ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Соответствие НТД
В соответствующей НТД должны быть указаны допустимые внешние изменения и (или) изменения рабочих характеристик испытуемого образца после требуемого воздействия облучения за указанные периоды времени. Кроме того, оценка результатов может проводиться со следующими целями:
С целью сравнения с результатами, полученными в естественных условиях
Ухудшение качества материалов и аппаратуры под воздействием солнечных лучей хорошо изучено (см. пп. 8.5 и 8.6). Любое значительное расхождение полученных результатов по1 сравнению с результатами воздействия солнечной радиации в естественных условиях должно подвергаться анализу для установления основных причин такого расхождения, обусловленных испытательным оборудованием, методом испытания или какими-то особенностями образцов.
С целью определения результатов кратковременного воздействия облучения (тепловом воздействии)
Тепловое воздействие в данном случае является доминирующим. Исследуемые кратковременные тепловые воздействия проявляются в основном в местном перегреве.
С целью определения результатов длительного воздействия облучения
Длительные испытания имеют целью установления деградации параметров образца исходя из двух задач: выявления наличия быстрых первоначальных изменений и определения полезного срока службы испытуемого образца.
С целью оценки воздействия тепла
Максимальные температуры поверхности и внутренних частей, достигаемые образцом или аппаратурой, зависят от следующих, причин:
температуры окружающего воздуха;
интенсивности излучения;
скорости движения воздуха;
длительности облучения;
тепловых свойств самого образца, например коэффициента отражения, размеров, формы, теплопроводности и удельной теплоемкости.
Если аппаратура подвергается непосредственному воздействию солнечной радиации при температуре окружающей среды 35—40 °С, то ее температура может превысить 60 °С.
Коэффициент отражения поверхности образца в значительной мере определяет температуру перегрева вследствие нагрева солнечными лучами; изменение цвета покрытия, например, с темного на глянцево-белый, приводит к значительному снижению температуры. С другой стороны, покрытие, предназначенное для уменьшения степени нагрева, может деградировать со временем, что приведет к повышению температуры.
Большинство материалов обладают избирательной отражательной способностью, т. е. их коэффициент отражения меняется с изменением длины волны. Например, все краски слабо отражают инфракрасные лучи, однако они могут эффективно отражать лучи в видимой части спектра. Более того, коэффициент отражения многих материалов резко меняется в видимой части спектра, вызывая заметные для глаза цветовые изменения, и в ближней 'инфракрасной области спектра. Поэтому важно, чтобы спектральное распределение энергии излучения источника, используемого для имитации солнечной радиации, как можно точнее соответствовало распределению энергии в солнечном спектре или установлению такой интенсивности излучения, при которой обеспечивалось бы аналогичное тепловое воздействие (см. п. 2.3 и приложение А).
Деградация материалов
Одновременное воздействие солнечной радиации, атмосферных газов, колебаний температуры, влажности и т. д. часто называется «атмосферным воздействием». Оно приводит к старению и полному разрушению большинства органических материалов (например пластмасс, резины, красок, древесины и т. д.).
Многие материалы, с успехом используемые в умеренной климатической зоне, оказываются совершенно непригодными в более суровых условиях тропиков. Типичным недостаткам являются быстрое старение и отслаивание красок, растрескивание и разрушение оболочки кабеля и обесцвечивание пигментов.
Деградация материала под влиянием атмосферного воздействия происходит не в результате какой-либо одной реакции, а вследствие нескольких отдельных реакций различного типа, часто взаимодействующих. Хотя солнечная радиация, главным образом в ультрафиолетовой области спектра обусловливающая деградацию вследствие фотохимических процессов, является часто основным фактором, на практике ее действие неотделимо от других атмосферных факторов. В качестве примера можно привести разрушающее тепловое воздействие ультрафиолетовых лучей на поливинилхлорид, которое при отсутствии кислорода незначительно, а в его присутствии существенно увеличивается, причем кислород при этом играет главную роль.
