氙燈老化試驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)初衷是高度模擬自然環(huán)境中導(dǎo)致材料老化的各種因素，通過(guò)人工加速的方式，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)材料在自然條件下可能歷經(jīng)數(shù)月甚至數(shù)年的老化進(jìn)程。其核心工作原理主要基于以下幾個(gè)關(guān)鍵方面：精準(zhǔn)的太陽(yáng)光譜模擬
太陽(yáng)光譜包含紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)等多個(gè)波段，其中紫外線(xiàn)是引發(fā)材料老化的主要因素之一，能夠促使高分子材料發(fā)生氧化、降解等化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而改變材料的物理和化學(xué)性能。氙燈老化試驗(yàn)箱的核心部件氙燈，具有與太陽(yáng)光譜極為相似的輻射特性，尤其是在紫外線(xiàn)和可見(jiàn)光波段，能夠精準(zhǔn)模擬太陽(yáng)光對(duì)材料的作用效果。試驗(yàn)箱內(nèi)的氙燈在高壓激發(fā)下，產(chǎn)生強(qiáng)烈的連續(xù)光譜輻射。為了更貼合不同測(cè)試需求以及模擬不同地域、不同使用場(chǎng)景下的太陽(yáng)光譜，試驗(yàn)箱配備了多樣化的濾光系統(tǒng)。例如，UV - 340 濾光片能夠有效模擬地球表面接收的短波紫外線(xiàn)波段，這對(duì)于測(cè)試材料對(duì)短波紫外線(xiàn)的耐候性極為關(guān)鍵，常用于戶(hù)外建筑材料、汽車(chē)外飾件等的老化測(cè)試；而 XQ - 180 濾光片則可模擬透過(guò)窗玻璃的陽(yáng)光光譜，適用于評(píng)估室內(nèi)使用材料，如家具表面涂層、室內(nèi)裝飾材料等的老化性能。通過(guò)選擇合適的濾光片，試驗(yàn)箱能夠?qū)﹄療糨椛涞墓庾V進(jìn)行精確調(diào)整，確保試驗(yàn)過(guò)程中材料所接受的光照條件與實(shí)際使用環(huán)境高度契合。同時(shí)，先進(jìn)的光譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氙燈的光譜輸出情況，一旦光譜出現(xiàn)偏移，系統(tǒng)會(huì)迅速自動(dòng)調(diào)整氙燈的工作參數(shù)，或者及時(shí)提示操作人員更換濾光片，以此保障整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中光譜的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，為材料老化測(cè)試提供可靠的光照條件。
協(xié)同控制的溫濕度環(huán)境模擬
在自然環(huán)境中，溫度和濕度與光照協(xié)同作用，共同加速材料的老化過(guò)程。因此，氙燈老化試驗(yàn)箱配備了高精度的溫濕度控制系統(tǒng)，以模擬各種復(fù)雜的氣候條件。溫度控制方面，采用加熱與制冷協(xié)同工作的模式。加熱系統(tǒng)通常由不銹鋼電熱管構(gòu)成，當(dāng)需要提升箱內(nèi)溫度時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，電熱管通電發(fā)熱，產(chǎn)生的熱量通過(guò)高效的空氣循環(huán)系統(tǒng)均勻擴(kuò)散至整個(gè)試驗(yàn)箱內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)快速、均勻升溫。制冷系統(tǒng)則基于壓縮式制冷原理，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等關(guān)鍵部件組成。壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成高溫高壓氣體，經(jīng)冷凝器散熱后轉(zhuǎn)化為液態(tài)，再通過(guò)膨脹閥降壓降溫，進(jìn)入蒸發(fā)器吸收箱內(nèi)熱量，從而實(shí)現(xiàn)箱內(nèi)溫度的降低。溫度傳感器，如熱電偶或熱電阻，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)箱內(nèi)溫度，并將采集到的溫度數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)的 PID 控制算法，根據(jù)設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的差值，精確調(diào)節(jié)加熱或制冷系統(tǒng)的工作狀態(tài)，確保箱內(nèi)溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，氙燈老化試驗(yàn)箱的溫度控制范圍較為寬泛，可從 - 40℃至 100℃，能夠滿(mǎn)足不同材料在各種極限溫度環(huán)境下的老化測(cè)試需求。
