性能检测-课件.ppt

1、1 1、在线膜层性能测试、在线膜层性能测试2 2、实验室膜层性能测试、实验室膜层性能测试3 3、实验室真空管型式试验、实验室真空管型式试验4 4、玻璃毛管检验、玻璃毛管检验目目 录录1 1、在线膜层性能测试、在线膜层性能测试 测量仪器：德国Optosol在线快速测量仪 测试项目：吸收比（）发射比（）德国德国OptosolOptosol在线快速测量仪在线快速测量仪测试：测试：吸收吸收比比 发射发射比比在线快速测量仪测试原理（一）在线快速测量仪测试原理（一）吸收比光谱模拟：用发光二极管点亮时的光谱模拟太阳光谱，近似于分光光度计的分光效果 第一点BlueLed，波长中心450nm。第二点GreenL

2、ed,中心波长在520nm。第三点RedLed,中心波长在650nm。第四点IRLed，中心波长在900nm。第五点用卤素灯光模拟中远红外区太阳能光谱真空管内管积分球光源二极管探测器测试支架吸收比光路：二极管光源点亮时发出的光照射到膜层上反射后，在积分球内壁经过多次反射，照射到探测器上。在线快速测量仪测试原理（二）在线快速测量仪测试原理（二）快速测量仪的构成快速测量仪的构成：发射比探测器：热敏红外探测器，内装若干热敏电阻、可发出毫伏（mv）信号。温度设定：探测器温度控制在70。测试原理：探测器接收标样和样品在70时的红外辐射光谱，转换为电压信号，传输给 控制系统进行数据处理。在线快速测量仪测试

3、原理（三）在线快速测量仪测试原理（三）2 2、实验室膜层性能测试、实验室膜层性能测试测试项目：吸收比（）测量仪器：日本岛津UV3101PC型 UVVISNIR分光光度计测试项目：发射比（）测量仪器:TJ27030型 红外分光光度计 日本岛津日本岛津UV3101PCUV3101PC分光光度计分光光度计实验室膜层性能测试（一）实验室膜层性能测试（一）吸收比测量仪器：UV3101型 UVVISNIR分光光度计、积分球附件。波长范围：300nm2600nm，波长间隔2.0nm。吸收比计算（一）：用标准铝镜作为镜反射标准，测得样品反射为：太阳吸收比为：)()()()(refrefsSII)()(1)(d

4、AdAumumumum5.23.05.23.01吸收比计算国标GB/T 170491997中给出半球太阳光谱辐射的100个等能量间隔的相应波长。对AM1.5在波长300nm2600nm，可近似认为太阳光能量占全波长范围的总的太阳辐射能量的0.985则：985.01*005.0*01.098.09811KKk实验室膜层性能测试（二）实验室膜层性能测试（二）一、吸收比测试：一、吸收比测试：当辐射能量投射到物体表面时，会发生吸收、反射、透射现象。由能量守恒定律，有Q=Q+Q+Q吸收比：吸收比：=Q/Q；反射比：反射比：=Q/Q；透射比：透射比：=Q/Q上式可写成：+=1对于一定厚度的固体和液体，入射

5、辐射不能透过，即=0，有：+=1如果投射到物体上的辐射是波长为的单色光谱辐射，则有：光谱吸收比：=Q/Q 光谱反射比：=Q/Q 光谱透射比：=Q/Q、都是投射辐射波长的函数，光谱选择性吸收涂层就是根据这一原理来利用的。国标中规定太阳吸收比0.86（AM1.5）AM：大气质量的表示符号大气质量的定义：太阳辐射光线穿过地球大气层的路程与太阳辐射光线垂直方向穿过地球大气层的路线之比北京地处北纬约40，大气质量AM=1.5。我们国家在太阳能利用的工程设计和计算大气质量为1.5，即AM1.5。太阳吸收比的测试：太阳吸收比的测试：国标中规定：用具有积分球的分光光度计在0.3-2.5um范围测试膜层的反射比

