专利名称：易变受控的加速老化测试设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及用于将太阳辐射集中到测试样本上的加速老化测试设备，尤其涉及集中在测试样本上的太阳辐射易变受控的加速老化测试设备。
背景技术：
诸如涂料或油漆这样的外涂层以及塑料和在暴露于太阳辐射和其它老化作用下倾向于降解的其它部件的厂商常常想要知道在数年的暴露之后这样的产品表现如何。然而，这些厂商典型地需要在比正常条件下将所述材料暴露于老化作用所需时间大为缩短的时间内知道所述信息。因此，开发出了加速老化测试设备，其由于暴露于室外的时间大为缩短而加速老化效果，从而厂商不需要真正等待五或十年以便确定他们的产品在实际暴露于室外五或十年之后将表现如何。
一个已知的加速老化测试设备在授予Caryl等人的美国专利No.2,945,417中被公开。前述的测试设备包括具有一系列的十个平面镜的菲涅耳反射阳光集中器，所述阳光集中器将自然日光聚集到一系列测试样本上，所述测试样本固定到大约五(5)英寸宽和五十五(55)英寸长的靶板上。菲涅耳反射阳光集中器以大约八个太阳的强度将太阳辐射引导到靶板区域上。支承所述阳光集中器的镜子的平台和靶板两者都由支架支承，所述支架可以旋转以每日跟随太阳的运动。
响应太阳位置的太阳跟踪机构控制电动机的操作，所述电动机用于旋转测试设备以跟随太阳的运动。测试机的旋转轴线朝南北方向定向，并且北方高度具有高度调节能够以解决在一年中的不同时间太阳高度的变化问题。
这样的已知装置也带有安装在靶板上的风洞。空气偏导器导致空气从风洞逸出的空气通过安装到靶板的测试样本循环以防止测试样本由于暴露于集中的太阳辐射而过热。空气量受到偏导器和样本之间的间隙的尺寸控制。鼠笼式鼓风机与风洞连通以用于吹送周围冷空气通过那里。另外，靠近靶板提供水喷嘴以用于在周期性的间期湿润测试样本以模仿湿度、露水、雨水等的老化作用。
另一已知的加速老化测试设备在授予Robins的美国专利No.4,807,247中被公开。前述测试设备包括之前关于‘417专利所述的所有结构，并且进一步包括在白天尽管周围空气温度变化和太阳辐射强度变化但保持一致的、恒定的测试样本温度的系统。
所述系统包括安装到靶板的温度传感器，所述温度传感器用于暴露到集中的太阳辐射并且用于产生指示安装到靶板的测试样本的温度的电信号。所述系统进一步包括控制机构，所述控制机构电连接到所述温度传感器并且响应由此产生的所述电信号以用于选择地控制电力应用到包含在空气循环系统中的电动机。这样，所述控制机构用于改变电动机的速度并且由此控制通过靶板循环的周围冷空气的流率，从而测试样本的温度在理想的设定点保持恒定。
当测试样本的检测温度增加时，控制机构增加鼓风机电动机的速度以通过靶板循环更多的周围冷空气以便将测试样本的温度降低到所述理想的设定点。类似地，如果目标样本的检测温度下降到理想的额定温度之下，控制机构减小鼓风机的速度以允许测试样本加热恢复到所述理想的设定点。
温度控制机构也包括用户可操作的调节机构，该调节机构作为控制旋钮的形式以用于允许用户设置静态的、理想的目标样本温度。也提供了旁路开关以用于允许用户以上述的受控温度模式，或者以鼓风机电动机以恒定速度工作的不受控模式操作所述测试设备。
已经开发出了用于操作上述类型的加速老化测试设备的标准测试方法。美国测试和材料协会(ASTM)已经发布了涵盖所述测试程序的标准G90、E838、D4141、D3105、D3841、D5105、E1596和D4364以及用于指导这样的室外加速老化测试的工作参数。其它标准和评价也被汽车工程师协会(SAE)、福特汽车公司、国际标准化组织(ISO)、美国国家标准协会(ANSI)、日本工业标准(JIS)开发和规定，即SAE J576、SAE J1961、Ford EJB-M1J14-A、Ford EST-M5P11-A、ISO 877、ANSI/NSF 54、JIS Z2381和MIL-T-22085D。
除了上述类型的室外加速老化测试设备之外，利用人造辐射源来暴露测试样本的其它测试设备也是已知的。这样的测试设备的一个例子在授予Kockott的美国专利No.3,664,188中被公开。尽管这样的装置具有允许对辐射强度、温度和湿度进行精确控制的优点，但是这样的装置常常不能复制测试样本将在日常使用中实际暴露的自然日光的真实光谱。本领域的技术人员已经承认和认可自然日光和人造日光测试设备彼此截然不同并且产生不同的经验数据设置。
关于美国专利Nos.2,945,417和4,807,247在上面描述的类型的室外加速老化测试设备具有使用自然日光的优点，因此测试样本暴露于日光的真实光谱。然而，已发现室外加速老化测试设备的缺点。
一个这样的缺点是每个平面镜集中在测试样本上的太阳辐射量不能受到控制，因为平面镜可能固定连接到镜支承平台。因此，当镜支承平台跟随太阳高度时，镜平台上的所有平面镜将太阳辐射集中到测试样本上。所以，当太阳辐射的强度随着太阳、天空透明度、阴霾、雾、云、湿度或大气压的变化而增加和减小时，测试样本的温度和施加在测试样本上的辐照度将因此变化。太阳高度每日变化并且随着季节变化。以一天为基础，每天太阳辐射的强度在中午左右最高。以季度为基础，太阳辐射的强度在夏季最高。所以，在这些高强度期间，即使在样本进行空气冷却的情况下样本的温度也可能超过理想水平。另外，若不控制由每个平面镜集中在测试样本上的太阳辐射，可能难以将样本的温度保持在理想的测试温度或基于测试温度曲线或周期改变测试样本的温度。
