[发明专利]基于高分子材料老化试验的太阳光辐照的监测及分析方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种太阳光谱的测量方法，具体是指大气暴露试验场内基于高分子材料老化试验的太阳光辐照的监测及分析方法。

背景技术

众所周知，高分子材料在使用或贮存过程中由于受到环境的影响，如光、热、氧、潮湿、应力、化学浸蚀等，其性能会劣化或丧失，这种现象被称作高分子材料的老化。自然大气暴露试验是研究高分子材料老化行为和老化机理的最为常用的一种试验方法。

光是影响高分子材料老化的重要因素。进行自然大气暴露试验的试验场也会对太阳辐照总量进行监测。试验场测量太阳辐照主要有两种方法：一种是通过辐照计测量波长范围在300nm～2500nm的总日光辐照量，另一种方法是通过分光谱辐照计，对太阳光中的紫外波段、可见光波段和红外光波段的辐照量分别进行测量，并通过求和得出太阳光总辐照量。

上述两种方法都不能得出太阳光的某一具体波长在某一段时间内的辐照量。而引起高分子材料的某些特定链段断裂却与某一频率的光子或者说某一特定光波波长的能量有关，测量某一波长的太阳光在某一段时间内的辐照量，对研究高分子材料老化机理方面就显得尤为重要。同时，由于到达地面的太阳光谱受大气层的影响，不同地域，不同季节的太阳光谱会有不同，因此研究太阳光谱以及太阳光谱随季节和地域的变化情况对了解高分子材料的老化历程、预测高分子材料的使用寿命、开发高分子材料实验室人工光老化加速试验方法和试验设备，指导工程中的材料应用方面都有着重要的作用。

发明内容

本申请的目的在于提供大气暴露试验场内基于高分子材料老化试验的太阳光辐照的监测及分析方法，该方法通过对大量的测试所得的样本数据的统计分析，可以获得某一地区在某一时间段内的以太阳光波波长为横坐标，以辐照强度为纵坐标的太阳光谱图，为分析高分子材料的老化历程和老化机理，开发高分子材料实验室加速试验方法和试验设备提供依据。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：大气暴露试验场内太阳光辐照的监测及分析方法，该方法包括如下步骤：

（1）在大气暴露试验场内选择与高分子材料试验样品处于同等光辐照条件的位置作为监测点，对该监测点的太阳光谱进行测量，获得以波长λ为横坐标、瞬时太阳光辐照强度Ee_λ为纵坐标的瞬时太阳光谱图，以及当次测量的总太阳光辐照强度Ee，每天监测的太阳光谱数据不少于50组；

（2）根据步骤（1）获得的数据，分析高分子材料试验样品老化历程、预测高分子材料试验样品的使用寿命，并且为开发高分子材料人工光老化加速试验方法和试验设备提供依据。

根据步骤（1）获得的数据，可以针对需要研究的高分子材料样品监测获得引起其链段断裂的敏感波段的太阳辐照，分析不同环境条件对同一种高分子材料老化行为的影响。

本发明中，所述步骤（1）中，对监测点的太阳光谱采用光纤光谱仪进行测量，测量时间为晴好天气的上午9～12点之间。

本发明中，所述步骤（1）中，对太阳光谱测量获得的数据进行如下步骤的处理：

（1.1）将每次测得的太阳光谱数据用比强度作图，即用波长λ下的瞬时太阳光辐照强度Ee_λ除以当次测量的总太阳光辐照强度Ee，得到该波长λ下太阳辐照强度在总强度中所占的比例，该比例即为比强度，以比强度为纵坐标，波长λ为横坐标绘制出相对太阳光谱图；

（1.2）用步骤（1.1）获得的相对太阳光谱图进行统计平均，求得每天的平均相对太阳光谱图，分析每一组相对太阳光谱图与平均相对太阳光谱图之间的一致性，当相对太阳光谱图与平均相对太阳光谱图的光谱强度数据的相似度达到95%时，即认为两者一致，对多组光谱强度数据重复上述过程，最终获得不少于20组符合一致性要求的光谱强度数据再次进行统计平均，得到当天的平均相对太阳光谱图；

其中，相对太阳光谱图与平均相对太阳光谱图的光谱强度数据的相似度采用公式（1）进行计算，