6、，再对AM1.5计算太阳吸收比。测试仪器：UV3101PC分光光度计、德国快速测量仪UV3101PC分光光度计的测试是严格按国标要求对吸收比进行测试的。积分球：一个做为辐射计或光度计使用的空心球，球的内壁涂上一层具有高反射率的漫反射物质（一般用白色的氧化镁、硫酸钡或碳酸钡）。特性：当一束光投射到积分球壁之后，经过多次反射，其内壁各点具有照度相同的特性。具备以上特性的积分球可看作具有相同发光强度的光源。光学测量中正是利用这一重要特性。分光光度计因价格太高无法广泛地用于生产在线检测，因此引进快速测量仪用于生产在线检测。快速测量仪测试原理：用太阳光谱分段反射比测量的的方法，将太阳光谱波长范围分成若干

7、段，用不同的光源去拟合，如下图：太阳光谱能量分布太阳光谱能量分布：紫外线（0.38um）约占7%，可见光（0.380.78um）约占47%，红外线（0.78um）约占46%。太阳辐射光谱及辐照度分布序号波长范围/nm颜色中心波长太阳辐照能量比值（AM1.5）1380-450紫4200.1052450-480蓝4700.053480-550绿5100.114550-640黄5900.135640-780红7100.146780-1100近红外I9400.2971100-2500近红外II18000.1751、快速测量仪将光分成五段：蓝、绿、红、近红外I段和近红外II 段，中心波长分别为：470n

8、m，570nm，640nm，895nm，1300nm 其中蓝、绿、红、近红外I段分别用发光二极管LED的光谱曲线代替，近红外II 段选用卤素灯。2、测试时发光二极管相继点亮，光源发出的光经样品反射，打到底部的Si、Ge探测器上，完成测试信号接收，经过仪器程序运算，测试出太阳吸收比值。（备注：1200nm前波段用Si探测器，1200nm后波段用Ge探测器）3、由以上测试原理决定了积分球的结构：球体内壁为高漫反射体、球体内壁侧面为发光二极管、底部为Si、Ge探测器。球体外引出的两支线，一支为二极管的电源线，另一支为Si、Ge探测器信号线。具体测试时要求及注意事项：快速测量仪吸收比的标定及校准：标定

9、：高反射标样：反射比97.0%（设定值，不可调）低反射比标样：反射比0.0%（设定值，不可调）灰体标样：反射比50.0%（设定值，可调）说明：快速测量仪同分光光度计一样，均用相对测量法。分光光度计：双光路测试，采用样品与白板（高漫反射）对比测量样品反射值，其中引用Al标样作为校准样品。快速测量仪：采用与白板（即白标样高漫反射体）、灰体（SS片）空挡（黑环境）对比测试测样品反射值。快速测量仪为快速测量，为保证测量稳定性及准确性，采用与三个标样对比的测试方法。标定的结果稳定性直接决定着测试的稳定性。快速测量仪最初测试软件及标定样品无SS片，测试稳定性差，误差大，后期又做改进引入SS片标样。最初测试

10、应用的是对比测试通用的比较法：为保证测试结果的准确性及稳定性，后期软件升级，加入SS片，SS的标定及测试数值直接影响测试结果，后经大量试验调试，总结出影响测试结果的综合因素及校准方法，即为保证测试稳定，对标定结果提出要求，通过对SS片的校准来校准测试准确性。暗暗IIIIIIWSWS注意事项：1、为避免污染积分球内壁，保证测试稳定性，禁止在测试支架上推拉内管，测试完毕及时盖防尘罩。2、吸收比测试与发射比测试为两个独立的测试系统，发射或吸收测试一项出现问题时不会影响另一项的测试。3、测试结果受样品颜色影响较大，校准用的样片的颜色必须与生产所需测试的 颜色相近，否则测试偏差较大，这就是各线用各线的片