所以，在本领域中需要一种用于在室外加速老化测试设备中控制测试样本的温度、温度波动、辐照度和辐照度波动而不管太阳辐射强度每天的、季节性的变化和其它变化的装置和方法。
发明内容
为了阐述和理解在此公开的原理，现在参考在图中示出的优选实施例，并且将使用特定语言来描述所述实施例。然而应当理解这样做的意图不是限制范围。在所例举的实施例中的这样的改变和进一步改进以及这样的进一步应用是在此例举的实施例所公开的原理，该公开所属领域的技术人员将正常预见所述原理。
根据本公开的一个原理方面，一种加速老化测试设备包括可操作地连接到反射装置的靶板。所述靶板被配置成支承至少一个用于暴露到集中的太阳辐射的测试样本。所述反射装置被配置成将太阳辐射反射和集中到所述至少一个测试样本上。所述反射装置包括平台和多面镜子。每面镜子在所述平台上布置在第一操作位置和第二操作位置中的一个上，在第一操作位置太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上，在第二操作位置没有太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上。入射到所述至少一个测试样本上的辐照度和所述至少一个测试样本的温度中的一个可响应输入由选择的镜子从第一操作位置移动到第二操作位置进行调节，以便控制所述至少一个测试样本的温度水平和辐照度水平中的一个。
根据本公开的另一原理方面，用于在加速老化测试设备中调节入射到至少一个测试样本上的辐照度和所述至少一个测试样本的温度中的一个的方法包括以下步骤(a)将可操作地连接到反射装置的靶板装配到所述装置，其中所述靶板被配置成支承所述至少一个测试样本，所述反射装置被配置成将太阳辐射反射和集中到所述至少一个测试样本上，并且所述反射装置包括带有多面镜子的平台；(b)可操作地将每面镜子连接到所述平台使得每面镜子在所述平台上独立地布置在第一操作位置和第二操作位置中的一个上，在第一操作位置太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上，在第二操作位置没有太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上；和(c)控制多个装置，其中每个装置可操作地连接到一面镜子，并且控制器响应输入选择性地启动所述装置以便于所述镜子从第一操作位置移动到第二操作位置。
某些实施例在附图中被显示。然而，应当理解本公开并不限于在附图中显示的布置和机构，其中图1显示了现有技术老化测试设备的透视图；图2显示了图1的老化测试设备的鼓风机组件的透视图；图3显示了图1的老化测试设备的操作的一个方面的示意图；图4显示了根据本公开的教导构造的老化测试设备的一个方面的示意图；图5显示了根据本公开的教导构造的老化测试设备的操作的另一方面的示意图；图6显示了根据本公开的教导构造的老化测试设备的控制系统的一个实施例的示意图；图7显示了用于根据本公开的教导构造的老化测试设备的反射表面的致动装置的一个实施例的示意图；图8A和8B显示了用于根据本公开的教导构造的老化测试设备的反射表面的致动装置的另一个实施例的示意图，其分别被显示成处于启动和非启动配置；图9显示了用于根据本公开的教导构造的老化测试设备的反射表面的光控制装置的一个实施例的透视图；图10显示了控制用于根据本公开的教导构造的老化测试设备的反射表面的方法的一个实施例的透视图；和图11显示了控制用于根据本公开的教导构造的老化测试设备的反射表面的方法的另一个实施例的透视图。
具体实施例方式
为了阐述和理解在此公开的原理，现在参考在图中示出的优选实施例，并且将使用特定语言来描述所述实施例。然而应当理解这样做的意图不是限制范围。在所例举的实施例中的这样的改变和进一步改进以及这样的进一步应用是在此例举的实施例所公开的原理，所属领域的技术人员将正常预见所述原理。
参考图1，现有技术的加速老化测试设备通常由附图标记20指示并且包括一对A形框架元件22和24以支承所述设备的操作部分。A形框架元件22、24的下端由底部元件26互连，所述底部元件可操作地连接到地面元件28以便提供沿箭头30指示的方向的方位旋转和沿箭头31指示的方向的高度旋转。高度方向旋转解决了全天太阳高度的周期性变化问题。
支承多个平面镜35的镜台框架32从A形框架元件22、24的上端旋转地被支承。一对支柱40和42从镜台框架32并且垂直于镜台框架32向外延伸。多面镜子35被倾斜成将直接撞击在这样的镜子上的太阳辐射反射到靶板38(见图2)。在图1中，镜台框架32被显示成具有十面镜子35。镜台框架32关于一对支柱40和42对称。因此，支柱40和42的每一侧各定位五面镜子35，并且每面镜子35在支柱40和42的另一侧上具有对称的对应物。所以，在下文中，支柱40和42的一侧上的镜子35的任何参考也表示支柱40和42的另一侧上的对应镜子35。
