車輛性能試驗用簡易太陽模擬器的研制

對于XHA1000氙燈，如圖1所示。全長L=200mm，安裝長L0=175mm，光中心高度H=78mm，極間距離d=5.0mm。

1.1.2 電路配件（變壓器、觸發器和高壓線）

氙燈電路裝配圖如圖2所示。氙燈燈管內充有5～8 個大氣壓的氙氣， 陰陽電極間有5mm的距離。因此簡單地把電源接在兩極上不能使氙燈點燃。為了使氙燈點燃，必須使用能產生高頻高壓的觸發器。

氙燈的正負極分別通過導電鐵片接出，其正極應與電源的正極相連。把氙燈兩頭固定于燈具內支架的兩端的導電鐵片，鐵片通過陶瓷與內支架絕緣。

工作時線路最大電流達40～50A，且必須承受高壓（氙燈起輝電壓達20～30kV），因此本實驗線路采用單枝多股高壓線（7股銅線，橫截面積10mm2）連接。實驗氙燈使用風冷方式進行冷卻，經試驗使用風速達到7～9 m/s以上的CPU風扇即可滿足冷卻要求。

圖2 氙燈裝配示意圖

1.2 平行光設備選擇

1.2.1 方案選擇

方案一：基于光的透射理論，利用凸透鏡制作平行光源，如圖3（a）所示；方案二：基于光的球面鏡反射理論，利用凸形球面鏡制作平行光源，如圖3（b）所示。兩者的優缺點比較：前者簡易，但是透鏡直徑受限；后者發射鏡工藝要求較高。最終選擇方案一。

1.2.2 光學配件

如圖4所示，包括直徑φ10mm透鏡，上下可調透鏡支架（調焦距），鋁質可伸縮燈杯。

圖4 氙燈系統光學部分

1.3 支架

光學配件都固定在空心鋁材上，為了實現太陽模擬器與傳感器同步運行，制作了“U”形支撐架，固定在導軌上（同時聯接傳感器和太陽模擬器）。支撐架要求重心低，輕便但又能承受光學配件，有一定慣性保證運動的時候，模擬器不會晃動得太厲害。

2 試驗與分析

太陽模擬器平行度和能量實驗試驗目的和意義：驗證簡易太陽模擬器靜態的性能，檢驗輸出的光的平行性和均勻性。

圖5 氙燈試驗示意圖

試驗方法和步驟：如圖5所示，在焦距h一定的情況下，在不同高度下，5個位置下（均勻分布如圖6所示），分布標準黑體模擬擋片（大小為9cm2的正方形砂紙），其中，h1為透鏡與擋片所在面的距離，h2為擋片所在面與傳感器之間的距離，透鏡到傳感器之間的距離H=h1+h2。一方面，測量擋片的投影面積；另一方面測量同一高度、位置下，有擋片和沒擋片兩種情況的能量變化。

2.1 擋片陰影面積D測量

1）H不變（97.5cm），h2變化（h 2=10～90cm，高度每10cm遞增，共9個位置，5個位置下（均勻分布標準擋片）的測量。

利用SPSS進行雙因素（位置、高度）方差分析，討論兩因素（位置5個水平，高度9個水平）對面積的影響是否顯著。結果表明：因素A位置的顯著值sig.=0.122>0.05，故可以認為不同位置之間的面積沒有顯著差異；因素B高度的顯著值sig.= 0.635>0.05，故可以認為不同高度之間的面積沒有顯著差異。