專利名稱：具有光學(xué)滑環(huán)的加速風(fēng)化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉財(cái)加i^t設(shè)備的她更雞地涉;s^沐iM^光集
聚設(shè)備和傳感^間的光學(xué)滑環(huán)的室內(nèi)加ii^U匕設(shè)備。
背景技術(shù)：
加i4^si^設(shè)4^^于;^以作用在^f上的不利天氣條Hs例如下雨、刮風(fēng) 和日曬，以預(yù)料某種材料經(jīng)歷長時(shí)間后的行為。例如，不能數(shù)^^幹測錄果 的新型油翻5方的設(shè)計(jì)人員可能希望知道他們的產(chǎn)品是否能夠長期承受惡劣天
氣糾，而沒有夕NUM生食yi的不良改變。可對加i^u匕設(shè)備進(jìn)4彌程，以便
在，時(shí)間內(nèi)銜以想要的^Ht。室內(nèi)加i4X化設(shè)備的一些模型^JU轉(zhuǎn)動(dòng)支架
(rack)來安放"^#，且將樣本置于Ait環(huán)灘中il^^PiiK^^Hf，例如濕 度、溫度、風(fēng)、大氣壓力和光照。這種模型公開于美國專利No.5，503，032和 5,646,58中，進(jìn)而^jltit過參^i^4^合。
在將凈i^以再造理想變化的天氣糾的環(huán)嫂械中，有一種Aife^。在 加速日常周期中，燈殖常^^以太陽的絲能量。在測試區(qū)域中，光源還可構(gòu) ^t助熱源。如果將強(qiáng)光置于大體為球形的測試體的中心，則位于由距離光固 &巨離的#面所產(chǎn)生的測試平面上的所有測^#4^#承受相似7^平的^1作 用。光源強(qiáng)度必須^^格監(jiān)控，以調(diào)整在測試平面上的作用強(qiáng)度，控制加ii^ 4^Hf^獲得有意義的測^果。
如^iW技術(shù)和美國專利No.5，503，032和5，646 358中公開的、^fcit過參
^N戰(zhàn)4^合的在測試腔內(nèi)對光源的調(diào)整和監(jiān)^I:以兩種不令人滿意的方式中
的任意一種來實(shí)施的。在第一種方式中，敘沐絲感器的電^^供能量的無
線輳4ti十，，]器被安^^^樣支架上，在試樣的旁邊。在笫二種方式中，
前端ib^入傳感器被安^處于離開^p"面的某些固t泉的固定軸上。這兩
種結(jié)構(gòu)具有明顯的^泉最^"^致需在測試結(jié)果中引入復(fù)雜的數(shù)學(xué)校正因子或 者ii^測材騎fe4^化。
在第一種常纖構(gòu)中，無線^fi+^'J器^^錄測辦本的測試平面上，說而沒有受到與^/，平面相關(guān)的諸如熱、濕度、壓力和重力的其它環(huán)境因素
的影響。無線^i十卿'J器必須4^言號中轉(zhuǎn)給固定^H十和整^4l^i十。iti
在;KU匕設(shè)備測切控中惡劣環(huán)嫂內(nèi)的易碎光電傳感器承受了該設(shè)備的加i4M^^ 件。^i!，J器可連續(xù)測量的有效時(shí)間受到設(shè)備的數(shù)據(jù)，能力和/或電池壽命的限 制。還有，利用小型設(shè)備的有P狄理能力，御惻的光必須由御'J器轉(zhuǎn)變?yōu)殡?信號，然后該小型設(shè)備經(jīng)由電滑環(huán)浙數(shù)據(jù)從樹W^面?zhèn)鱥t^控制涵。
第4常鵬構(gòu)包榭^1絲感器，所iii^感器可以^^接^^多動(dòng)餅 平面夕卜腔體中固定泉處的光波導(dǎo)器件(light wave guide )。在目前的^RM義器中， 前端光學(xué)器件包括石英棒，所i^英^4^WT引導(dǎo)出暴露腔體至光電^L管。 光電^l管將ib^妙電信號，然后發(fā)iH^控制系統(tǒng)電^i更備。因?yàn)樵诓煌?置進(jìn)4亍測量，因而測量的光強(qiáng)度將與在，平面處M到的光不同，以致于必 須在結(jié)果中引入^jE因子，以;^嘗這種 ?；谙Σ吠品ǖ腲因子引入了對 固^Pi^RU^^下樣本反應(yīng)的最終確定不利的誤差因子。傳感器如果,i^ 在樣#光源之間，則還引A^部^^面的艦。如果傳感器^M在樣 ;^平面的背面，則它局部#1^所皿。