具有大致矩形横截面的风洞44由支柱40、42的上端支承。参考图2和3，靶板38由风洞44的下壁支承，并且多个测试样本46被安装到靶板38以暴露到集中的太阳辐射，其在图2中由编号为39的向上延伸的箭头表示。靶板38可以包括单个样本46或多个类似或不同的样本46。鼠笼式鼓风机组件48与风洞44的一端连通。鼠笼式鼓风机组件48包括由电动机驱动的风扇以通过风洞44循环周围冷空气，其在图2中由编号为45的向外延伸的箭头表示。如图2中所示，风洞44包括偏导器50，该偏导器在靶板38的长度上延伸并且导致周围冷空气横过靶板38循环以冷却测试样本46，其在图2中由编号为47的箭头表示。
支柱40、42旋转地被支承到A形框架元件22、24的上端。与穿过支柱40、42的旋转轴重合的支承轴43(如图3中所示)旋转地支承所述测试设备的一部分，所述部分每天跟踪太阳的运动。为了正确定位所述镜台框架32，通常由附图标记54指示的可逆电动机和相关齿轮传动装置被提供用于周期性地旋转所述镜台框架32和靶板组件以跟踪太阳的运动。联轴器(未示出)优选地将支柱40连接到轴43以旋转镜台框架32和靶板组件，同时允许在任何时刻手动定位所述单元以校正任何定位误差。
太阳能电池跟踪单元52控制电力应用到可逆电动机以便保持镜台框架32垂直于日光的入射光线。太阳能电池跟踪单元52可以是这样的类型，其包括两个平衡光电池(未示出)和安装在这样的光电池之上用于遮蔽它们的遮光装置(未示出)。当检测到由一个光电池比另一个光电池接收更多的日光而产生的不平衡时，产生电误差信号，该电误差信号被放大并且用于将电力应用到驱动电动机54以用于旋转所述单元直到光电池再次被平衡，从而表明所述单元被正确地相对于太阳定位。
同样在图1中显示的是水喷嘴组件，其通常由附图标记51指示。如图1中所示，喷嘴组件51用于周期性地在测试样本处喷水以模拟露水、雨水等。
铰链护罩或盖49被显示与空气偏导器50相对地连接到风洞44。门释放机构21布置在风洞44上以接合所述护罩并将其保持在打开位置。当释放时，护罩49呈关闭位置，使得由多面镜子35反射的集中的太阳辐射不会到达测试样本46。
具有至少一个温度敏感部件的反馈装置(未示出)固定到靶板38，所述温度敏感部件以导热关系与之固定。这样的部件可以是热敏电阻、热电偶、电阻温度装置、集成电路温度装置或用于检测反馈装置的温度的任何其它合适的装置。所述反馈装置可以由具有已知导热性质的标准材料形成或者可以由类似于所述测试样本的材料形成。所述温度敏感部件可以嵌入、附着到反馈装置的后表面或附着到前表面。作为另一选择，为了确定反馈装置的温度，可以使用非接触式光学温度传感器装置。所述反馈装置优选地涂有黑色涂料以保证所述反馈装置将吸收撞击到反馈装置被固定于那里的靶板38的区域上的太阳辐射。可以用于该目的的合适的黑色涂料是DUPONT DULUX黑色高级高温瓷漆。
所述反馈装置的温度敏感部件和所述反馈装置的温度的上述检测可以代表样本46的温度。作为另一选择，设备20可以包括在测试样本附近或之上的一个或多个接触或非接触温度传感器(未示出)，所述温度传感器可以提供代表测试样本的温度的信号。在下文中，关于温度传感器的任何参考可以代表如上所述的测量反馈装置的温度的装置，或者代表直接测量测试样本的温度的装置。设备20也可以从一个或多个辐照度传感器(未示出)接收辐照度数据，所述辐照度传感器布置在设备20上或者相对于设备20远程地布置。
再次参考图1，控制器箱57封装用于设备20的电力和控制器系统。电力电缆58为设备20供应电力以为电动机通电，所述电动机启动风扇48。信号电缆60连接到布置在控制器箱57中的控制器系统以用于与下面将论述的远程布置的装置，例如反馈装置和输入装置通信，或者与根据本发明用于控制设备20的操作的中央指令通信。
现在参考图3，老化测试设备20的操作的一个方面示意性地被显示。每面镜子35具有相对于镜台32的固定角度。每面镜子35的角度被调节，使得当入射的太阳光线41照射每面镜子35时，反射的太阳光线39朝着测试样本46被引导。当太阳在天空中的高度变化时，整个镜台32可以围绕轴43如箭头32所示地旋转以保证反射的太阳光线39照射在测试样本46上。因此，在图1、2和3的老化测试设备20中，镜子35相对于镜台32的位置被固定。所以，如果镜台32根据太阳的方位和高度被调节，测试样本46将从所有镜子35接收反射的太阳光线39。
参考图4，其显示了根据本公开的一个实施例构造的温度/辐照度调节装置69的示意图。在温度/辐照度调节装置69中，每面镜子35的操作可以被控制以将每面镜子35放置到操作位置和不操作位置之间。在操作位置，镜子35完全朝着测试样本46引导反射的太阳光线39。然而，在不操作位置，镜子35不会朝着测试样本46引导任何反射的太阳光线39。从下文将显而易见的是，在本公开的第一实施例中，每面镜子35的角度可以被调节以将镜子35定位在操作位置或不操作位置处。在本公开的第二实施例中，每面镜子35的表面可以完全被覆盖以将镜子35放置在不操作位置。在本公开的第三实施例中，每面镜子35可以完全从镜台32被去除以将那面镜子35放置在不操作位置。
