性能檢測-課件

1、在線膜層性能測試2、實(shí)驗(yàn)室膜層性能測試3、實(shí)驗(yàn)室真空管型式試驗(yàn)4、玻璃毛管檢驗(yàn)?zāi)夸?、在線膜層性能測試

●測量儀器：德國Optosol在線快速測量儀●測試項(xiàng)目：吸收比（α）發(fā)射比（ε）

德國Optosol在線快速測量儀測試：吸收比發(fā)射比在線快速測量儀測試原理（一）●吸收比光譜模擬：用發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r的光譜模擬太陽光譜，近似于分光光度計(jì)的分光效果第一點(diǎn)BlueLed，波長中心450nm。第二點(diǎn)GreenLed,中心波長在520nm。第三點(diǎn)RedLed,中心波長在650nm。第四點(diǎn)IRLed，中心波長在900nm。第五點(diǎn)用鹵素?zé)艄饽M中遠(yuǎn)紅外區(qū)太陽能光譜●吸收比光路：二極管光源點(diǎn)亮?xí)r發(fā)出的光照射到膜層上反射后，在積分球內(nèi)壁經(jīng)過多次反射，照射到探測器上。在線快速測量儀測試原理（二）快速測量儀的構(gòu)成：●發(fā)射比探測器：熱敏紅外探測器，內(nèi)裝若干熱敏電阻、可發(fā)出毫伏（mv）信號(hào)。溫度設(shè)定：探測器溫度控制在70℃。測試原理：探測器接收標(biāo)樣和樣品在70℃時(shí)的紅外輻射光譜，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，傳輸給控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在線快速測量儀測試原理（三）2、實(shí)驗(yàn)室膜層性能測試●測試項(xiàng)目：吸收比（α）●測量儀器：日本島津UV3101PC型

UV—VIS—NIR分光光度計(jì)●測試項(xiàng)目：發(fā)射比（ε）●測量儀器:TJ270—30型紅外分光光度計(jì)

日本島津

UV3101PC分光光度計(jì)實(shí)驗(yàn)室膜層性能測試（一）●吸收比測量儀器：UV3101型

UV—VIS—NIR分光光度計(jì)、積分球附件。波長范圍：300nm~2600nm，波長間隔2.0nm。●吸收比計(jì)算（一）：●用標(biāo)準(zhǔn)鋁鏡作為鏡反射標(biāo)準(zhǔn)，測得樣品反射為：

●太陽吸收比為：●吸收比計(jì)算●國標(biāo)GB/T17049—1997中給出半球太陽光譜輻射的100個(gè)等能量間隔的相應(yīng)波長?！駥?duì)AM1.5在波長300nm~2600nm，可近似認(rèn)為太陽光能量占全波長范圍的總的太陽輻射能量的0.985則：實(shí)驗(yàn)室膜層性能測試（二）一、吸收比測試：當(dāng)輻射能量投射到物體表面時(shí)，會(huì)發(fā)生吸收、反射、透射現(xiàn)象。由能量守恒定律，有Q=Qα+Qρ+Qτ吸收比：α=Qα/Q；反射比：ρ=Qρ/Q；透射比：τ=Qτ/Q上式可寫成：α+ρ+τ=1對(duì)于一定厚度的固體和液體，入射輻射不能透過，即τ=0，有：α+ρ=1如果投射到物體上的輻射是波長為λ的單色光譜輻射，則有：光譜吸收比：αλ=Qαλ/Qλ

