[發明專利]一種用于車輛熱舒適性研究的矩陣式太陽輻照模擬實驗系統

在審

• 申請號: 201510815007.3
• 申請日: 2015-11-23
• 公開（公告）號: CN105351826A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 王學友;武海明;夏寶清;張偉;柴渭莉
• 申請（專利權）人: 兵器工業衛生研究所
• 主分類號: F21S8/06
• 分類號: F21S8/06;F21V23/00;F21V21/14
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 邱志賢

技術領域

本發明涉及一種車輛的艙室熱效應與太陽光的關聯性以及艙室微環境控制技術領域，具體的涉及一種用于車輛熱舒適性研究的矩陣式太陽輻照模擬實驗系統。

背景技術

夏季車輛暴露在陽光下，車體會吸收太陽光的能量而導致車艙內出現高溫，艙室微環境較為惡劣。車艙內的高溫直接影響操作人員的生理狀況和作業工效，導致乘車舒適性下降，甚至引發交通事故。全國每年因車內高溫導致司機猝死以及兒童被誤鎖車內致死致殘的報道屢見不鮮。對于軍用作戰車輛，因太陽輻照引起的車體溫升，還會增加車輛被敵方紅外探測設備發現和攻擊的幾率。

目前國內外在汽車、航空領域建有太陽輻照模擬實驗系統，用于開展相關研究。

汽車行業方面，目前國內使用的太陽輻照模擬器主要采用鹵素燈和紅外燈作為發光光源，其光譜與自然光相比有一定偏差，該種模擬器只是根據實驗需要利用了光源對車體的光熱效應，主要用于考核車載空調的性能，未考慮實驗車體表面在自然光照條件下的實際吸收能量，因此與由自然光照導致的艙室微環境變化具有較大差異。鹵素燈模擬的太陽光能量密度可控范圍在600～1000W/m²，不能涵蓋我國200～1200W/m²的自然光照范圍。且大多數模擬器僅設計為車體頂部照射，未能兼顧車體側壁受陽光直射產生的熱效應；有的為了模擬太陽光不同的入射角度，采用了電液伺服驅動的可旋轉燈陣，雖然自動化程度較高，但結構較為復雜，工程造價較高。

航空領域，某研究所研發的光環境模擬實驗系統，主要用于模擬陽光照射對飛行員空中觀察時的視覺影響，該系統偏重于模擬光的照度，缺少模擬光的能量密度（既引起實驗物熱效應）的功能。

太陽能電池研究領域，為保證較高的光譜匹配度、光照均勻度和光照穩定性，該行業的太陽模擬器大多采用單只氙燈或者一只氙燈和一只鹵素燈的組合方案，此種模擬器適用于對太陽能電池板樣品等小型實驗件的測試研究，不能用于大型工程實驗。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供能夠研究太陽光對車輛艙室內產生的光熱效應，更好地解決高溫引起的人體不適，提高模擬器的光譜匹配度、光照能量密度范圍的擴展，同時以簡單易操作的方式滿足大、中、小型車輛實驗需求的矩陣式太陽輻照模擬實驗系統。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：一種用于車輛熱舒適性研究的矩陣式太陽輻照模擬實驗系統，包括一PLC控制器、中間繼電器、交流接觸器、空開開關、熱繼電器、電源、設在實驗車頂的矩陣式燈陣和設在實驗車體表面的光照能量密度傳感器；

所述的交流接觸器的輸入端分別與空開開關和中間繼電器的輸出端連接，所述的交流接觸器的輸出端通過熱繼電器與矩形燈陣電連接，所述的空開開關的輸入端與電源電連接，所述的中間繼電器的輸入端與PLC控制器的輸出端連接，所述的PLC控制器的輸入端與光照能量密度傳感器電連接；

所述的電源通過空開開關、交流接觸器和熱繼電器為矩陣式燈陣提供用電，所述的PLC控制器將設定的指令并通過中間繼電器傳送給交流接觸器來控制電源為矩形燈陣提供的電壓，所述的光照能量密度傳感器將檢測到的光照能量密度的信號傳送給PLC控制器，PLC控制器根據檢測到的光照能量密度的信號，通過改變電源的供電電壓對矩形燈陣的光照能量密度進行修正。

所述的PLC控制器連接有一計算機，該計算機為PLC控制器設定指令并通過中間繼電器傳送給交流接觸器來控制電源為矩形燈陣提供的電壓。

所述的矩陣式燈陣懸掛在實驗車頂的上方，且通過矩陣式燈陣頂部連接的升降機構調整矩陣式燈陣與實驗車頂的距離。

所述的矩陣式燈陣是由燈架、矩陣排布在燈架上的氙燈組成，所述的升降機構與燈架連接。

所述的燈架是由水平架和設在水平架兩側的傾斜架構成，所述水平架上的氙燈是按照7×10進行矩陣排布，所述的傾斜架上的氙燈是按照2×10進行矩陣排布。

所述的每盞氙燈上設有反光罩，該反光罩外設有貫流式散熱風扇。

所述的升降機構至少包括一固定平臺，所述的固定平臺與燈架采用了雙級雙剪臂式升降機構連接，所述的固定平臺上端設有與實驗室頂部連接的連接桿。

所述的雙級雙剪臂式升降機構通過兩個電動式螺旋升降絲桿減速機對燈架的上升和下降進行控制。

所述的傾斜架上的氙燈通過兩組控制區進行控制，每組控制區按照2×5的矩陣控制傾斜架上的氙燈；

所述水平架上的氙燈通過3組控制區進行控制，該3組控制區從前往后分別按照7×4、7×3、7×4的矩陣排布控制水平架上的氙燈。