参考图4，根据第一实施例的温度/辐照度调节装置69的四个操作配置被显示。所述四个操作配置代表四个季节配置。所述季节大体对应于冬季、春季、夏季和秋季。对应于冬季的第一季节配置由附图标记70表示(在北半球通常从12月6日至2月4日)。在冬季，太阳的高度与其它季节相比典型地处于其最低点。在老化测试期间，理想的或必要的是将测试样本46的温度/辐照度保持在恒定的温度/辐照度或符合特定的温度/辐照度曲线。为了简明起见，该理想的恒定温度/辐照度或温度/辐照度曲线在此将被称为理想的温度/辐照度。因此，为了将测试样本46的温度/辐照度保持在所述理想的温度/辐照度，可能需要所有镜子35朝着测试样本46引导反射的太阳光线39以将测试样本46保持在所述理想的温度/辐照度。在冬季，可能需要所有镜子35，这是因为入射的太阳光线41的强度由于太阳在天空中的高度较低而变低。
对应于春季的第二季节配置由附图标记72表示(在北半球通常从2月5日至4月5日)。在春季，五面镜子35中的四个被显示成处于操作位置，而一面镜子35布置在不操作位置。在春季，太阳在天空中的高度通常比冬季高。因此，为了将测试样本46的温度/辐照度保持在理想的温度/辐照度，可以不需要所有镜子35朝着测试样本46引导反射的太阳光线39。
在夏季，如附图标记74所示(在北半球通常从4月6日至8月6日)，太阳的高度可能处于其最高点。因此为了将测试样本46保持在理想的温度/辐照度，可能仅仅需要镜子35中的少数几个。如在夏季配置74中所示，仅仅可能需要五个中的两面镜子35朝着测试样本46引导反射的太阳光线39以将测试样本46的温度/辐照度保持在理想的温度/辐照度。
图4的最后一个季节配置76代表秋季(在北半球从8月7日至11月5日)，其中太阳的高度可能非常类似于如配置72代表的春季。因此，仅仅可能需要镜子35中的三个将测试样本46的温度/辐照度保持在理想的温度/辐照度。如图76中所示，镜子35中的两个被放置在不操作位置。
使用保持理想的温度/辐照度所必须的较少镜子数可能将测试样本46的温度/辐照度降低到理想的温度/辐照度之下。相反，使用保持理想的温度/辐照度所必须的较大镜子数可能将测试样本46的温度/辐照度升高到理想的温度/辐照度之上。所以，放置在第一操作位置的镜子35的数量直接影响测试样本46的温度/辐照度。使用温度/辐照度装置69，通过仅仅将必要数量的镜子35放置到操作位置中，测试样本46的温度/辐照度可以长年基本保持在理想的温度/辐照度附近。
在每天当太阳的高度在早晨高度和傍晚高度之间变化时，温度/辐照度调节装置69可以将每个测试样本46的温度/辐照度保持在理想的温度/辐照度。参考图5，用于镜子35的六个日常操作配置由附图标记80-90表示。在大体对应于9:00a.m.的第一日常配置80，太阳在天空中的高度较低。因此，可能需要所有镜子35朝着测试样本46引导反射的太阳光线39以将测试样本46保持在理想的温度/辐照度。在10:00a.m.，当太阳在天空中的高度稍高于9:00a.m.时，可以用少于五面的操作镜子35将测试样本46的温度/辐照度保持在理想的温度/辐照度附近。如典型的配置82所示，在10:00a.m.镜子35中的四个被用于将测试样本46保持在预定的温度/辐照度。当太阳在天空中的高度增加时，反射的太阳光线39的强度也增加。因此当时间到达反射的太阳光线39的强度处于其最高点的时间时，其可能在中午左右，大数量的镜子35可以被放置到不操作位置以将测试样本46的温度/辐照度保持在理想的温度/辐照度。如大体对应于中午的配置86所示，仅仅镜子35中的两个用于将测试样本46保持在理想的温度/辐照度。在午后和逼近傍晚当太阳的高度逐渐降低时，可能再次需要较大数量的镜子35将测试样本46保持在理想的温度/辐照度。如配置88所示，在1:00p.m.可能需要镜子35中的三个将测试样本46保持在理想的温度/辐照度。如配置90所示，在2:00p.m.可能需要四面镜子35将测试样本46保持在理想的温度/辐照度。
参考图5的右侧，代表测试样本46的温度比较日间时刻的图形92被显示以用于图4的配置80-90。图形92显示了绘制成第一曲线94和第二曲线96的两组数据。第一曲线94对应于例如在图1-3中所示的老化测试设备20，其中镜子35固定到镜台框架32或者从镜子35朝着测试样本46反射的光量无法调节。如第一曲线94所示，测试样本46的温度不会保持恒定。随着日间时间流逝，测试样本46的温度随着太阳高度的增加而增大。测试样本46的温度可能在中午左右达到最高点。在午后测试样本46的温度则随着太阳的降低而逐渐降低。因此，测试样本46的温度不能被保持在理想的温度或其附近。
现在参考第二曲线96，公开的温度/辐照度调节装置69的典型结果由第二曲线96用图形显示。由于照射测试样本46的反射太阳光线39的强度通过在全天被放置在操作位置和不操作位置之间的一个或多面镜子35控制，因此全天测试样本的温度可以保持在理想温度附近。如第二曲线96所示，测试样本46的温度的小波动在一天期间可能在每个操作配置之间发生。这些小波动可能部分地由于镜子在操作和不操作位置之间被配置的时间增量。另外，所述小波动可能部分地由于在镜台32上的镜子35的数量。因此，为了减小波动，镜子35的数量必须增加。