光譜反射比：ρλ=Qρλ/Qλ

光譜透射比：τλ=Qτλ/Qλαλ、ρλ、τλ都是投射輻射波長的函數(shù)，光譜選擇性吸收涂層就是根據(jù)這一原理來利用的。國標(biāo)中規(guī)定太陽吸收比α≥0.86（AM1.5）AM：大氣質(zhì)量的表示符號(hào)大氣質(zhì)量的定義：太陽輻射光線穿過地球大氣層的路程與太陽輻射光線垂直方向穿過地球大氣層的路線之比北京地處北緯約40°，大氣質(zhì)量AM=1.5。我們國家在太陽能利用的工程設(shè)計(jì)和計(jì)算大氣質(zhì)量為1.5，即AM1.5。太陽吸收比的測試：國標(biāo)中規(guī)定：用具有積分球的分光光度計(jì)在0.3-2.5um范圍測試膜層的反射比，再對(duì)AM1.5計(jì)算太陽吸收比。測試儀器：UV3101PC分光光度計(jì)、德國快速測量儀UV3101PC分光光度計(jì)的測試是嚴(yán)格按國標(biāo)要求對(duì)吸收比進(jìn)行測試的。積分球：一個(gè)做為輻射計(jì)或光度計(jì)使用的空心球，球的內(nèi)壁涂上一層具有高反射率的漫反射物質(zhì)（一般用白色的氧化鎂、硫酸鋇或碳酸鋇）。特性：當(dāng)一束光投射到積分球壁之后，經(jīng)過多次反射，其內(nèi)壁各點(diǎn)具有照度相同的特性。具備以上特性的積分球可看作具有相同發(fā)光強(qiáng)度的光源。光學(xué)測量中正是利用這一重要特性。分光光度計(jì)因價(jià)格太高無法廣泛地用于生產(chǎn)在線檢測，因此引進(jìn)快速測量儀用于生產(chǎn)在線檢測。快速測量儀測試原理：用太陽光譜分段反射比測量的的方法，將太陽光譜波長范圍分成若干段，用不同的光源去擬合，如下圖：太陽光譜能量分布：紫外線（＜0.38um）約占7%，可見光（0.38~0.78um）約占47%，紅外線（＞0.78um）約占46%。太陽輻射光譜及輻照度分布序號(hào)波長范圍/nm顏色中心波長太陽輻照能量比值（AM1.5）1380-450紫4200.1052450-480藍(lán)4700.053480-550綠5100.114550-640黃5900.135640-780紅7100.146780-1100近紅外I9400.2971100-2500近紅外II18000.1751、快速測量儀將光分成五段：藍(lán)、綠、紅、近紅外I段和近紅外II段，中心波長分別為：470nm，570nm，640nm，895nm，1300nm其中藍(lán)、綠、紅、近紅外I段分別用發(fā)光二極管LED的光譜曲線代替，近紅外II段選用鹵素?zé)簟?、測試時(shí)發(fā)光二極管相繼點(diǎn)亮，光源發(fā)出的光經(jīng)樣品反射，打到底部的Si、Ge探測器上，完成測試信號(hào)接收，經(jīng)過儀器程序運(yùn)算，測試出太陽吸收比值。（備注：1200nm前波段用Si探測器，1200nm后波段用Ge探測器）3、由以上測試原理決定了積分球的結(jié)構(gòu)：球體內(nèi)壁為高漫反射體、球體內(nèi)壁側(cè)面為發(fā)光二極管、底部為Si、Ge探測器。球體外引出的兩支線，一支為二極管的電源線，另一支為Si、Ge探測器信號(hào)線。具體測試時(shí)要求及注意事項(xiàng)：快速測量儀吸收比的標(biāo)定及校準(zhǔn)：標(biāo)定：高反射標(biāo)樣：反射比97.0%（設(shè)定值，不可調(diào)）低反射比標(biāo)樣：反射比0.0%（設(shè)定值，不可調(diào)）灰體標(biāo)樣：反射比50.0%

（設(shè)定值，可調(diào)）說明：快速測量儀同分光光度計(jì)一樣，均用相對(duì)測量法。分光光度計(jì)：雙光路測試，采用樣品與白板（高漫反射）對(duì)比測量樣品反射值，其中引用Al標(biāo)樣作為校準(zhǔn)樣品?？焖贉y量儀：采用與白板（即白標(biāo)樣高漫反射體）、灰體（SS片）空擋（黑環(huán)境）對(duì)比測試測樣品反射值?？焖贉y量儀為快速測量，為保證測量穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，采用與三個(gè)標(biāo)樣對(duì)比的測試方法。標(biāo)定的結(jié)果穩(wěn)定性直接決定著測試的穩(wěn)定性。

快速測量儀最初測試軟件及標(biāo)定樣品無SS片，測試穩(wěn)定性差，誤差大，后期又做改進(jìn)引入SS片標(biāo)樣。最初測試應(yīng)用的是對(duì)比測試通用的比較法：為保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，后期軟件升級(jí)，加入SS片，SS的標(biāo)定及測試數(shù)值直接影響測試結(jié)果，后經(jīng)大量試驗(yàn)調(diào)試，總結(jié)出影響測試結(jié)果的綜合因素及校準(zhǔn)方法，即為保證測試穩(wěn)定，對(duì)標(biāo)定結(jié)果提出要求，通過對(duì)SS片的校準(zhǔn)來校準(zhǔn)測試準(zhǔn)確性。注意事項(xiàng)：1、為避免污染積分球內(nèi)壁，保證測試穩(wěn)定性，禁止在測試支架上推拉內(nèi)管，測試完畢及時(shí)蓋防塵罩。2、吸收比測試與發(fā)射比測試為兩個(gè)獨(dú)立的測試系統(tǒng)，發(fā)射或吸收測試一項(xiàng)出現(xiàn)問題時(shí)不會(huì)影響另一項(xiàng)的測試。3、測試結(jié)果受樣品顏色影響較大，校準(zhǔn)用的樣片的顏色必須與生產(chǎn)所需測試的顏色相近，否則測試偏差較大，這就是各線用各線的片進(jìn)行校準(zhǔn)快速測量儀吸收的原因。4、SS片標(biāo)定時(shí)盡可能固定一個(gè)位置，因SS的標(biāo)定值對(duì)測試結(jié)果的影響最大。實(shí)驗(yàn)室膜層性能測試（三）●發(fā)射比測試：●發(fā)射比測量儀器：TJ270—30型紅外分光光度計(jì)、鏡反射光學(xué)附件。波長范圍：2.5um~25um，波長間隔0.25um?！癜l(fā)射比計(jì)算（一）：●處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)下的物體的吸收比α等于其發(fā)射比ε，則：

