GJB 150.7-2009太阳辐射试验方法

GJB 150.7-2009太阳辐射试验方法。GJB 150.7A-2009代替GJB 150.7-1986版本。GJB 150.7-2009标准主要是军用装备实验室环境试验方法第7部分：太阳辐射试验（推荐使用科赛德品牌太阳辐射试验箱）。

1范围

本部分规定了军用装备实验室太阳辐射试验的日的与应用、剪裁指南、信息要求、试验要求、试验过程和结果分析等内容。

本部分适用于对军用装备进行太阳辐射试验。

2引用文件

下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。

GJB 150.1A-2009军用装 备实验室环境试验方法第1部分:通用要求

GJB 150.3A – 2009军用装备实验室环境试验方法第 3部分:高温试验

GJB 4239装备环境工程通用要求

3目的与应用

3.1 目的

本试验的目的:

a)确定太阳直接辐射对装备产生的热效应;

b)确定太阳直接辐射对装备产生的光化学效应。
3.2应用

本试验用于评价寿命期炎热季节直接暴露于太阳辐射环境中的装备耐受太阳辐射产生的热效应或光化学作用的能力。

如果使用的辐射灯与不同地区和海拔高度的白然太阳辐射量值具有合理的对比关系，那么本试验程序II(见4.2.1)也可用于模拟不同地区和海拔高度的太阳紫外辐射效应。

3.3限制 ，

本试验需要注意以下几点:

a)由于本试验不能模拟所有的自然气候环境条件(见附录A.7)，因此在条件允许的情况下，最好在合适的白然场地对装备进行白然环境试验:

b)如果试验需要剪裁或关注特殊波长的光，则辐射灯的光谱可以偏离表1，但应说明偏离的详细理由:

c)本试验不适用于封闭环境内均匀热效应的模拟，也不适用于遮蔽区域内和遮盖贮存条件下非直接热效应(见GJB 150.3A -2009)的模拟;

d)由于辐照度不同，本试验不适用于空间环境。.

4剪裁指南

4.1选择试验方法

4.1.1概述

分析有关技术文件的要求，应用装备(产品)订购过程中实施GJB4239得出的结果，确定装备寿命
太平洋放鸽子 2020/6/1 23:34:47
期内太阳辐射环境出现的阶段，根据卜列环境效应确定是否需要进行本试验。当确定需要进行本试验,且本试验与其他环境试验使用同-试件时，还需确定本试验与其他试验的先后顺序。

4.1.2 环境效应

4.1.2.1热效应

与高温产生的热效应不同，太阳辐射的热效应具有方向性，并产生热梯度。在太阳辐射试验中，热量的吸收或反射主要取决丁被辐射表而的粗糙度和颜色。太阳辐照度的变化导致不同材料和部件以不同速率膨胀或收缩，从而产生严酷的应力并破环结构的完整性。

为有助于确定本试验是否适用于受试装备，除考虑GJB 150.3A -2009指出的效应外，还应考虑下列典型效应:

a)活动部件卡死或松动;.

b)焊接 和胶粘部位的强度降低;

c)强度 和弹性发生变化:

d)联动装 置不能校准或失灵;

e) 密封完整性破坏:

f) 电气或电子部件发生变化:

g)电触 点过早动作:

h)合成橡胶和聚合物性能发生变化;

i)涂层、合成材料和采用粘合剂胶粘的表面层压材料(如雷达波吸收材料)起泡、脱落和分层;j)封装化 合物软化:

k)压力变化;
1)合 成材料和炸药热析:

m)装备操作困难。

汁:以上所列并未包括所自的效应。

4. 1.22 光化学效应

除产生热效应外，太阳|辐射(尤其是其中的紫外线)还会产生光化学效应。由于光化学反应的速率一殷随温度升高而加快，因此应使用全光谱充分模拟太阳辐射的光化学效应。下列为光化学效应导致劣化的例子，但所列并不全面。

a)织物和塑料颜色变 色:

b)涂层开裂、 粉化和变色:

c) 较短波长辐射引起的光化学反应导致天然橡胶、合成橡胶和聚合物劣化。

4.1.3选择 试验顺序

4.1.3.1一般要求

见GJB 150.1A-2009 中的3.6。

4.1.3.2 特殊要求

太阳辐射试验在试验顺序中一般不作限制，但高温或光化学效应可能影响材料的强度或尺寸，以致影响后续试验(如振动试验)的结果，对此宜予以考虑。

4.2选择试验程序
4.2.1概述

本试验包含两个试验程序:程序1–循环试验和程序1—稳态试验。确定要使用的试验程序。两个程序都可用于确定光化学效应，但程序lI所需试验持续时间较短。

4.2.2选择试验程序考虑的因素

选择试验程序应考虑下列因索:

a)装备的使用日的。装备的使用目的决定了评价试件在试验期间和试验后的性能所需要的功能模式和试验数据。

b)预期的 部署区域。

c)装备的技术状态。

d) 预期的暴露环境(使用、运输、贮存等)。

e)预期暴露于太阳辐射环境的持续时间。，

f)预计试件出现问题的部位。

4.2.3各程序的差别

两个程序都是将试件暴露于模拟的太阳辐射环境中，但由于考虑的重点不同，所用的太阳辐射载荷和加载的时间不同。

程序I着重于太阳辐射产生的热效应，它将试件暴露于模拟世界实际最大量级的太阳辐射中，24h为一个循环。

程序II着重于加速太阳辐射产生的光化学效应，它是将试件暴露于强化的太阳辐射载荷中(约为E常量级的2.5倍)，也是24h为一个循环。每个循环包含4h无辐射期，以加速实现在正常太阳辐射载荷下需要较长时间才能积累起来的光化学效应。实际产生的加速速率与材料的特性有关，2.5倍于自然太阳辐射载荷的暴露不一定能提供2.5倍的加速结果，但如果该试验产生的失效机理与真实环境中预期出现的失效机理相同，则该程序是一种更快速的试验。

两个程序的差异如下:

a)程序1–循环试验(热效应)。当装备暴露于户外炎热的气候环境并期望在暴露期间和暴露后

不降低性能时，应使用程序I检测装备对太阳辐射的响应温度。当装备受到非均匀加热的影响(见4.1.2.1)，或太阳辐射导致的加热量级或加热机理不清楚时，最好采用太阳辐射试验而不用GJB 150.3A- 2009规定的高温试验。程序I可使用单- – 发热的红外辐射灯,若采用全光谱灯源, 则还可对光化学效应进行有限的评价。仅当构成装备的材料颜色和各部分结构相同或相似时，才使用红外辐射灯进行试验。由于玻璃会削弱太阳光漕中的红外部分，因此当玻璃是装备结构的一部分，或所关心的组成部分暴露于透过玻璃的太阳辐射时，则应使用全光谱辐射灯，除旧证实使用红外辐射灯时红外透射不受影响。

b) 程序1– -稳态试验(光化学效应)。程序II用于检测长期太阳辐射对装备产生的影响。光化

学效应通常在装备表面接收大量阳光照射(还有热和湿气)后才会产生，而采用程序I需耍儿个月时间才能达到此目的，因此采用重复正常太阳辐射量的长期循环(见程序I)来产生光化学效应是不经济的。程序II是一种加速试验方法，以缩短再现长期暴晒累积效应的时间。每24h循环中的4h无辐射期是为了使试件的物理和化学状态回到无辐射条件卜的“正常状态”，在此期间试件还会经受一定程度的热应力。

4.3确定试验 条件

4.3.1概述

选定本试验和相应程序后,还应根据有关文件的规定和为该程序提供的信息，选定该程序所用的试验条件和试验技术。应确定日循环、试验持续时间、相对湿度、光谱分布、温度等试验參数和试件的技术状态，确定时应考虑4.3.2~4.3.8的内容。

4.3.2 日循环

4.3.2.1程序I包括3种高温日循环，图1给出了对应于程序1的A1~A3类别的温度和太阳辐射日循环。根据装备预期经受的气候环境或装备实测数据以及下列内容来选抒试验条件:

a)循环A1的峰值条件为1120Wm2和49’C,代表了世界范围内的最热条件，在最热地区最热月

份中出现和超过这-条件的小时数不超过1%，这些最严酷地区具有十分高的温度并伴随高强度太阳辐射，例如中国新疆的沙漠地区、北非炎热与干燥的沙漠地区、中东的部分地区、印度北部和美国的西南部地区:
b)循环 A2的峰值条件为1120W/m2和44°C,代表了较不严酷的条件，其所在地区具有高温和中