К сожалению, испытания в искусственных условиях иногда приводят к дефектам, которые не возникают при естественных атмосферных воздействиях. Часто это происходит по следующим причинам:
многие лабораторные источники ультрафиолетового излучения значительно отличаются от солнечного излучения по спектральному распределению энергии;
при повышении интенсивности ультрафиолетового излучения, температуры, влажности и т. д. с целью ускорения испытания скорость протекания отдельных реакций, возникающих в естественных условиях воздействия, необязательно увеличивается в такой же степени;
испытания в искусственных условиях не имитируют все естественные атмосферные воздействия.
ОПАСНОСТИ, СВЯЗАННЫЕ С ИСПЫТАНИЕМ,
И ЗАЩИТА ПЕРСОНАЛА
Общие положения
Сложное оборудование, применяемое для испытаний на воздействие солнечной радиации, требует, чтобы его эксплуатация и обслуживание проводились квалифицированным персоналом не только в связи с необходимостью правильного проведения испытаний, но и с необходимостью соблюдения техники безопасности.
Ультрафиолетовое излучение
Наиболее явная опасность, которая должна быть учтена в мерах по технике безопасности, связана с вредными воздействиями интенсивного излучения в ближней ультрафиолетовой области спектра.
При естественном солнечном свете защита глаз обеспечивается двумя факторами: яркость солнца не позволяет смотреть на него прямо, а ультрафиолетовое излучение значительно ослабляетсяатмосферой. При использовании искусственных источников излучения для защиты глаз должны применяться защитные очки или смотровые отверстия, особенно при наладке оборудования. Весь персонал, занятый проведением испытаний, должен быть проинструктирован и осведомлен относительно того, что даже кратковременное воздействие прямого излучения дуговых ламп может быть очень вредно для глаз. Кроме того, на участках кожи, подверженных облучению, может возникнуть эритема (сильный солнечный ожог). Поэтому даже если для облучения испытательного пространства применяют источники с фильтрами, рекомендуется при работе пользоваться специальной защитной одеждой, в комплект которой входят также средства защиты головы и рук.
Озон и вредные испарения
Другая опасность для здоровья, связанная с применением ксеноновых и других дуговых ламп, заключается в возможности образования местных токсических концентраций озона во время испытания. Однако максимальное количество озона образуется в первый момент после включения лампы, после чего нагревшаяся колба лампы способствует обратному превращению озона в кислород. В случае применения принудительного воздушного охлаждения, охлаждающий воздух должен отсасываться и удаляться из рабочего объема. Его проникновение в кожух лампы не допускается. Таким образом, опасность образования токсических концентраций озона значительно уменьшается.
Содержание озона в воздухе в количестве от 1,0 до 10,0 частей на миллион по объему вызывает головные боли, раздражение слизистой оболочки носоглотки, слезотечение. Однако следует иметь в виду, что токсичной является даже концентрация озона менее 0,1 части на миллион, что ниже уровня, обнаруживаемого по запаху (от 0,5 до 1,0 части на миллион). Комбинированное воздействие теплового и ультрафиолетового излучения на некоторые пластмассы (например слоистые пластики на основе меламина) может также привести к образованию ядовитых испарений. Поэтому при выборе конструкционных материалов для испытательного оборудования следует быть особенно осторожным.
Взрывоопасность ламп
Использование ксеноновых ламп высокого давления в качестве основного источника излучения, если отсутствуют разработанные правила обращения с газоразрядными трубками или если они не выполняются, может также привести к несчастным случаям. Все лампы такого типа (горячие или холодные, старые или новые) имеют тенденцию взрываться с большой силой вследствие высокого внутреннего давления (от 2 до 3 атм, когда лампы холодные, и до 20 атм, когда лампы горячие).
На поверхности ламп не должно быть видимой грязи или масла, поэтому необходимо регулярно проводить чистку МОЮЩИМИ
* На рис. 1 и 2 условная толщина ходит солнечное излучение, обозначено ной массы различна для разных углов в зените; М = 2 при б = 60р).