11、进行校准快速测量仪吸收的原因。4、SS片标定时尽可能固定一个位置，因SS的标定值对测试结果的影响最大。实验室膜层性能测试（三）实验室膜层性能测试（三）发射比测试：发射比测试：发射比测量仪器：TJ27030型 红外分光光度计、镜反射光学附件。波长范围：2.5um25um，波长间隔0.25um。发射比计算（一）：处于热力学平衡状态下的物体的吸收比等于其发射比，则：umumTbumumTbTTTdEdE255.2,255.2,1二、发射比测试：二、发射比测试：发射比定义：物体的辐射出射度与同温度条件下黑体辐射出射度之比。黑体：理想物体，对任何波长和任意方向的入射辐射完全吸收的物体，即=1。黑体的特点

12、：(1)黑体是吸收能力最大的物体，也是发射能力最大的物体，=1。(2)黑体的吸收、发射与方向无关，各个方向上的辐射强度相同，属漫反射。(3)黑体的辐射规律可以在理论上导出，其发射的能量仅与波长及温度有关。普朗克定律：表示黑体发射光谱的变化规律。数学表示式：1/251TcbecE式中，Eb黑体的光谱辐射力；波长；T黑体的绝对温度；e自然对数的底；c1第一辐射常数；c2第二辐射常数；由上式可导出出：维恩位移定律：m T=C2/4.9651为常数 说明黑体的峰值波长m与温度的关系，随着黑体温度升高，峰值波长向短波方向移动。由此式可算出，黑体温度在3600k以下时，其峰值波长都在红外区。斯蒂芬玻尔兹曼

13、定律：黑体的辐射出射度与黑体本身的绝对温度的四次方成正比，表达式：Eb=T4 式中：为斯特藩玻尔兹曼定律常数；国标中规定：半球发射比h0.080（805）测试方法：将管置于密封的水冷套内，内管中插入由中心主加热器与两侧补偿加热器组成的加热棒，配置相应的加热装置和测温系统，在准稳态下，直接测量管涂层在805时的半球发射比。发射比的测量方法：稳态量热计法、非稳态量热计法、反射率计法稳态量热计法：国标规定的测试方法就是稳态量热计法。原理：Q1-2=A11（T14-T24）试样向外辐射的能量用外加电热功率补偿，使其处于热稳定平衡状态，由此得出：)(424111TTAIV非稳态量热计法：这是我们以前的测

14、试方法原理：仪器由样品腔、黑体腔、零点校正腔、感受元件腔、加热系统、数据显示处理系统。bnsnsn/热 水冷 水黑 体 腔零 点 校 正 器热 水样 品 室超 级 恒 温 水 浴冷 水平 面 热 电 堆接 二 次 仪 表电 机温 控 制 器感 受 件 腔)/()(00bnsnsn反射率计法：现在用的快速测量仪的测试方法 原理：基尔霍夫定律在热平衡条件下，表面对黑体辐射的吸收比等于同温度下该表面的发射比，即=。快速测量仪测试原理：热辐射黑体辐射的能量分别投射到标准样品和待测样品的表面上，样品反射的一部分辐射热能被热敏元件接受转成电信号输出，待测样品的反射值通过与高、低标样反射值对比的方法计算，最

15、后根据基尔霍夫定律计算出发射比。实际测试时，若样品的温度相对标样高，则测试的发射比偏低，就是因为探测器不但接收了样品反射的信号，同时将样品自身辐射的信号也作为反射信号进行数据处理，致使测试的反射比偏高。测试注意事项：1、高低标样保证及时更换，尤其低标样对测试结果影响较大，若不及时更换，测试的发射比偏低。2、测试时尽可能保持探测器在高低标样及待测样品的时间相同。3、待测样品的温度要与高低发射标样保持一致。4、测试探头前无任何遮挡物，如：一根布丝的遮挡对其测试结果影响很大。膜层测量精度保证膜层测量精度保证制作铝镜标准样若干片。送一片到中国计量科学研究院测试300nm25um的太阳光谱反射数据。实验

16、室分光光度计使用本批标样进行测试。用分光光度计测试的样片定期校正在线快速测量仪。3 3、实验室真空管性能测试、实验室真空管性能测试测试项目：空晒性能参数Y（m2/Kw）闷晒太阳曝辐量H（MJ/m2）平均热损系数ULT（W/（m2 ）测量仪器：美国惠普34970A数据采集仪 PT100铂电阻实验室真空管性能测试（一）实验室真空管性能测试（一）测试依据国标GB/T 170491997空晒性能参数Y测试（m2/Kw）测试条件：太阳辐照度G800W/,风速不大于4m/s。测试装置：全玻璃真空太阳集热管南北向平行放置,中心间距为75mm,其中心与漫反射平板的间距为70mm。漫反射平板为漫反射比不小于0.