参考图6，用于公开的温度/辐照度调节装置69的控制系统99被示意性地显示。每面镜子35可操作地连接到可以在操作位置和不操作位置之间移动镜子35的装置。在图6中，每个装置被显示为致动器100。每个致动器100连接到控制器102以接收控制信号。控制器102从(一个或多个)温度传感器和(一个或多个)本地或远程辐照度传感器接收温度和太阳辐照度数据104。控制器102通过有线或无线链接106与数据采集和计算系统108通信，所述数据采集和计算系统在此可以被称为计算机系统108。控制器102为计算机系统108提供关于镜子35的数量的数据、测试样本46的温度和太阳辐照度数据104。基于辐照度数据104，控制器102然后可以进行计算以确定哪面镜子35在何时应当处于操作位置或不操作位置的哪一个上。计算机系统108提供用于设备20的数据记录。所述数据记录例如可以包括样本暴露和对在每小时、每日或每星期的测试周期期间这样的样本暴露的响应。
参考图4，控制器102例如可以基于日期从2月4日变到2月5日而将镜子35的配置从配置70改变到配置72。另外，基于从温度/辐照度传感器接收的数据，控制器102可以将镜子35的配置改变到不同于图4中所示的配置，例如这可能由于冬季期间的罕见暖日，或者在夏季期间的罕见冷天。因此，控制器102可以将镜子35配置成补偿易变的环境因素以控制样本46的温度和施加到样本46上的辐照度。这样的因素可以包括阴霾、云、雾和/或大气压。
参考图7，公开的温度/辐照度调节装置69的一个实施例被显示，其中每面镜子35被移动或者可以在操作位置和不操作位置之间移动。包括致动器臂112的致动器100与每面镜子35相联系。致动器臂112连接到镜子35使得致动器臂112的运动围绕铰链110枢转镜子35。致动器100从电源线114接收电力。致动器100可以是提供旋转或平移运动的任何类型的装置。例如，致动器100可以是螺线管、线性致动器、电动机、步进电机、气动致动器、液压致动器或双金属致动器。当致动器100通电时，致动器臂112向上移动以围绕铰链110枢转镜子35以改变镜子35的角度。电源线114也可以包括来自控制102的启动信号以便控制致动器臂112的运动。因此，控制器102可以控制致动器臂的向上和向下的移动，从而实现用于镜子35的理想角度。当致动器100被关闭时，将镜子35连接到镜台框架32的弹簧116将镜子35偏压返回到镜子35的不操作位置。
如图8A和8B中所示，在公开的温度/辐照度调节装置69的另一个实施例中，每面镜子35可以包括相对于镜台32固定地定位的框架120。镜子35连接到致动器臂112，通过所述致动器臂镜子可以被调节到任何理想的角度，该角度高达由框架120的角度规定的最大角度。然而，布置在框架120上的停止调整片126防止镜子以大于框架120的固定角度的角度定位。因此，镜子35的角度永远不能超过其由框架120的角度设定的最大角。镜子35相对于框架120围绕枢轴销122枢转。枢轴销122通过镜子35中的开孔124连接到镜子35。镜子35也用铰链110枢转地连接到镜台32(如图8A和8B中所示)。
参考图9，如公开的温度/辐照度调节装置69的另一个实施例中所示，为了按照每面镜子35可以朝着测试样本46反射光的多少而提供更好的控制，如果需要的话每面镜子35也可以包括滚动遮光器130以部分地或完全地遮挡镜子35。为了完全遮挡镜子35，遮光器130可以完全由遮光材料构造。为了部分地遮挡镜子35，遮光器130可以是不透明的或部分透明的，例如中性滤波器或屏障。其它材料也可以用于选择性地过滤太阳光谱的不同波长，例如控制红外辐射，以控制测试样本46的温度。
在图9中显示的镜子35在许多方面类似于图7中显示的镜子35，然而，图9中的镜子35还包括连接到其上的滚动遮光器130。滚动遮光器130包括可以连接到镜子35的任一侧的滚子组件132。在图9中，滚子组件132连接到镜子35的顶部。滚动遮光器130在许多方面类似于通常用在家庭中以阻止日光进入房间的滚动遮光器进行操作。滚动遮光器130包括滚子组件132、遮光物133和连接到遮光物133的边缘的绳索134。通过拉动绳索134，遮光物133可以从滚子组件132解开卷绕以覆盖镜子35。尽管未在图9中示出，绳索134可以连接到电动机(未示出)。因此，滚动遮光器130的操作可以通过控制器102与电动机的操作协调。所以，控制器102可以在可能需要的任何时间展开滚动遮光器130。作为另一选择，绳索134可以手动地被牵引以覆盖镜子35。
尽管未示出，镜子35可以固定地连接到镜台32并且包括滚动遮光器130。因此，镜子35的操作位置可以被定义为滚动遮光器130完全缩回的位置。镜子的不操作位置可以被定义为滚动遮光器130从滚子132解开卷绕以覆盖镜子35的整个表面从而提供镜子35的完全遮挡的位置。因此，替代改变镜子35的角度以在操作位置和不操作位置之间移动镜子，镜子35可以完全被暴露或完全被遮挡。