^^顯度之類的其它測，Wt，通過電滑環(huán)^A轉(zhuǎn)動(dòng)支架轉(zhuǎn)給固定測量
腔體。電滑環(huán)是一種裝備有^^承、4H"和定子的設(shè)備，其能夠?qū)㈦娦盘枏霓D(zhuǎn) 動(dòng)體傳*固定_^。在電滑環(huán)中，信號經(jīng)由導(dǎo)電刷被從^^H^傳給固定導(dǎo)
體。由于電滑環(huán)僅僅中轉(zhuǎn)電信號，因此，來自M感器的光信號必須首i^皮轉(zhuǎn) 換為用作將被中轉(zhuǎn)給電監(jiān)控^制系統(tǒng)的信息的電信號。
妙iiK^匕設(shè)^4頁域，已經(jīng)需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)夕卜#^式來將強(qiáng)制的、短期的 循環(huán)M與實(shí)際的、長期K/^t聯(lián)系^。將it&控系統(tǒng)中的前端光學(xué)器件 M在不鄰近樣本的任何位置的缺陷產(chǎn)生了對模型添加;^嘗因子的需要。4M嘗 因子的應(yīng)用也;|_#陣的。
因此，本4頁域需^"種風(fēng)化系^l造，該風(fēng)化系鋪it^M^:感光電元件 ^Mt^i^Ut5f^t的同時(shí)，便于#^樣本平面上的輻射測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了一種室內(nèi)加i4K^匕設(shè)備，該設(shè)備具有在測，內(nèi)^U l于4f^ #^^膝光平面上的#^支架。所述支^樣本平面Ji^e^光聚集設(shè)備， 該光聚焦設(shè)備通it^功負(fù)Ui^接至iy^轉(zhuǎn)接頭的光波導(dǎo)器件可,^:接于固
狄聚集設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，規(guī)環(huán)4M作;5yt轉(zhuǎn)接頭。


某些實(shí)施例被示出在附圖中。然而，將被賄的是，本發(fā)明不限于附圖中 所示的布置和手段，其中
圖1示出依據(jù)本發(fā)明的室內(nèi)加i4;RU匕設(shè)備的3D逸現(xiàn)圖。
圖2示出依據(jù)本發(fā)明的室內(nèi)加ii;RU匕設(shè)備的上間隔內(nèi)側(cè)的特寫3D透視圖。
圖3示出依據(jù)本發(fā)明的室內(nèi)加i4;^匕設(shè)備的上間隔內(nèi)側(cè)的3D前視圖。
圖4示出依據(jù)本發(fā)明的it^測系統(tǒng)的圖表。
M實(shí)施方式
為了^fpiS^i^所乂^f"的原理的目的，參考附圖中所示的她實(shí)施例， ^^^^^語言描i^斤述實(shí)施例。盡管如此，應(yīng)該賄的是其目的不是對范 圍的限制。對于本發(fā)明涉及的賄技術(shù)的熟練技權(quán)員而言，對圖^i殳備的替 換和進(jìn)一步改進(jìn)以及進(jìn)一步的應(yīng)用與這里所示出的原理一樣，將te常地預(yù)料到。
圖l顯示本發(fā)明的一方面，室內(nèi)加ii^匕設(shè)備具有4iL^佐ife測，2中的
