GB/T 33707-2017 气象太阳模拟器

　　ICS 07 . 060 N 95

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33707—2017

　　气象太阳模拟器

　　Meteorologicalsolarsimulator

　　2017-05-12 发布 2017-12-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33707—20 17

　　GB/T 33707—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国气象局提出。

　　本标准由全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会(SAC/TC 507)归口 。

　　本标准起草单位：国家气象计量站、长春理工大学。

　　本标准主要起草人：吕文华、张国玉、沙奕卓、贺晓雷、边泽强。

　　GB/T 33707—20 17

　　引

　　言

　　气象太阳模拟器是提供一种具有一定光斑有效口径、稳定、均匀、且辐照度强度可设置与控制、光谱更宽的太阳辐射源，主要用于气象辐射仪器性能参数的室内测试和相关科学试验。 为保证太阳辐射表测量量值的统一和准确可靠，有效地开展气象辐射仪器的检测工作，特制定本标准。

　　GB/T 33707—20 17

　　气象太阳模拟器

　　1 范围

　　本标准规定了气象太阳模拟器的组成、技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输和贮存。

　　本标准适用于气象太阳模拟器的研制、生产和验收。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 191 包装储运图示标志

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　总辐射 globalradiation

　　总日射 globalsolarradiation

　　水平面从上方 2π立体角范围内接收到的直接辐射和散射辐射之和。

　　[GB/T 31163—2014,定义 5 . 15]

　　3.2

　　辐[射]照度 irradiance

　　物体在单位时间、单位面积上接收到的辐射能。

　　注：辐[射]照度的测量单位为瓦[特]每平方米(W/m2 ) 。

　　[GB/T 31163—2014,定义 6 . 3]

　　3.3

　　光谱辐照度 spectralirradiance

　　在给定波长附近的无穷小范围内，辐照度与该波长间隔之比。

　　注 1 ：光谱辐照度的测量单位为瓦[特]每平方米纳米[W/(m2 · nm)]。

　　注 2：改写 GB/T 12936—2007,定义 3 . 5 。

　　3.4

　　有效辐照面 effectiveirradiationsurface

　　在整个辐照面内，满足给定辐照度均匀分布要求的辐照范围。

　　注：有效辐照面直径的测量单位为毫米(mm)。

　　3.5

　　辐照不均匀度 irradiationnon-uniformity

　　在有效辐照面的整个范围内辐照度随位置变化的最大偏差。

　　3.6

　　辐照不稳定度 irradiationinstability

　　在有效辐照面内任意给定位置上，在规定的时间间隔内，辐照度随时间变化的最大偏差。

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　　3.7

　　大气质量 1 .5 airmass1.5;AM1 .5

　　太阳辐射通过大气的实际路径与在天顶时通过大气到达观测点的路径之比为 1 . 5 时的状态。

　　注：AM1 . 5 是太阳电池标定和测试的标准条件之 一 。

　　[GB/T 31163—2014,定义 4 . 20]