参考图10和11，两个操作方案被显示，其中镜子35可以在操作位置和不操作位置之间移动，或者可以完全从镜台32去除(如图所示)。返回参考图5，如果在一天的基础上调节镜子35的角度，每面镜子35可以被定位在操作位置和不操作位置。如图10中所示，三面镜子35中的一个被布置在不操作位置。然而，取决于在一天的时刻，那面镜子35可以在一小时或更少的时间内被移动到操作位置以提供必要的反射太阳光线39，从而将测试样本46的温度/辐照度保持在理想的温度/辐照度。因此，镜子35可以全天或基于一些时间增量在操作位置和不操作位置之间连续地被移动。
参考图11，一面镜子35被显示成已从镜台框架32被去除。当温度/辐照度调节装置69基于季节变化用来将测试样本46的温度/辐照度保持在理想的温度/辐照度时，如图11中所示的镜台框架32的配置可能是理想的。例如，返回参考图4，在通常代表图4中所示的其中一个季节的三个月时间跨度期间，镜台32上的其中一面镜子35可能根本不需要。因此，在那个季节期间镜子35可以从镜台框架32被去除。镜子35的去除减小了镜子35暴露于自然环境，由此减小了镜子35的磨损和腐蚀。另外，通过从镜台框架32去除一面或多面镜子35，控制器102和计算机系统108具有更少数量的镜子35来分别控制和从其接收数据。因此，控制器102和计算机系统108的资源可以用来关于在镜台框架32上可操作的镜子35来执行附加的功能、数据采集或数据处理。
尽管在上面公开了本温度/辐照度装置的若干实施例，本领域的普通技术人员将容易理解这些实施例中的任何一个或这些实施例中任何一个的组合可以用于控制测试样本46的温度/辐照度。例如，如图9中所示，除了具有覆盖镜子35的表面的滚动遮光器130之外，每面镜子35可以用致动器110布置在操作位置和不操作位置之间。如上所述，仅仅滚动遮光器130可以用作温度/辐照度调节机构。作为另一选择，如图7、8A和8B中所示，仅仅每面镜子35的角度变化可以用于控制朝着测试样本46引导的反射太阳光线41。仍作为另一选择，不管每面镜子35是否具有图7、8A和8B中的致动机构和/或图9中所示的滚动遮光器机构，每面镜子35可以从镜台32被去除，如图11中所示，以提供本公开的温度/辐照度调节装置69的附加控制。
如图4和5中所示和前面所述，镜子35可以在不同的时间增量或季节增量被调节以将测试样本46保持在理想的温度/辐照度或使测试样本46经历各种温度/辐照度周期。例如，镜子35的配置可以每半小时、每两小时、每天或在任何理想的时间变量被改变以获得测试样本46的温度/辐照度的理想结果。镜子35可以被调节以在测试期间使测试样本46经历各种温度/辐照度周期。例如，在某个时间期间如果温度/辐照度曲线对于测试样本46是理想的，那么控制器102可以被编程以调节镜子35的位置，从而测试样本46的温度/辐照度密切地符合理想的温度/辐照度曲线。
此外，尽管已经显示和描述了特定的优选实施例，但是对于本领域的技术人员来说在不脱离本公开的教导的情况下进行变化和改进是将显示易见的。在前面的描述和附图中阐述的内容仅仅作为示例而不是作为限制被提供。当基于相关领域按照它们的正确观点来理解时，本公开的实际范围意味着由后附权利要求限定。
权利要求
1.一种用于将太阳辐射集中到至少一个测试样本上的加速老化测试设备，所述设备包括可操作地连接到反射装置的靶板；所述靶板被配置成支承至少一个用于暴露到集中的太阳辐射的测试样本；所述反射装置被配置成将太阳辐射反射和集中到所述至少一个测试样本上；并且所述反射装置包括平台和多面镜子，每面镜子在所述平台上布置在第一操作位置和第二操作位置中的一个上，在第一操作位置太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上，在第二操作位置没有太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上，从而从所述反射装置入射到所述至少一个测试样本上的辐照度可响应输入由选择的镜子从第一操作位置移动到第二操作位置进行调节，以便控制所述至少一个测试样本的温度和辐照度中的一个。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述输入从下列组中的一个产生温度敏感部件、用于重现记录的环境温度周期的装置、用于产生复合温度周期的装置或非接触式监视装置。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述输入是调节辐照度每天的、季节性的和大气的变化的补偿。
4.如权利要求1所述的设备，其中第二操作位置从下列组中选择从第一操作位置枢转地移动所述镜子、从第一操作位置去除所述镜子和在第一操作位置覆盖所述镜子。
5.如权利要求1所述的设备，其中每面镜子枢转地连接到所述平台并且可操作地连接到便于所述镜子从第一操作位置移动到第二操作位置的装置。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述装置从下列组中选择螺线管、线性致动器、电动机、步进电机、气动致动器、液压致动器或双金属致动器。
7.如权利要求5所述的设备，进一步包括控制器，该控制器可操作地连接到每个装置以选择性地启动所述装置，以便于所述镜子从第一操作位置移动到第二操作位置。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述控制器响应入射到传感器上的辐照度选择性地启动所述装置。
