车辆性能试验用简易太阳模拟器的研制

对于XHA1000氙灯，如图1所示。全长L=200mm，安装长L0=175mm，光中心高度H=78mm，极间距离d=5.0mm。

1.1.2 电路配件（变压器、触发器和高压线）

氙灯电路装配图如图2所示。氙灯灯管内充有5～8 个大气压的氙气， 阴阳电极间有5mm的距离。因此简单地把电源接在两极上不能使氙灯点燃。为了使氙灯点燃，必须使用能产生高频高压的触发器。

氙灯的正负极分别通过导电铁片接出，其正极应与电源的正极相连。把氙灯两头固定于灯具内支架的两端的导电铁片，铁片通过陶瓷与内支架绝缘。

工作时线路最大电流达40～50A，且必须承受高压（氙灯起辉电压达20～30kV），因此本实验线路采用单枝多股高压线（7股铜线，横截面积10mm2）连接。实验氙灯使用风冷方式进行冷却，经试验使用风速达到7～9 m/s以上的CPU风扇即可满足冷却要求。

图2 氙灯装配示意图

1.2 平行光设备选择

1.2.1 方案选择

方案一：基于光的透射理论，利用凸透镜制作平行光源，如图3（a）所示；方案二：基于光的球面镜反射理论，利用凸形球面镜制作平行光源，如图3（b）所示。两者的优缺点比较：前者简易，但是透镜直径受限；后者发射镜工艺要求较高。最终选择方案一。

1.2.2 光学配件

如图4所示，包括直径φ10mm透镜，上下可调透镜支架（调焦距），铝质可伸缩灯杯。

图4 氙灯系统光学部分

1.3 支架

光学配件都固定在空心铝材上，为了实现太阳模拟器与传感器同步运行，制作了“U”形支撑架，固定在导轨上（同时联接传感器和太阳模拟器）。支撑架要求重心低，轻便但又能承受光学配件，有一定惯性保证运动的时候，模拟器不会晃动得太厉害。

2 试验与分析

太阳模拟器平行度和能量实验试验目的和意义：验证简易太阳模拟器静态的性能，检验输出的光的平行性和均匀性。

图5 氙灯试验示意图

试验方法和步骤：如图5所示，在焦距h一定的情况下，在不同高度下，5个位置下（均匀分布如图6所示），分布标准黑体模拟挡片（大小为9cm2的正方形砂纸），其中，h1为透镜与挡片所在面的距离，h2为挡片所在面与传感器之间的距离，透镜到传感器之间的距离H=h1+h2。一方面，测量挡片的投影面积；另一方面测量同一高度、位置下，有挡片和没挡片两种情况的能量变化。

2.1 挡片阴影面积D测量

1）H不变（97.5cm），h2变化（h 2=10～90cm，高度每10cm递增，共9个位置，5个位置下（均匀分布标准挡片）的测量。

利用SPSS进行双因素（位置、高度）方差分析，讨论两因素（位置5个水平，高度9个水平）对面积的影响是否显著。结果表明：因素A位置的显著值sig.=0.122>0.05，故可以认为不同位置之间的面积没有显著差异；因素B高度的显著值sig.= 0.635>0.05，故可以认为不同高度之间的面积没有显著差异。