　　4 组成

　　4 . 1 概述

　　气象太阳模拟器主要由光学系统、机械系统、冷却系统和光源控制系统四部分组成，如图 1 所示。

　　图 1 气象太阳模拟器组成框图

　　4 . 2 光学系统

　　由氙灯、聚光镜、光学积分器、准直物镜、转向平面反射镜、视场光阑、滤光片等组成，用于模拟太阳辐射。

　　4 . 3 机械系统

　　由氙灯和聚光镜调整机构、转向平面反射镜调整机构、光学调制器、光学积分器镜筒、准直物镜镜筒、滤光片镜筒、壳体和支撑底座等组成，用于安装和调整光学系统。

　　4 . 4 冷却系统

　　由轴流风机和排气系统等组成，用于对氙灯、聚光镜、积分器的冷却。

　　4 . 5 光源控制系统

　　由主回路、控制回路和氙灯触发电路等组成，用于给氙灯提供高稳定度电源，同时可调整辐照度。

　　5 技术要求

　　5 . 1 环境要求

　　空气温度 10 ℃ ~30 ℃,相对湿度 ≤80%,环境空气中无腐蚀性气体。

　　5 . 2 辐照度范围

　　输出辐照度在 200 W/ m2 ~1 100 W/ m2 范围内连续可调。

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　　5 . 3 光谱辐照度分布

　　在波长 300 nm~2 500 nm 范围内与 AM1 . 5 太阳光谱辐照度分布(见表 1) 相匹配，各个谱段内光谱失配误差在 20%以内。

　　表 1 AM1 . 5 太阳光谱辐照度相对分布

　　5 . 4 辐照不均匀度

　　有效辐照面范围内不均匀度优于 1%。

　　5 . 5 有效辐照面

　　有效辐照面直径尺寸不小于 60 mm,正多边形用它的内切圆直径表示。

　　5 . 6 辐照不稳定度

　　1 h 内辐照度变化的相对误差不大于 1%。

　　5 . 7 光束准直角

　　优于 ±2°。

　　6 试验方法

　　6 . 1 辐照度范围

　　6 . 1 . 1 测试设备

　　标准总辐射表，分辨力为 1 μV 的数字多用表。

　　6 . 1 . 2 测试方法

　　以有效辐照面中心为测试点，调节模拟器输出总辐射值为 200 W/ m2 和 1 100 W/ m2 ,稳定 0 . 5 h,用标准总辐射表记录下总辐射值。

　　6 . 2 光谱辐照度分布

　　6 . 2 . 1 测试设备

　　光谱仪：波长范围 300 nm~2 500 nm,波长分辨力不大于 1 nm。

　　6 . 2 . 2 测试方法

　　用式(1)计算光谱仪所测表 1 给定波段内的辐照度，用式(2) 计算各波段范围内辐射占有效波段内总辐射的百分比，用式(3)计算各波段范围内的光谱失配误差。

　　EGλ dλ ……………………( 1 )

　　GB/T 33707—20 17

　　犈

　　……………………( 2 )

　　……………………( 3 )

　　式中：

　　犈λ1λ2 —λ1 ~λ2 波段范围内的辐照度总和，单位为瓦每平方米(W/m2 ) ;

　　犌λ —在波长 λ 处的光谱辐照度，单位为瓦每平方米纳米[W/(m2 · nm)] ;

　　ηλ1λ2 —λ1 ~λ2 波段范围内占有效波段内辐照度的百分比，% ;

　　犈g —在波长 300 nm~2 500 nm 范围内的辐照度，单位为瓦每平方米(W/m2 ) ;

　　δλ1λ2 —λ1 ~λ2 波段范围内的光谱失配误差，% ;

　　ηsλ1λ2 —λ1 ~λ2 波段范围内占有效波段内辐照度的百分比的标准值，% 。

　　6 . 3 有效辐照面与辐照不均匀度

　　6 . 3 . 1 测试设备

　　标准总辐射表，分辨力为 1 μV 的数字多用表，圆规，卡尺。

　　6 . 3 . 2 测试方法

　　有效辐照面和辐照不均匀度按下列方法测试：

　　a) 以圆规和卡尺在辐照面内设定 3 个等间隔的同心圆，同心圆直径分别为 20 mm, 40 mm, 60 mm。如图 2 所示，在每个圆上选择不少于 8 个测试点。

　　图 2 辐照度测试位置示意图

　　b ) 将标准总辐射表置于测试点上，打开气象太阳模拟器，调节辐射输出值为 200 W/ m2 ,使光线无遮挡地入射到标准总辐射表上。

　　c) 稳定 0 . 5 h,依次测量辐照面中心及不同半径圆上各测试点辐照度值，整个辐照面的测量时间不大于 10 min。

　　d) 将辐射输出值依次调节为 500 W/m2 , 800 W/m2 , 1 100 W/m2 ,重复 c)。

　　e) 由式(4)计算同一辐射输出值辐照面内的辐照不均匀度狌，数值以%表示。

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　　狌 ……………………( 4 )