9.如权利要求7所述的设备，其中所述控制器响应所述至少一个测试样本的温度选择性地启动所述装置。
10.如权利要求7所述的设备，其中所述控制器用于记录所述装置的启动及其持续时间以便于计算辐射暴露。
11.如权利要求1所述的设备，其中每面镜子以固定角度连接到所述平台并且可操作地连接到便于在第二操作位置覆盖所述镜子的装置。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述装置从下列组中选择螺线管、线性致动器、电动机、步进电机、气动致动器、液压致动器或双金属致动器。
13.如权利要求11所述的设备，进一步包括控制器，该控制器可操作地连接到每个装置以选择性地启动所述装置以便于在第二操作位置覆盖所述镜子。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述控制器响应入射到传感器上的辐照度选择性地启动所述装置。
15.如权利要求13所述的设备，其中所述控制器响应所述至少一个测试样本的温度选择性地启动所述装置。
16.如权利要求13所述的设备，其中所述控制器用于记录所述装置的启动及其持续时间以便于计算辐射暴露。
17.如权利要求5所述的设备，进一步包括将至少一面镜子中的每个定向在第一操作位置的止动器。
18.一种用于在加速老化测试设备中调节入射到至少一个测试样本上的辐照度以便控制所述测试样本的温度和辐照度中的一个的方法，其中所述加速老化测试设备用于将太阳辐射集中到所述至少一个测试样本上，所述方法包括以下步骤给所述设备装配可操作地连接到反射装置的靶板，其中所述靶板被配置成支承所述至少一个测试样本，所述反射装置被配置成将太阳辐射反射和集中到所述至少一个测试样本上，并且所述反射装置包括带有多面镜子的平台；可操作地将每面镜子连接到所述平台，使得每面镜子在所述平台上独立地布置在第一操作位置和第二操作位置中的一个上，在第一操作位置太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上，在第二操作位置没有太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上；和控制多个装置，其中每个装置可操作地连接到一面镜子，控制器响应输入选择性地启动所述装置以便于所述镜子从第一操作位置移动到第二操作位置。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述输入从下列组中选择的装置产生温度敏感部件、用于重现记录的环境温度周期的设备、用于产生复合温度周期的设备以及辐照度监视装置或非接触式监视装置。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述输入是调节辐照度每天的、季节性的和大气的变化的补偿。
21.如权利要求18所述的方法，其中第二操作位置从下列组中选择从第一操作位置枢转地移动所述镜子、从第一操作位置去除所述镜子和在第一操作位置覆盖所述镜子。
22.如权利要求18所述的方法，其中每面镜子枢转地连接到所述平台。
23.如权利要求18所述的方法，其中所述装置从下列组中选择螺线管、线性致动器、电动机、步进电机、气动致动器、液压致动器或双金属致动器。
24.如权利要求18所述的方法，进一步包括用所述控制器记录所述装置的启动及其持续时间以便于计算辐射暴露的步骤。
25.如权利要求18所述的方法，其中每面镜子以固定角度连接到所述平台并且所述装置便于在第二操作位置覆盖所述镜子。
26.如权利要求18所述的方法，进一步包括将至少一面镜子定向在第一操作位置的止动器。
27.一种用于将太阳辐射集中到至少一个测试样本上的加速老化测试设备，所述设备包括可操作地连接到反射装置的靶板；所述靶板被配置成支承至少一个用于暴露到集中的太阳辐射的测试样本；所述反射装置被配置成将太阳辐射反射和集中到所述至少一个测试样本上；并且所述反射装置包括平台和多面镜子，每面镜子在所述平台上布置在第一操作位置和第二操作位置中的一个上，在第一操作位置太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上，在第二操作位置没有太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上，从而所述至少一个测试样本的温度可响应输入由选择的镜子从第一操作位置移动到第二操作位置进行调节，以便控制从所述反射装置入射到所述至少一个测试样本上的辐照度和温度中的一个。
28.如权利要求27所述的设备，其中所述输入从下列组中的一个产生温度敏感部件、用于重现记录的环境温度周期的设备、用于产生复合温度周期的设备、辐照度监视装置或非接触式监视装置。
29.如权利要求27所述的设备，其中所述输入是调节辐照度每天的、季节性的和大气的变化的补偿。
30.如权利要求27所述的设备，其中第二操作位置从下列组中选择从第一操作位置枢转地移动所述镜子、从第一操作位置去除所述镜子和在第一操作位置覆盖所述镜子。