二、發(fā)射比測試：發(fā)射比定義：物體的輻射出射度與同溫度條件下黑體輻射出射度之比。黑體：理想物體，對(duì)任何波長和任意方向的入射輻射完全吸收的物體，即α=1。黑體的特點(diǎn)：(1)黑體是吸收能力最大的物體，也是發(fā)射能力最大的物體，ε=1。(2)黑體的吸收、發(fā)射與方向無關(guān)，各個(gè)方向上的輻射強(qiáng)度相同，屬漫反射。(3)黑體的輻射規(guī)律可以在理論上導(dǎo)出，其發(fā)射的能量僅與波長及溫度有關(guān)。普朗克定律：表示黑體發(fā)射光譜的變化規(guī)律。數(shù)學(xué)表示式：式中，Ebλ——黑體的光譜輻射力；

λ——波長；

T——黑體的絕對(duì)溫度；

e——自然對(duì)數(shù)的底；

c1——第一輻射常數(shù)；

c2——第二輻射常數(shù)；由上式可導(dǎo)出出：①維恩位移定律：λmT=C2/4.9651為常數(shù)說明黑體的峰值波長λm與溫度的關(guān)系，隨著黑體溫度升高，峰值波長向短波方向移動(dòng)。由此式可算出，黑體溫度在3600k以下時(shí)，其峰值波長都在紅外區(qū)。②斯蒂芬—玻爾茲曼定律：黑體的輻射出射度與黑體本身的絕對(duì)溫度的四次方成正比，表達(dá)式：

Eb=δT4

式中：δ為斯特藩—玻爾茲曼定律常數(shù)；國標(biāo)中規(guī)定：半球發(fā)射比εh≤0.080（80℃±5℃）測試方法：將管置于密封的水冷套內(nèi)，內(nèi)管中插入由中心主加熱器與兩側(cè)補(bǔ)償加熱器組成的加熱棒，配置相應(yīng)的加熱裝置和測溫系統(tǒng)，在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下，直接測量管涂層在80℃±5℃時(shí)的半球發(fā)射比。發(fā)射比的測量方法：穩(wěn)態(tài)量熱計(jì)法、非穩(wěn)態(tài)量熱計(jì)法、反射率計(jì)法①穩(wěn)態(tài)量熱計(jì)法：國標(biāo)規(guī)定的測試方法就是穩(wěn)態(tài)量熱計(jì)法。原理：Q1-2=A1ε1δ（T14-T24）試樣向外輻射的能量用外加電熱功率補(bǔ)償，使其處于熱穩(wěn)定平衡狀態(tài)，由此得出：②非穩(wěn)態(tài)量熱計(jì)法：這是我們以前的測試方法原理：儀器由樣品腔、黑體腔、零點(diǎn)校正腔、感受元件腔、加熱系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示處理系統(tǒng)。③反射率計(jì)法：現(xiàn)在用的快速測量儀的測試方法原理：基爾霍夫定律在熱平衡條件下，表面對(duì)黑體輻射的吸收比等于同溫度下該表面的發(fā)射比，即α=ε?？焖贉y量儀測試原理：熱輻射黑體輻射的能量分別投射到標(biāo)準(zhǔn)樣品和待測樣品的表面上，樣品反射的一部分輻射熱能被熱敏元件接受轉(zhuǎn)成電信號(hào)輸出，待測樣品的反射值通過與高、低標(biāo)樣反射值對(duì)比的方法計(jì)算，最后根據(jù)基爾霍夫定律計(jì)算出發(fā)射比。實(shí)際測試時(shí)，若樣品的溫度相對(duì)標(biāo)樣高，則測試的發(fā)射比偏低，就是因?yàn)樘綔y器不但接收了樣品反射的信號(hào)，同時(shí)將樣品自身輻射的信號(hào)也作為反射信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，致使測試的反射比偏高。測試注意事項(xiàng)：1、高低標(biāo)樣保證及時(shí)更換，尤其低標(biāo)樣對(duì)測試結(jié)果影響較大，若不及時(shí)更換，測試的發(fā)射比偏低。2、測試時(shí)盡可能保持探測器在高低標(biāo)樣及待測樣品的時(shí)間相同。3、待測樣品的溫度要與高低發(fā)射標(biāo)樣保持一致。4、測試探頭前無任何遮擋物，如：一根布絲的遮擋對(duì)其測試結(jié)果影響很大。膜層測量精度保證●制作鋁鏡標(biāo)準(zhǔn)樣若干片?！袼鸵黄街袊?jì)量科學(xué)研究院測試300nm～25um的太陽光譜反射數(shù)據(jù)?！駥?shí)驗(yàn)室分光光度計(jì)使用本批標(biāo)樣進(jìn)行測試?！裼梅止夤舛扔?jì)測試的樣片定期校正在線快速測量儀。3、實(shí)驗(yàn)室真空管性能測試●測試項(xiàng)目：●空曬性能參數(shù)Y（m2℃/Kw）●悶曬太陽曝輻量H（MJ/m2）●平均熱損系數(shù)ULT（W/（m2℃））●測量儀器：美國惠普34970A數(shù)據(jù)采集儀