等偏低的湿度并伴随高强度太阳辐射，例如中国大部分地区、欧洲最南部地区、澳洲大陆的大部分地区、中南亚、非洲的北部和东部地区、北非的沿海地区、美国的南部和墨西哥的大部分地区:

c)循环 A3的峰值条件为1120W/m2和39C,代表了更不严酷的条件，其所在地区在一年中至少

部分时间经历中等偏高温和中等偏低湿度条件，特别代表了欧洲最南部以外的地区、加拿大、北美和澳洲大陆的南部地区。

4.3.2.2程序 II包括3种循环，其相应的温度和太阳辐射量值见图2，试验条件的选择见4.3.2.1。4.3.3试验 持续时间

4.3.3.1程序I

至少进行3次循环，最多进行7次循环。每次循环时间为24h,按图1所示或按技术文件的规定对太阳辐射和干球温度加以控制。

至少进行3次循环的理由是大多数情况下，在其他试验条件确定的情况下，试件经历3次循环就可以达到最高响应温度(即末次循环达到的响应温度峰值与前一次循环达到的响应温度峰值之差在2C以内)。

若在3次循环期间没有达到最高响应温度，则进行更多次循环，直到试件达到最高响应温度为止，但最多不宜超过7次循环，这是因为对于选定的气候地区高温峰值在极端热的月份大约出现7h。若需要更精确的模拟，则应查询需要考虑的特殊地区的气象数据，详细说明理由和提出充分证据，以此可调整试验的持续时间。若可能的话还应说明纬度、海拔、预期暴露的月份或其他因素(例如某个产品专门在北方使用或专门在冬天使用)。

在保证每次循环太阳辐射总能量保持不变的前提下,该程序每次循环的上升段和下降段可以分别采用至少4个量值(8个量值更好)来分段或连续改变辐照度。

4.3.3.2程序 II

就试件接收到的总能量而言，程序II的1次24h循环(图2所示)提供的能量约为1次24h自然太阳辐射日循环的2.5倍。程序II的每次循环含有4h无照射期，以使热应力和所谓的“黑暗”过程交替出现。

为了模拟10d的自然暴露，可以按图2所示进行4次循环。

对于偶然在户外使用的装备，如便携式装备等，建议进行10 次循环。

对于连续暴露在户外条件的装备，建议至少进行56次循环。

由于有过热危险，不要使辐照度超过规定的量值。目前还无证据表明这种加速试验的结果与装备在自然太阳辐射条件下得到的结果之间的相关性。

4.3.4 湿度

在白然环境中相对湿度的最值各不相同，在很多情形下湿度、温度和太阳辐射综合对装备造成有害影响。若已知或认为装备对相对湿度敏感，则在程序I的试验要求中应包括湿度条件。湿度条件由实测值来确定，也可参考有关标准确定。

4.3.5光谱的分布一海平面与高海拔地区.

建议一般使用表1所示的国际公认光谱进行试验，该光谱更接近于海平面以上4km~5km的实际环境。与海平面相比，高海拔地区的太阳辐射含有更大比例的有害紫外辐射。如果使用表1所示的光谱评价海平面太阳辐射对试件的影响效应，则在试验期间试件预期的劣化速度可能比使用海平面相应光谱产生的劣化速度要快，此时宜对试验持续时间作相应调整。
4.3.6风速

保持适当的风速是应用程序I和程序II的关键。应控制风速，以免试件产生不符合自然条件下的响应温度。因此进行本试验前应确定装备在自然条件下将经受的最高响应温度。最高响应温度可采用现场或平台数据，根据确定的最高响应温度来调节风速。

对于程序II，当试验前无法获知装备在自然条件下将经受的最高响应温度时，也可采用程序I来定装备的近似最高响应温度，此时风速宜尽可能小。建议按程序I对完整的试件做一个 预备试验(最少一个完整循环)来确定试件的近似最高响应温度。若不能使用完整的试件，则可使用模拟件代替完整的试件。模拟件应能代表试件的实际颜色、表面粗糙度和绝热度等，并对试件任何内在的加热效应都要档拟。模拟件的预备试验仅仅用于确定试件的近似最高响应温度，不是用于代替程序I或程序II。如果要对多个相同的试件进行试验，则可选取一个或多个试件进行预备试验以确定最高响应温度。由于光化学效应很大程度取决于太阳辐射光谱(也与辐照度和持续时间有关),因此预备试验光谱应尽可能接近自然日光。