　　式中：

　　犈max —各测试点辐照度最大值，单位为瓦每平方米(W/m2 ) ;

　　犈min —各测试点辐照度最小值，单位为瓦每平方米(W/m2 ) 。

　　f) 用直尺测量出满足辐照不均匀度要求的辐照范围为有效辐照面。

　　6 . 4 辐照不稳定度

　　6 . 4 . 1 测试设备

　　同 6 . 1 . 1 。

　　6 . 4 . 2 测试方法

　　辐照不稳定度按下列方法测试：

　　a) 将标准总辐射表置于有效辐照面中心，打开气象太阳模拟器，调节辐射输出值为 500 W/ m2 ,稳定 0 . 5 h后开始测试，采样间隔为 1 min,测试时间为 1 h,记录辐照度最大值与最小值。

　　b ) 按式(5)计算辐照不稳定度 狊，数值以%表示。

　　狊 ……………………( 5 )

　　式中：

　　犈′max — 1 h 内测得的辐照度最大值，单位为瓦每平方米(W/m2 ) ;

　　犈′min — 1 h 内测得的辐照度最小值，单位为瓦每平方米(W/m2 ) 。

　　6 . 5 光束准直角

　　6 . 5 . 1 测试设备

　　经纬仪：测量误差 2 ″。

　　6 . 5 . 2 测试方法

　　光束准直角 α 为光阑口径(如图 3)和准直物镜的焦距的反正切值，光束准直角测试方法如下：

　　a) 测量俯仰方向时，保持经纬仪方位转轴不动，转动俯仰方向转轴，分别对准光阑的上下边缘，两次读数之差即为俯仰准直角 α1 ;

　　b ) 测量方位方向时，保持经纬仪俯仰转轴不动，转动方位方向转轴，分别对准光阑的左右边缘，两次读数之差即为方位准直角 α2 ;

　　c) 取俯仰准直角和方位准直角中的较大值作为光束准直角 α。

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　　说明：

　　1 — 光阑;

　　2 — 准直物镜;

　　3 — 经纬仪。

　　图 3 光束准直角测试方法示意图

　　7 检验规则

　　7 . 1 检验分类

　　分为型式检验和出厂检验。

　　7 . 2 检验项目

　　检验项目见表 2 。

　　表 2 检验项目

　　8 标识、包装、运输和贮存

　　8 . 1 标识

　　8 . 1 . 1 标识内容

　　至少包括以下内容：

　　a) 制造厂家或商标;

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　　b) 类别、型号;

　　c) 产品编号;

　　d) 出厂时间。

　　8 . 1 . 2 外包装标识

　　应符合 GB/T 191 的有关规定。

　　8 . 2 包装

　　8 . 2 . 1 玻璃光学件包装

　　玻璃光学件用镜头纸内层包装，泡沫塑料外层包装，然后装箱。

　　8 . 2 . 2 金属光学件包装

　　金属光学件单独包装，光学面用镜头纸覆盖，用泡沫塑料外包装，然后装箱。

　　8 . 2 . 3 其他部件包装

　　其他部件装箱包装，确保无机械磨损，箱内装泡沫塑料或纸屑填充物。

　　8 . 2 . 4 包装随带文件

　　应至少包括产品合格证和产品说明书。

　　8 . 3 运输

　　运输中应遮风防雨，防止内装物机械磨损和受潮。

　　8 . 4 贮存

　　应贮存在干燥、清洁、无腐蚀性气体的室内。

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 6495 . 9—2006 光伏器件 第 9 部分：太阳模拟器性能要求

　　[2] GB/T 17683 . 1—1999 太阳能 在地面不同接收条件下的太阳光谱辐照度标准 第 1 部分：大气质量 1 . 5 的法向直接日射辐照度和半球向 日射辐照度

　　[3] GB/T 31163—2014 太阳能资源术语