31.如权利要求27所述的设备，其中每面镜子枢转地连接到所述平台并且可操作地连接到便于所述镜子从第一操作位置移动到第二操作位置的装置。
32.如权利要求31所述的设备，其中所述装置从下列组中选择螺线管、线性致动器、电动机、步进电机、气动致动器、液压致动器或双金属致动器。
33.如权利要求31所述的设备，进一步包括控制器，该控制器可操作地连接到每个装置以选择性地启动所述装置以便于所述镜子从第一操作位置移动到第二操作位置。
34.如权利要求33所述的设备，其中所述控制器响应入射到传感器上的辐照度选择性地启动所述装置。
35.如权利要求33所述的设备，其中所述控制器响应所述至少一个测试样本的温度选择性地启动所述装置。
36.如权利要求33所述的设备，其中所述控制器用于记录所述装置的启动及其持续时间以便于计算辐射暴露。
37.如权利要求27所述的设备，其中每面镜子以固定角度连接到所述平台并且可操作地连接到便于在第二操作位置覆盖所述镜子的装置。
38.如权利要求37所述的设备，其中所述装置从下列组中选择螺线管、线性致动器、电动机、步进电机、气动致动器、液压致动器或双金属致动器。
39.如权利要求37所述的设备，进一步包括控制器，该控制器可操作地连接到每个装置以选择性地启动所述装置以便于在第二操作位置覆盖所述镜子。
40.如权利要求39所述的设备，其中所述控制器响应入射到传感器上的辐照度选择性地启动所述装置。
41.如权利要求39所述的设备，其中所述控制器响应所述至少一个测试样本的温度选择性地启动所述装置。
42.如权利要求39所述的设备，其中所述控制器用于记录所述装置的启动及其持续时间以便于计算辐射暴露。
43.如权利要求31所述的设备，进一步包括将至少一面镜子中的每个定向在第一操作位置的止动器。
44.一种用于在加速老化测试设备中调节至少一个测试样本的温度以便控制入射在所述至少一个测试样本上的辐照度的方法，其中所述加速老化测试设备用于将太阳辐射集中到至少一个测试样本上，所述方法包括以下步骤给所述装置装配可操作地连接到反射装置的靶板，其中所述靶板被配置成支承所述至少一个测试样本，所述反射装置被配置成将太阳辐射反射和集中到所述至少一个测试样本上，并且所述反射装置包括带有多面镜子的平台；可操作地将每面镜子连接到所述平台使得每面镜子在所述平台上独立地布置在第一操作位置和第二操作位置中的一个上，在第一操作位置太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上，在第二操作位置没有太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上；和控制多个装置，其中每个装置可操作地连接到一面镜子，控制器响应输入选择性地启动所述装置，以便于所述镜子从第一操作位置移动到第二操作位置。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述输入从下列组中选择的装置产生温度敏感部件、用于重现记录的环境温度周期的设备、用于产生复合温度周期的设备、辐照度监视装置或非接触式监视装置。
46.如权利要求44所述的方法，其中所述输入是调节辐照度每天的、季节性的和大气的变化的补偿。
47.如权利要求44所述的方法，其中第二操作位置从下列组中选择从第一操作位置枢转地移动所述镜子、从第一操作位置去除所述镜子和在第一操作位置覆盖所述镜子。
48.如权利要求44所述的方法，其中每面镜子枢转地连接到所述平台。
49.如权利要求44所述的方法，其中所述装置从下列组中选择螺线管、线性致动器、电动机、步进电机、气动致动器、液压致动器或双金属致动器。
50.如权利要求44所述的方法，进一步包括用所述控制器记录所述装置的启动及其持续时间以便于计算辐射暴露的步骤。
51.如权利要求44所述的方法，其中每面镜子以固定角度连接到所述平台并且装置便于在第二操作位置覆盖所述镜子。
52.如权利要求44所述的方法，进一步包括将至少一面镜子中的每个定向在第一操作位置的止动器。
全文摘要
一种加速老化测试设备，包括可操作地连接到反射装置的靶板。所述靶板被配置成支承至少一个用于暴露到集中的太阳辐射的测试样本。所述反射装置被配置成将太阳辐射反射和集中到所述至少一个测试样本上。所述反射装置包括平台和多面镜子。每面镜子在所述平台上布置在第一操作位置和第二操作位置中的一个上，在第一操作位置太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上，在第二操作位置没有太阳辐射被反射到所述至少一个测试样本上。从所述反射装置入射到所述至少一个测试样本上的辐照度和所述至少一个测试样本的温度中的一个可响应输入由选择的镜子从第一操作位置移动到第二操作位置进行调节，以便控制所述至少一个测试样本的温度和辐照度中的一个。
文档编号F24J2/46GK1834619SQ20061006785
公开日2006年9月20日 申请日期2006年3月14日 优先权日2005年3月18日
发明者H·K·哈德卡斯尔三世 申请人:阿特拉斯材料测试技术有限责任公司