17、60的押花铝平板。全玻璃真空太阳集热管内以空气为传热工质,测温点置于中部。开口端放置保温帽，帽顶部有厚50mm的聚氨酯硬泡沫。实验室真空管性能测试（二）实验室真空管性能测试（二）空晒性能参数Y测试（一）测试步骤：在太阳辐照度G800W/，并趋于稳定，15min内太阳辐照度变化不大于30 W/的条件下，每隔5min记录一次太阳辐照度，共记四次，四次平均值为测试期间的太阳辐照度；同时记录四次空晒温度，四次的平均值为全玻璃真空太阳集热管的空晒温度ts，同时取四次环境温度数据，其平均值为测试时的环境温度ta。计算全玻璃真空太阳集热管的空晒性能参数Y：GttYas实验室真空管性能测试（三）实验室真空管性

18、能测试（三）闷晒太阳曝辐量H（MJ/m2）测试装置（同空晒性能参数）。测试步骤：全玻璃真空太阳集热管内水的温度低于环境温度,在太阳辐照度G800W/时，当水温不低于环境温度时记录全玻璃真空太阳集热管内水温升高35时所需的太阳曝辅量H。计算全玻璃真空太阳集热管闷晒太阳曝辐量H：21ttGdtH实验室真空管性能测试（四）实验室真空管性能测试（四）平均热损系数ULT（W/（m2 ）定义：在无太阳辐照的条件下，全玻璃真空太阳集热管充满热水后，不断散热，水温下降。平均热损系数是全玻璃真空太阳集热管内的平均水温与平均环境温度相差1时，吸热体单位表面积散失的功率。测试步骤：先用90以上的热水注入全玻璃真空太

19、阳集热管进行预热，2min后，倒掉预热水，在注入大于90的热水，自然降温至三测点平均水温为80时第一次记录水温数据t1，再每隔30min记录水温t2和t3，总测试时间为1h，共取三次数据，在相同的时间分别记录三次环境温度数据ta1，ta2，ta3。实验室真空管性能测试（五）实验室真空管性能测试（五）耐热冲击试验：将全玻璃真空太阳集热管插入0以下冰水混合体中，不小于10mm，停留1分钟，立即插入90以上热水，停留1分钟，再立即插入0以下冰水混合体中，停留1分钟，如此反复三遍；应无损坏。耐压强试验：将全玻璃真太阳集热管内注满水后，将水压均匀增至1.0MPa保持1分钟，应无损坏。抗冰雹试验：全玻璃真

20、空太阳集热管按装在倾角为45的试验加上，用径向尺寸在15mm25mm的冰块从距管中部34m的高处自由落下，被测管数不少于3支，一次投下冰块的数量平均每支不少于3个，共投5次，应无损坏。美国惠普34970A数据采集仪 测试方法：每批抽测一支如通过，则该批合格；否则再随机抽测3支，如通过可判该批合格。LQ1000 落球冲击试验机4 4、玻璃毛管检验、玻璃毛管检验测试项目：检验项目 试验依据 技术要求 密度（g/cm3）QB/T24361999 2.230.02 g/cm3 平均线热膨胀系数（10-6 K-1）QB/T243619993.30.110-6 K-1太阳透射比QB/T243619990.89软化点温度（OC）ISO3585：1991 82010OC 抗冲击性能 耐热冲击温度（OC）QB/T24361999 220 OC（98）耐水性能QB/T24361999 HGB级 内应力双折射光程差（nm/cm）QB/T24361999 180