4.3.7试件 的技术状态

试件的技术状态应与装备暴露于自然太阳辐射的实际状态相同。试件相对于辐射方向的取向对热效应会产生显著影响。若己知试件的某些部位对辐射效应敏感，则调整试件与辐射灯的相对方向来模拟自然的日循环。按照技术文件的要求安装试件，尽可能模拟装备实际部署时的状态，进行安装时可采用规定特性的支架或底座(例如规定厚度的混凝土层或具有一定反射率的沙床)进行模拟。

4.3.8试件工作

4.3.8.1一 般要求

当需要试件工作时，一般要求见GJB 150.1A-2009中3.9.2. .

4.3.8.2特殊要求

当需要试件工作时，特殊要求如下:

b)若电压的变化会影响试件的热耗散或热响应，则指明试件输入电压的变化范围。

c)引入装备使用期间通常使用的冷却介质(如强迫的空气或液体冷却剂)。考忠冷却介质的入口温度和流速，使其既能代表典型的温降和流速，也能代表最差情形下的温降和流速。

5信息要求.

5.1试验前需要的信息

一般信息见GJB 150.1A-2009中的3.8，特殊信息如下:

a)程序I日循环包含的湿度条件(适用时);

b)试件的 工作要求;

c) 辐射灯的光谱:

d)温度测量方法。

5.2试验中需要的信息

一般信息见GJB 150.1A-2009中的3.11，特殊信息如下:

a)试验 箱温度和辐照度随时间变化的记录;

b)试件温度随时 间变化的记录。

5.3试验后 需要的信息

一般信息见GJB 150.1A- 2009中的3.14， 特殊信息如卜:

a)温度传感 器在试件.上的位置;

b)试件的温度和暴露周期数:

c)辐射灯的标识。
6 试验要求
6.1试验设备
6.1.1 基本要求

试验设备由试验箱(室)、辅助测量仪表和太阳辐射灯组成，其基本要求如下:

a)能够保持和监测试验要求的温度、风速和辐照度，并符合GJB1S0.1A-2009中3.18的规定。b)应考虑两种程序的风速对试件可能产生的冷却效应。1m/s的风速就能导致温升减少20%以.上。

除另有规定外，应测量并控制试件附近的风速，并使其尽可能小，通常在0.25m/s~1.5m/s.之间。

c)为最大程度地减小或消除来自试验箱内表面的辐射反射,通常试验箱的容积至少为试件外壳体积的10 倍。

6.1.2底座.

安装试件的底座可以是一个凸起的支架或具有规定特性的底座。例如按照产品技术文件的规定，可采用规定厚度的混凝土层或具有传导性和反射性的沙床。

6.1.3 太阳辐射灯

6.1.3.1 太阳辐射灯包括发热的辐射灯(用于程序I)或模拟太阳光谱的辐射灯(用于程序II或程序I)。6.1.3.2使用1120W/m2土47W/m2的最大辐照度，确保试件受到均匀辐射，并且在试件的上表面所测得的辐照度偏差不超过要求值的10%。 当需要评估光化学效应时，应确保辐照在试件表面上的光谱分布与表I所示相一致(在给出的允差范围内)。当仅评估热效应时，应至少保证所用光谱的可见光和红外线部分符合表1的规定。若达不到，可偏离表1的光谱分布，但应调整辐照度以得到与表1所列光谱相同的加热效应。为了确定所需的调整量，可选用下列方法之一-:

a)利用以下信息用数学方法计算调整量:

1)被辐射表面的光谱反射率或透射率:

2)所用辐射灯的光谱能量分布(包括任何有关的反射器或玻璃对光谱的影响效应)。
b)通过对能代表装备特性(最重要的特性是颜色和表面粗糙度)的试样做预先试验来确定调整量:1)测量在自然太阳辐射条件下试样相对于周围空气温度的温升:

2)收集在白然条件下试验的足够数据来计算流经试样的气流冷却效应(户外条件几乎没有零风速)，推断在无风条件下自然太阳辐射导致的温升:

3)测量在模拟太阳辐射条件下试样相对于周围空气温度的温升:

4)比较 2)和3)的温升结果:

5)调整辐射灯的辐照度，使试样在太阳辐射试验箱模拟环境中的温升与自然太阳辐射条件下的温升具有可比性。