PT100鉑電阻實(shí)驗(yàn)室真空管性能測試（一）●測試依據(jù)國標(biāo)GB/T17049—1997●空曬性能參數(shù)Y測試（m2℃/Kw）●測試條件：太陽輻照度G≥800W/㎡,風(fēng)速不大于4m/s?！駵y試裝置：全玻璃真空太陽集熱管南北向平行放置,中心間距為75mm,其中心與漫反射平板的間距為70mm。漫反射平板為漫反射比不小于0.60的押花鋁平板。全玻璃真空太陽集熱管內(nèi)以空氣為傳熱工質(zhì),測溫點(diǎn)置于中部。開口端放置保溫帽，帽頂部有厚50mm的聚氨酯硬泡沫。實(shí)驗(yàn)室真空管性能測試（二）●空曬性能參數(shù)Y測試（一）●測試步驟：在太陽輻照度G≥800W/㎡，并趨于穩(wěn)定，15min內(nèi)太陽輻照度變化不大于±30W/㎡的條件下，每隔5min記錄一次太陽輻照度，共記四次，四次平均值為測試期間的太陽輻照度；同時(shí)記錄四次空曬溫度，四次的平均值為全玻璃真空太陽集熱管的空曬溫度ts，同時(shí)取四次環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，其平均值為測試時(shí)的環(huán)境溫度ta。●計(jì)算全玻璃真空太陽集熱管的空曬性能參數(shù)Y：實(shí)驗(yàn)室真空管性能測試（三）●悶曬太陽曝輻量H（MJ/m2）●測試裝置（同空曬性能參數(shù)）?！駵y試步驟：全玻璃真空太陽集熱管內(nèi)水的溫度低于環(huán)境溫度,在太陽輻照度G≥800W/㎡時(shí)，當(dāng)水溫不低于環(huán)境溫度時(shí)記錄全玻璃真空太陽集熱管內(nèi)水溫升高35℃時(shí)所需的太陽曝輔量H。●計(jì)算全玻璃真空太陽集熱管悶曬太陽曝輻量H：實(shí)驗(yàn)室真空管性能測試（四）●平均熱損系數(shù)ULT（W/（m2℃）●定義：在無太陽輻照的條件下，全玻璃真空太陽集熱管充滿熱水后，不斷散熱，水溫下降。平均熱損系數(shù)是全玻璃真空太陽集熱管內(nèi)的平均水溫與平均環(huán)境溫度相差1℃時(shí)，吸熱體單位表面積散失的功率。●測試步驟：先用90℃以上的熱水注入全玻璃真空太陽集熱管進(jìn)行預(yù)熱，2min后，倒掉預(yù)熱水，在注入大于90℃的熱水，自然降溫至三測點(diǎn)平均水溫為80℃時(shí)第一次記錄水溫?cái)?shù)據(jù)t1，再每隔30min記錄水溫t2和t3，總測試時(shí)間為1h，共取三次數(shù)據(jù)，在相同的時(shí)間分別記錄三次環(huán)境溫度數(shù)據(jù)ta1，ta2，ta3。實(shí)驗(yàn)室真空管性能測試（五）●耐熱沖擊試驗(yàn)：將全玻璃真空太陽集熱管插入0℃以下冰水