絲支架l,用于4W^3安絲曝光平面4中，其中支架1圍駄源5轉(zhuǎn)動(dòng)。 支架1包括用于將支架1支撐在測，2內(nèi)且促^^€ 1圍繞^#^軸線#^ 的軸桿6。室內(nèi)加速設(shè)備進(jìn)一步包^^^接至啄光平面4中的iL^ 1的光聚集設(shè) 備7、居中iM有軸桿的it^轉(zhuǎn)接頭8和可^^lk^接至光聚集設(shè)備7和i^t轉(zhuǎn) 接頭8的光波導(dǎo),9。
在一個(gè)實(shí)施例中，支架1由頂部支撐^ft或延伸穿過設(shè)備測試腔2頂壁的 軸桿6所支撐。圖l顯示優(yōu)逸實(shí)施例，其中光旋轉(zhuǎn)接頭8在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)^軸桿6 之間沿軸桿6軸向布置。本領(lǐng)域"fit技^A員可以所理解的是，##所選#^ iyt轉(zhuǎn)接頭8的型號和幾何尺寸、軸桿6的M以及電動(dòng)機(jī)的型號，可以在軸 向或在不同于垂直軸線的方向中布置i^^NP件。在另一^H^實(shí)施例中，光 旋轉(zhuǎn)接頭8具有足夠"^1^L^強(qiáng)度，以作為軸桿6。通過^JU齒輪或勤以物， 驅(qū)動(dòng)支架1的電動(dòng)才;iii可偏離軸桿6和ife^轉(zhuǎn)接頭8的軸線布置。
^4頁域"fit技枉員還可以所賄的是，如圖1中所示，盡管由上垂直軸
貌萄
壁32上方的固&巨離處，本發(fā)明預(yù)料到了支架1的#^/在測試腔2內(nèi)、沿著重
建任意^^適的加iM^^Hf必需的任意其它平面，且由任意其它可行的轉(zhuǎn)動(dòng)支 撐所支撐。圖1中，支架1 ,皮顯示由頂部支撐，但^JL架1還可以部分i^iliL 撐在測說控2的封閉空間內(nèi)的底部或任意可能的非垂直支撐結(jié)構(gòu)。
^4頁域"f^技^^員可以所^f的是,盡管^3^^示為圖1-3中的矩 形板，但是試樣3可以為任意類型和幾何尺寸，只要它們可以被安M支架1 上。在非平坦試樣3的情形中，本領(lǐng)域"fit技^A員可以所理解的是，通過使 用非平面^3所產(chǎn)生的^平面仍舊產(chǎn)生以光源5為中心的曝光平面4。
在膝光平面4中連接至支架l的光聚集設(shè)備7可以由包括余弦型接收器13 和iUT散器14的輸A^學(xué)器件《賦。^4頁域絲:R^A員可以所賄的是，余 弦型接收器13與特定設(shè)i拽號的擴(kuò)散接收器有關(guān)，通常由白^^制塑辨，J成， 設(shè)計(jì)用于##余弦定律修正^散器的讀數(shù)。余弦定律是指^面上的輻照度 和AJ時(shí)角之間的關(guān)系。由于有效的表面積隨角度增加而減少，所以光強(qiáng)與M 角的余弦成比例地下降。如果試樣3 ,iC^^支架1上，其中AJ時(shí)的M角可 以^i不同的，則余弦型接收器13和M散器14允許對在，3上接收的光強(qiáng) 進(jìn)行自動(dòng)to。盡管在to實(shí)施例中^Hf 了一種特定型號的輸A^學(xué)糾7，但 是領(lǐng)域"fit技權(quán)員可以所理解的是，可以^^1任意其它類似型號和技術(shù)的探 測器。
在圖2 -3中所示的優(yōu)&實(shí)施例中，光聚集設(shè)備7取代一^樣3被M在 支架1上。圖2示出光聚集設(shè)備7 4iUiS^支架l下"W分中的實(shí)施例，圖3 示出光聚集設(shè)備7^^在狄1上神分中的實(shí)施例?？梢再V的是，盡管 只顯示了兩個(gè)位置，但L;ii殳備7可以凈i^在沿嗶^t平面4的任意位置，包括 支架l上的中心位置。