воздушной массы, сквозь которую пробуквой М. Условная толщина воздуш- (6) положения Солнца (М=1—Солнце
Сравнение излучения типичной ксеноновой дуговой лампы высокого давления с кривыми спектрального распределения солнечного излучения для воздушных масс 0—1 и 2
Рис. 1
средствами и спиртом, выполняя эту операцию в хлопчатобумажных перчатках и лицо должно быть защищено. При хранении холодных ламп последствия взрыва можно ослабить, применяя сложенный вдвое пластмассовый лист толщиной 0,25 мм. Особые меры следует предпринять для предупреждения цепной реакции поломок в многоламповом оборудовании. Для защиты от взрывов ламп можно использовать толстое стекло, которое одновременно может быть и корректирующим светофильтром.
Сравнение излучения вольфрамовой лампы накаливания с кривыми спектрального распределения излучения солнечной радиации для воздушных масс 0—1 и 2
Рис. 2
Для обнаружения недопустимых изменений вольт-амперных характеристик ламп, в формуляр на каждую лампу следует регулярно вносить результаты измерений.
Электрический удар
Должны быть приняты обычные меры безопасности против электрического удара, особенно при использовании высоковольтных систем зажигания дуговых ламп. В некоторых ксеноновых лампах импульс зажигания дуги превышает 60 кВ, что вызывает необходимость применения системы блокировки.
ПРИЛОЖЕНИЕ а
Рекомендуемое
КОРРЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ИНТЕНСИВНОСТИ
ИЗЛУЧЕНИЯ
Расчет применяется для источников излучения со спектральным распределением энергии, отличным от указанного в табл. 1 СТ МЭК 68—2—5 (ГОСТ 28202). «Испытание Sa» (допускается, если цель испытания заключается только в оценке тепловых воздействий).
А1. Для обеспечения эквивалентного теплового действия интенсивность излучения искусственного источника Еех (квт/м2) должна быть скорректирована с таким расчетом, чтобы
Еех= 1,120—^—,
аех
где аех — коэффициент поглощения образца для излучения искусственного источника;
acs— коэффициент поглощения образца для суммарной солнечной радиации.
А2. Коэффициенты поглощения (аех и аез) могут быть вычислены по следующим формулам:
ОО
(Х-д(Х)Л
б
аех~
о
оо f «(1) л о
.1 &
0
где а (X) — спектральный коэффициент поглощения образца;
S — спектральное распределение энергии излучения искусственного источника;
S xs—спектральное распределение* суммарной солнечной радиации.
АЗ. Для образцов, не пропускающих радиацию (непрозрачных), спектральный коэффициент поглощения должен быть
а(Х) = 1_р(Х),
где q (X) — спектральный коэффициент отражения образца.
Примечание. Спектральный коэффициент поглощения поверхности определяется исходя из данных по спектральному отражению. Для проведения спектральных измерений степени отражения имеется ряд приборов промышленного производства. В основе их действия лежит система монохроматор-шар Ульбрихта.
Таблица А1
Детальное спектральное распределение энергии суммарной радиации для расчетов интенсивности излучения
Интервал спектра |
Длина волны, мкм |
Интенсивность излучения, Вт/м2 |
Отношение излучаемой мощности к интегральной мощности излучения, равной 1,120 кВт/м2, % |
Ультрафиолете- |
0,28—0,32 |
5 |
0,4 |
вый В2 |
|
|
|
Ультрафиолете- |
0,32—0,36 |
27 |
2,4 |
вый А |
0,36—0,40 |
36 |
3,2 |
|
0,40—0,44 |
56 |
5,0 |
|
0,44—0,48 |
73 |
6,5 |
|
0,48—0,52 |
71 |
6,4 |
|
0,52—0,56 |
65 |
5,8 |
Видимый |
0,56—0,64 |
121 |
10,8 |
|
0,64—0,68 |
55 |
4,9 |
|
0,68—0,72 |
52 |
4,6 |
|
0,72—0,78 |
67 |
6,0 |
|
0,78—1,0 |
176 |
15,7 |
|
1,0—1,2 |
108 |
9,7 |
|
1,2—1,4 |
65 |
5,8 |
|
1,4—1,6 |
44 |
3,9 |
Инфракрасный |
1,6—1,8 |
29 |
2,6 |
|
1,8—2,0 |
20 |
1,8 |
|
2,0—2,5 |
35 |
3,1 |
|
2,5—3,0 |
15 |
1,4 |
|
|
1120 |
100 |