以产生环境空气流动；至少一个反馈装置，被安装至暴露于集中太阳辐照的目标板，产生响应其温度的试验信号，代表实验样本的温度；至少两个输入装置，每个输入装置产生各自的动态参考信号，代表材料最终使用应用的不同复杂温度循环；和控制器，它连接至交替选择上述至少两个输入装置的其中之一的第一开关，响应选定的动态参考信号产生温度设定点，控制器还连接至交替选择至少一个反馈装置的其中之一的第二开关，并响应所选试验信号选择性控制施加到电动机的电力，从而控制环境空气在目标板上的循环速率，当所选至少一个反馈装置其中之一的温度大于温度设定点时，此速率通常增加，当所选至少一个反馈装置其中之一的温度小于温度设定点时，此速率通常减小，当所选至少一个反馈装置其中之一的温度实际上等于温度设定点时，此速率通常保持不变。
10.如权利要求9所述的设备，其中输入装置为温度敏感元件、用于重放所记录环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备、或非接触监测装置。
11.如权利要求9所述的设备，其中此设备还包括微调补偿装置，它连接至控制器和第一开关，用于应用补偿至所选参考信号。
12.如权利要求11所述的设备，其中应用至参考信号的补偿是绝对补偿、比例补偿、函数补偿或无补偿。
13.如权利要求9所述的设备，其中风扇是电动机驱动的鼠笼式鼓风机。
14.如权利要求9所述的设备，其中空气循环装置包括连接至目标板的空气管道，空气管道具有与目标板共延的出口，以在目标板上循环环境空气。
15.如权利要求9所述的设备，其中反馈装置按热传导关系固定在安装于目标板上的面板上。
16.如权利要求15所述的设备，其中反馈装置还包括覆盖反馈装置和面板的黑色涂层，以吸收照射其上的太阳辐照。
17.如权利要求9所述的设备，其中控制器选择至少一个反馈装置的其中之一，它与选定的至少两个输入装置的其中之一有效配合。
18.一种用来在暴露试验过程中紧密调节多个用来在至少一个试验样本上集中太阳辐照的加速风化试验设备间的温度变化的系统，其中采用每个设备动态控制试验样本的温度，以模拟材料最终使用应用的复杂温度循环，此系统包括多个加速风化试验设备，包括目标板，用来支撑至少一个暴露于集中太阳辐照的实验样本；反射器，用来反射太阳辐照，并把所反射太阳辐照集中在目标板上，以照射至少一个实验样本；空气循环装置，用来在目标板上循环环境空气，以冷却至少一个实验样本，空气循环装置包括电动机和经电动机驱动的风扇，以产生环境空气流动；反馈装置，它被安装至暴露于集中太阳辐照的目标板，产生响应其温度的相应试验信号，代表实验样本的温度；输入装置，用于连续地产生动态参考信号，代表材料最终使用应用的复杂温度循环；和控制器，它连接至输入装置，响应参考信号，产生温度设定点，控制器还连接至反馈装置，响应试验信号选择性控制施加到电动机的电力，从而控制环境空气在目标板上的循环速率，当反馈装置的温度大于动态温度设定点时，此速率通常增加，当反馈装置的温度小于动态温度设定点时，此速率通常减小，当反馈装置的温度实际上等于动态温度设定点时，此速率通常保持不变；第一设备的输入装置，它安装在远离多个加速风化试验设备的远端；每个其它设备的输入装置，它连续地与第一设备和其它设备串联连接，以使其它设备根据第一设备关连控制，减小系统的温度可变性。
19.如权利要求18所述的系统，其中与第一设备相联系的输入装置为温度敏感元件、用于重放所记录环境温度循环的设备、用于产生复杂温度循环的设备、或非接触监测装置。
20.如权利要求18所述的系统，其中第一设备还包括微调补偿装置，它连接至控制器和第一开关，用于应用补偿至参考信号。
21.如权利要求20所述的系统，其中应用至参考信号的补偿是绝对补偿、比例补偿、函数补偿或无补偿。
22.如权利要求18所述的系统，其中风扇是电动机驱动的鼠笼式鼓风机。
23.如权利要求18所述的系统，其中空气循环装置包括连接至目标板的空气管道，空气管道具有与目标板共延的出口，以在目标板上循环环境空气。
24.如权利要求18所述的系统，其中反馈装置按热传导关系固定在安装于目标板上的面板上。
25.如权利要求24所述的系统，其中反馈装置还包括覆盖反馈装置和面板的黑色涂层，以吸收照射其上的太阳辐照。
26.如权利要求24所述的系统，其中与其它设备相联系的输入装置是温度敏感元件或非接触监测装置。
全文摘要
一种用来在至少一个实验样本上集中太阳辐照的加速风化实验设备，它包括目标板、反射器装置、空气循环装置、反馈装置、输入装置和控制器。环境空气在目标板上循环以冷却实验样本。控制器基于来自输入装置的参考信号连续地设定动态设定点，参考信号代表材料最终使用应用的复杂温度循环，并且控制器基于来自反馈装置的试验信号调整空气循环速率。
文档编号G01N3/60GK1458510SQ0313673
公开日2003年11月26日 申请日期2003年5月15日 优先权日2002年5月17日
发明者亨利·K·哈德卡斯特三世 申请人:阿特拉斯材料测试技术有限责任公司