力皮導(dǎo)器件9被示可餅1^P光聚集設(shè)備7聯(lián)接至艦轉(zhuǎn)接頭8。圖4 示奮歸示出第二^皮導(dǎo)^NM于連接ife^轉(zhuǎn)接頭8至傳感器10的'lt^，所 述傳感器10 S5^有i^t件19。在第-H^實(shí)施例中，光波導(dǎo)糾9為光纖電 纜。^jfe^—個(gè)位置向下一位置傳遞時(shí)，光由光子構(gòu)成。光纖電幾^ ljt子在其中 沿圓柱電介質(zhì)波導(dǎo)連續(xù)^Jt的透明管，所述圓柱電介質(zhì)波導(dǎo)通過全內(nèi)^J"沿一 軸線傳輸光。在第一位置處，例如^支架l上的光聚集設(shè)備7處i^TOt纖電 纜的光，經(jīng)由光波導(dǎo)器件9被傳il^^yt轉(zhuǎn)接頭8。在第^^^實(shí)施例中，光管 ^^于將光子AUfc聚集設(shè)備7移至i^t轉(zhuǎn)接頭8。光管"^S^為由4^的、微
結(jié)構(gòu)的棱形膜制成，所述棱形膜由高^g^透射的材料制成。在穿it^一塊樣t 結(jié)構(gòu)之后，光子扭續(xù)棱柱之間的表面^Jt。除了光纖電纜或光管"卜，本 領(lǐng)^rfit^M^員可以衝醉的是，it可以由其它^^適的Mg置所傳輸。 在一^N^實(shí)施例中，it^轉(zhuǎn)接頭為光纖旋轉(zhuǎn)接頭(FORJ)。盡管 ^
環(huán)的使用，但是^i4K^設(shè)4^頁域中將ifeA^^支架1傳遞的^滑環(huán)的使用 是新的。FORJ是實(shí)現(xiàn)功率、電信號和光信號從絲結(jié)構(gòu)傳輸至固定結(jié)構(gòu)的器 件。FORJ的M輸能力初C^^MSiL在美國專利No.4，492，427中。所有其它 功率和控制信號經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)銅滑環(huán)，所，環(huán)同樣被包含在FORJ中并且能夠用 于將其它信息和指令從支架1傳輸至固定設(shè)備。
4^頁域"f^^M^員可以所賄的是，盡管it^轉(zhuǎn)接頭8的一種可4詢造 -組示在圖1-3中，其中顯示了接頭經(jīng)由光波導(dǎo)糾9僅僅將單一光信號M 聚集設(shè)備7傳輸Jj^轉(zhuǎn)接頭8以;5UM^轉(zhuǎn)接頭8傳輸至傳感器10,并JIJi顯示 了僅一個(gè)單獨(dú)數(shù)雕號器件(data signal) 22將光聚集設(shè)備7連接M轉(zhuǎn)接頭8 并經(jīng)由第^r^t^f言號器件21將旋轉(zhuǎn)接頭8連接至傳感器10， jL^i^接電子監(jiān)控
和控制系統(tǒng)23，但是可以預(yù)料到才 ;1^尺寸、技絲求、光信號和數(shù)^f言號
的數(shù)量的多種可4t^構(gòu)造。
圖4示出依據(jù)本發(fā)明的ife^r測系統(tǒng)的圖表。傳感器10被i5X^測微2 的夕MP，且可辦iik^接21至it^轉(zhuǎn)絲8，以便可以調(diào)整光源5的輸出。在 to實(shí)施例中，傳感器10酉e^有控制器17、 #*1:理器18和it^b L件19。在優(yōu) 選實(shí)施例中，ifelt L件;l^;fe^f度計(jì)。她l^頁域"fit技權(quán)員可以辦的 是，分光^t度計(jì)在分itJtl計(jì)絲中是一種特定類型的i^L件，并JLI皮設(shè) 計(jì)用于在可見光區(qū)域中工作和測量頻if^布。盡管一種ife4t t件19被^Hf作為 M實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用用于可見范圍"H壬意頻帶寬和任 意頻if^布的任意類型的it^L件。例如，如果樣本試樣3必須被測試用于紅 夕卜*，則^^I^t光源5，并iL^傳感器10內(nèi)^^能夠?qū)@種波")^^的 i!6^L件19。
在-HM^實(shí)施例中，傳感器至少配《^有用，^ ^制測，2內(nèi)光源 5強(qiáng)度的控制器17。做理器18湖于處辦分析來自;5feilt^件19的數(shù)據(jù)。 來自傳感器的信息可以^L^送至電子監(jiān)控^^制系統(tǒng)23，以便被記錄用于測試
