科迎法稳态高准直太阳光模拟器在连续稳态光照的基础上输出高准直的平行光,并把长时间运行下的光束方向稳定性作为设计落点。设备以氙灯为光源,200–2000nm 连续能量分布,准直角度可达 ≤2.5° 半角,配合温度控制系统抑制光源与光学元件的热变形,让连续点亮数小时后的光束指向仍保持稳定。它面向光学传感器标定、精密器件检测与需要平行光的长时段测试,在整段标定周期内提供角度与强度都可对照的光照条件。标定周期内如需更换被测件,样品面的位置应能快速复装到同一处。

标定最怕的一件事,是量着量着基准自己动了。稳态高准直太阳光模拟器要解决的正是这个问题,它不只要求开机瞬间光束准直,还要求连续运行几小时之后,光束的角度与强度都停在同一位置上。这就把设计的重点从光路的一次性调整,转到长时间运行的热稳定与指向稳定上。光源点亮后持续发热,支架、灯管与光学元件的温度缓慢升高,材料受热膨胀会让光学面发生微小位移,光束指向随之出现偏移;偏移量单次很小,但在需要长时间采数的标定里会累积成可观的误差。因此本机型把温度控制与结构热稳定放在与准直光路同等重要的位置,适合光学传感器标定、精密器件检测,以及要求平行光长时间不变的长时段测试。稳态系列各档准直能力的机型,太阳光模拟器总览按档列出。
| 项目 | 参数 |
|---|---|
| 光源类型 | 氙灯(可采用 LED 阵列光源) |
| 光谱范围 | 200–2000nm 连续能量分布 |
| 色温 | 约 5600K |
| 准直角度 | ≤2.5° 半角 |
| 输出太阳光 | 700–1300W/m² 连续可调 |
| 辐照面积 | 100mm×100mm – 2600mm×2800mm(按需定制) |
| 均场技术 | 阵列式透镜组 + 双复眼透镜组合 |
| 出光方向 | 垂直向下 / 垂直向上 / 水平向左 / 水平向右 |
| 光斑等级 | 三项指标可分别按 A级 / B级 / C级 配置 |
| 温度控制 | 光源与光学元件温度控制(抑制长时间热漂移) |
| 灯泡寿命 | 标准 ≥1000 小时 |
| 安全保护 | 灯源箱开盖自动切断灯源、温度传感器与自锁系统 |
| 控制方式 | 触摸屏操作(按需选配) |
表中参数为通用口径,具体数值随配置变化;整套系列的规格比较见太阳光模拟器产品中心。
标定对光谱的要求,落在参照是否一致上。判定依旧依据 IEC 60904-9,A级 要求各波段辐照度占比的比值落在 0.75–1.25;参照谱一致,标定结果才具备可比性。氙灯 200–2000nm 连续能量分布在可见光区与太阳光谱高度相似,是长时间连续标定的合适来源。
把光束摊到工作面上之后,各点受到的辐照是否一致,用不均匀度来衡量。档位划分依据仍是最大相对偏差,A级 要求 ≤±2%,B级 ≤±5%,C级 ≤±10%。光斑不匀意味着样品面上不同位置受到的辐照不同,缓慢累积的标定过程会把这种位置差异一起记进结果。本机型以阵列式透镜组与双复眼透镜组合均场,为长时间读取提供一致的空间条件。
考察连续运行数小时乃至更长时间里光强的波动幅度,A级 要求最大相对偏差 ≤±2%。这一项是本机型的设计重心,连续运行时长越长,光源发热、电源波动与结构热变形的影响越容易显现。本机型通过温度控制与稳定供电把光强的长期波动收住,让整段标定过程处在同一光照水平上。若中途重启,前一段的采数需要重新计时。
本机型等级:以 A级 为基准档,三项按测试需求组合后确定综合等级,标定用途建议把时间不稳定性定在 A级;具体档位随光斑尺寸与配置确定。
稳态高准直对光路的要求,与只看开机瞬间的设备不一样。光束要在几小时内保持同一指向,光学平台与支撑结构的抗热变形能力就成了关键。光源点亮后温度缓慢上升,灯管、反光碗与准直镜会因受热而改变相对位置,哪怕是很小的位移,也会让近于平行的光束整体偏出一个小角度。为此光路在结构上做了热稳定处理,并在光源与光学元件附近布置温度控制,把温度波动压到较小范围;准直环节与均场环节沿用阵列式透镜组与双复眼透镜组合,在维持光束平行度的同时兼顾工作面内的均匀度。选型时若标定周期长、对角度漂移敏感,应把长时间稳定作为与准直角度同样重要的指标一并提出。温度控制的响应速度同样重要,温度在运行中缓慢爬升时,控制回路需要及时把它拉回设定区间。
长时间连续运行,把电气与安全的重点从能不能亮改成能不能一直稳住。
以上为常用选配项。以长时间标定为主要用途时,建议把辐照度监测与温度控制列为优先项,具体配置在选型阶段按需确认。