濕度控制同樣包含加濕和除濕兩個(gè)過(guò)程。加濕方式常見(jiàn)的有蒸汽加濕和超聲波加濕。蒸汽加濕通過(guò)電加熱水箱中的水產(chǎn)生蒸汽，然后將蒸汽引入試驗(yàn)箱內(nèi)，從而增加箱內(nèi)空氣的水汽含量，提升濕度。超聲波加濕則是利用超聲波的高頻震蕩，將水霧化成微小顆粒后釋放到箱內(nèi)空氣中，實(shí)現(xiàn)快速、高效加濕。除濕過(guò)程多采用冷凝除濕方式，通過(guò)降低蒸發(fā)器表面溫度，使箱內(nèi)潮濕空氣在蒸發(fā)器表面冷凝成水滴，再通過(guò)排水裝置將水滴排出箱外，從而有效降低箱內(nèi)濕度。濕度傳感器，如電容式濕度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)箱內(nèi)濕度，并將濕度數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)依據(jù)設(shè)定的濕度值，自動(dòng)控制加濕器和除濕器的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)濕度的精準(zhǔn)調(diào)控。試驗(yàn)箱的濕度控制范圍通常在 10% - 98% RH 之間，能夠模擬從極度干燥到高濕的各種環(huán)境濕度條件，充分滿(mǎn)足不同材料在不同濕度環(huán)境下的老化測(cè)試要求。在進(jìn)行循環(huán)老化試驗(yàn)時(shí)，還可靈活設(shè)定如 “光照（60℃，50% RH）8 小時(shí)→黑暗（30℃，90% RH）4 小時(shí)" 這樣的復(fù)雜循環(huán)程序，試驗(yàn)箱能夠精確執(zhí)行溫度和濕度的切換操作，高度模擬晝夜交替、陰晴變化等自然環(huán)境中的溫濕度波動(dòng)情況，為材料老化測(cè)試營(yíng)造出極為真實(shí)的環(huán)境條件。
模擬降雨的加速老化輔助
除了光照、溫度和濕度外，自然降雨對(duì)材料的沖刷以及干濕交替作用也是影響材料老化的重要因素之一。為了更全面地模擬自然環(huán)境，部分高級(jí)氙燈老化試驗(yàn)箱配備了降雨模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由水箱、水泵、噴頭以及控制系統(tǒng)組成。水箱用于儲(chǔ)存降雨所需的水，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)入降雨模擬階段時(shí)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)水泵，將水箱中的水抽出，通過(guò)管道輸送至噴頭。噴頭經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，能夠?qū)⑺鶆虻貒姙⒃谠囼?yàn)箱內(nèi)，模擬自然降雨的效果。降雨的時(shí)間、頻率和強(qiáng)度等參數(shù)均可根據(jù)試驗(yàn)要求在控制系統(tǒng)中進(jìn)行靈活設(shè)定。例如，對(duì)于一些戶(hù)外建筑材料，可能需要模擬頻繁的暴雨沖刷，此時(shí)可設(shè)置較短的降雨間隔時(shí)間和較大的降雨強(qiáng)度；而對(duì)于一些對(duì)濕度變化較為敏感的材料，可能更側(cè)重于模擬細(xì)雨天氣下的長(zhǎng)時(shí)間濕潤(rùn)環(huán)境，可設(shè)置較長(zhǎng)的降雨時(shí)間和較小的降雨強(qiáng)度。此外，為了實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用以及保證降雨水質(zhì)的清潔，避免雜質(zhì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾，部分設(shè)備還配備了雨水回收和過(guò)濾裝置。通過(guò)對(duì)降雨后的水進(jìn)行回收、過(guò)濾和凈化處理，使其能夠再次用于下一輪的降雨模擬試驗(yàn)，既節(jié)約了水資源，又確保了試驗(yàn)條件的一致性和穩(wěn)定性。降雨模擬系統(tǒng)的存在，進(jìn)一步增強(qiáng)了氙燈老化試驗(yàn)箱對(duì)自然環(huán)境的模擬逼真度，加速了材料表面的老化和侵蝕過(guò)程，為更準(zhǔn)確地評(píng)估材料在實(shí)際戶(hù)外環(huán)境中的使用壽命和性能提供了有力支持。
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更新時(shí)間：2025-07-19 
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