結(jié)果內(nèi)的另一^^考。
在另一可行實(shí)施例中，光旋轉(zhuǎn)接頭8還可包M感器，用于將ifc^A^波 導(dǎo)器件9轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訑?shù)據(jù)，以便由電子監(jiān)控和控制系統(tǒng)23直M理。
W卜，盡管*^^實(shí)施例已經(jīng) 示和描述，但是對于^M頁域4i^A員 而言顯而易見的是，不脫離本發(fā)明的宗旨和教導(dǎo)可以作出多種改變和變化。在 前面說明書和附圖中所闡述的事情僅僅怍為解釋而被提供，而不作為限制。在 基于相關(guān)^^N"慮到其正確現(xiàn)泉時(shí)，本發(fā)明的實(shí)際范圍意"f^P艮定在下面權(quán)利 要求書中。
權(quán)利要求
1、一種室內(nèi)加速風(fēng)化設(shè)備，其包括位于測試腔中用于安裝試樣的支架，以便在支架圍繞光源轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)限定曝光平面，支架包括用于在測試腔內(nèi)支撐支架且促使支架轉(zhuǎn)動(dòng)的軸桿，所述室內(nèi)加速風(fēng)化設(shè)備進(jìn)一步包括光聚集設(shè)備，其被連接至曝光平面中的支架；光旋轉(zhuǎn)接頭，其被設(shè)置為與軸桿同中心；以及光波導(dǎo)器件，其可操作地聯(lián)接至光聚集設(shè)備和光旋轉(zhuǎn)接頭。
2、 H5U'j要求l所述的室內(nèi)加iiK^設(shè)備，進(jìn)一步包括傳感器，所述傳感 器被i^X在測^J^h^且可^tiik^接至;5b^轉(zhuǎn)接頭，以4狄源的輸出可以被 調(diào)整。
3、 ^M，涹求l所述的室內(nèi)加ii;RW匕設(shè)備，其中光聚集設(shè)備通常被稱為輸 "學(xué)跳包括余弦型糨收器和錄散器。
4、 》4又利要求l所述的室內(nèi)加iW^匕設(shè)備，其中光波導(dǎo)器件Ait纖電纜、 光管或其它M^T裝置。
5、 ^5U'j要求2所述的室內(nèi)加i^W匕設(shè)備，其中傳感器包括控制器、孩俠 理器和ife4^L件。
6、 :H5U'j要求5所述的室內(nèi)加ii;RW匕設(shè)備，其中ifeilt L件^^t^t度計(jì)。
7、 ^5U，JJNU所述的室內(nèi)加i^(W匕設(shè)備，其中笫二光波導(dǎo)H^可辦地 聯(lián)鰣感器和M轉(zhuǎn)接頭。
8、 dM5Uij^求5所述的室內(nèi)加it;RW匕設(shè)備，其中一*經(jīng)由^^轉(zhuǎn)接頭可 鰣艦接i^L棘輸Ait學(xué)器件。
9、 ^M5U'J要求l所述的室內(nèi)加iiX^設(shè)備，其中光聚集設(shè)*近^#，并在與試樣相同;u^平面的曝光平面處接收光。
全文摘要
一種室內(nèi)加速風(fēng)化設(shè)備，其具有位于測試腔中用于將試樣安裝在曝光平面中的可轉(zhuǎn)動(dòng)支架，該設(shè)備包括被連接至支架的光聚集設(shè)備，光聚集設(shè)備被可操作地聯(lián)接至與支架軸桿同中心的光旋轉(zhuǎn)接頭。
文檔編號G01N17/00GK101109693SQ20071014645
公開日2008年1月23日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月21日
發(fā)明者丹·皮爾徹, 庫爾特·P·斯科特, 里奇·舒爾茨 申請人:阿特拉斯材料測試技術(shù)有限責(zé)任公司