主场景是航空航天领域的光学传感器标定。太阳敏感器、光学载荷与相关探测器在装入整机之前,需要在标准平行光下核对响应、标定角度关系;这类标定往往连续多轮、跨度数小时,对光源的要求不只是准直角度小,更要在这段时间里角度与强度都不动。稳态高准直太阳光模拟器正好给出一段持续而稳定的平行光照,让多轮标定数据落在同一基准上。次场景覆盖精密器件检测与光学元件性能评价,需要平行光长时间照射、又不允许光束方向中途变化的测试,都可以放在这台设备上完成。样品面可与升降机构配合调节高度,光束方向按测试布局定制。需要在标准平行光下标定角度关系的光学器件,都可归入这类应用;被测件更换后按标记复装,可减少位置变动带来的比对误差。长时间连续标定类项目的落地情况,可参见环境光辐照系统。
围绕长时间标定配置的配套件更见用处。辐照度监测与记录模块把整段运行的光强曲线留档,便于回溯标定过程;标准探测器支架让标定前后样品位置可复装,减少位置差异带来的比对误差;若需同步采集电学参数,可加配 IV 测试软件与数字源表;气氛敏感的被测件则整合手套箱使用。温度控制模块与光源温度传感器协同,是维持长时间稳定的关键一环;长时间运行的数据建议定期导出留档,便于回溯整段标定过程。
本页不写型号,选型按四个维度落地,权重向长时间稳定倾斜。
| 维度 | 关注点 | 本机型口径 |
|---|---|---|
| 准直角 | 依测试对光束平行度的要求确定 | ≤2.5° 半角,可按需设计 |
| 等级 | 长时间标定建议把时间不稳定性定在 A级 | 综合等级可达 AAA级,标定建议时间项定 A级 |
| 辐照面积 | 按被测件最大边长加余量确定 | 100mm×100mm – 2600mm×2800mm,按需定制 |
| 辐照强度 | 与标定工况的设定值一致 | 700–1300W/m² 连续可调 |
若标定周期长,还应把温度控制与长时间稳定作为附加条件写进需求单,别只看开机时的准直数值。同时确认复核周期与自查方法,长期使用更有把握。需要按波段拼接光谱时,可对照LED光源太阳光模拟器。
Q1:连续点亮几小时后,光束方向会不会慢慢偏?
A:只要把热稳定处理好就不会明显偏移。本机型通过温度控制与结构热稳定抑制热变形,长时间运行的光束指向可保持在较小变化范围内。
Q2:长时间标定为什么选稳态光源?
A:标定要的是持续可对照的光照。稳态光源连续输出,标定过程中不用反复重开,读数能落在同一基准上;间歇出光会让中途的光强变化混进结果。这也是长时段标定普遍选择稳态光源的原因。
Q3:温度控制控制的是哪些部位?
A:主要覆盖光源与光学元件,兼顾电气柜内温度。光源与光学元件的温度稳定了,光束的指向与形状才不会随运行时间改变。
Q4:热变形是怎么影响出光角度的?
A:温度升高会让支架与光学元件发生微小膨胀与位移,反射面角度随之变化,近平行的光束因此整体偏出一个小角度,长时间累积后影响放大。结构热稳定与温度控制的作用,就是把这段位移尽量压小。
Q5:连续开机一整天,需要中途停机散热吗?
A:不需要。设备配风扇断电延时,关机后散热系统继续运转带走余热;连续运行期间散热冷却系统持续工作,无需人工留守。
Q6:稳态指的是光强不变,还是光束方向也不变?
A:两者都要稳。稳态首先指光强连续且随时间波动小;高准直机型在此之上还要求长时间运行中光束指向稳定,这对标定尤为重要。两项都稳,多轮标定数据才有共同基准。
Q7:光学传感器标定对光源有哪几项要求?
A:主要是准直角度、光谱匹配度与长时间稳定性三项。光谱决定量值参照,准直角度决定入射条件,长时间稳定性决定多轮数据能否落在同一基准。
Q8:标定时间是不是越长越好?
A:不是。时间按标定方案设定即可,关键在整段时间内角度与强度都稳。时间过长而稳定性不足,反而会引入累积漂移,让结果更难判读。
准直度与稳定性的权衡,可延伸阅读超高准直太阳光模拟器。
长时间稳定是标出来、也交出来的。设备按公司统一的八环节生产流程制造,从设计、采购与来料检验,到装配调试与性能校正,逐环节留痕;出厂前完成第三方校准并随附校准报告,制造环节同样执行 ISO9001:2015 质量管理体系。交付时结合标定用途核对光束指向与准直角度的复核方法,便于后续定期自查。售后提供 24 小时技术支持与 12 小时响应,质保期内完整售后,质保期外有偿全流程上门,并覆盖全生命周期保养维护。选型与配置确认,可联系科迎法。
稳态高准直太阳光模拟器的同类应用可参考光学传感器标定、精密器件检测与光学元件性能评价等。若标定对光束平行度要求很高、单轮运行时间较短,可看高准直均匀太阳光模拟器;需要连续稳态光照、对面内均匀度更敏感的场合,见氙灯稳态太阳光模拟器;整机规格横向比较见太阳光模拟器整机参数对比。