星光模拟均匀光源系统

图1 无人机RGB CMOS 摄像头无人机 (UAV) 使用 RGB CMOS 摄像头为其驾驶员提供视野，并为其人工智能 (AI) 计算机导航系统提供导航。在大多数情况下，这些摄像头必须“足够好”，驾驶员才能在合理的距离内看到并识别现实生活中的物体。在战术应用和越来越多的自主应用中，RGB 摄像头的连续数据流不仅用于导航，还用作任务期间周围活动的时间记录。这些时间序列视频对于识别场景中的活动非常有用，这些活动为关键决策提供背景和历史记录。图2 UAV（无人机）例如，无人机可以长时间（数小时）观察一个特定区域，并随着时间的推移“看到”人类正在重复进行的活动，这些活动可能意味着监视、行为模式或潜在危险的战术情况。摄像机可以在其分辨率范围内提供很好的缺席或存在记录，但现在，在许多情况下，观察到的场景的颜色和真实渲染成为了主要细节。汽车的真实颜色是什么？衬衫的真实颜色是什么？可能会影响是否找到正确目标的关键细节。持续长时间（8 小时以上）飞行意味着摄像机观察所处的光照条件不是恒定的，因为日光光谱会发生变化，天气条件也可能会改变光照条件。目前，这些RGB相机使用基本的方法(IQPC #)进行测试，该方法是为手机使用设计的，在实际使用条件下，无法呈现真实颜色。为此需要一种更好的方法来测试和验证这些摄像机的显色性，以提高任务视频的保真度并促进更好的决策能力。图3 摄像机商业挑战客户目前正在使用由氙灯照射的 Macbeth ColorChecker 进行辐射颜色校准，如下所示。图4 标准色卡这大致模拟了“日光”照明条件 - 或 D65 (6500K)。该方案无法将较低或较高的色温（黎明、黄昏、阴天）或人造照明条件（路灯、前灯、建筑照明）考虑在内。 较好的解决方案是使用光谱可调积分球光源在实际光谱下照亮这些标准色卡，以验证真实环境条件下的相机性能。具体来说，客户想要在所有相关条件下对这些标准图卡的反射颜色进行光谱测量，然后对相机模拟每一种测量到的颜色。阴天、万里无云的天空、一天中的时间（黎明、黄昏）演变以及各种人为光源，只是测量标准图卡颜色时积分球均匀光源模拟的一部分。图5 标准色卡不同颜色光谱反射率对于客户来说，关键的颜色是Macbeth的颜色红色，绿色，蓝色，青色，黄色，品红，紫色，橙色。我们需要一种具有通用性的仪器来“学习”任何颜色，并快速复制这些光谱，并以绝对校准的x,y色度坐标球作为完整测试的连接点。这位顾客一直认为积分球实际上只能用来做一件事。Labsphere （蓝菲光学）的解决方案图6 蓝菲光学Labsphere积分球均匀光源通过直接控制单个表面的光谱和强度，Labsphere（蓝菲光学） 的 CCS 积分球均匀光源（现升级为Spctra-FT 光谱可调积分球均匀光源）具有许多优势。图7 蓝菲光学积分球均匀光源界面图标准积分球光源系统采用16通道， 光谱“拟合”的改进或光谱范围的增加，可以通过具有更多通道的光引擎来实现。 定制系统采用 24 通道光引擎，并通过选择光源优化所需光谱。 客户只需提供在相关照明下测得的反射光谱。CCS 提供了一个mathematical solver，可以将系统光谱通道拟合为与测量的色谱最接近的光谱和幅度匹配。 解决后，可以非常准确地保存和访问新的测试光谱。 光谱可以在不到一秒的时间内切换，从而能够在宽范围颜色和条件下进行快速测试。优点用于战术和制导摄像机的真实颜色、真实光谱、真实条件验证模拟光谱的准确 x、y、渲染值光谱引擎变化可涵盖可见光谱、400-900nm 或以上光谱solver可在几分钟内导入和创建光谱。热稳定和直流电流稳定的 LED 技术，可提供数千小时的绝对校准操作紧凑外形，便于生产或研发易于对系统进行编程以直接或远程控制光谱之间切换速度快，稳定性1 秒

1、背景介绍 近年来，随着工业4.0及人工智能的发展，越来越多的自动化设备被广泛应用于生产过程中。工业4.0离不开智能制造，我国在2015年提出的“中国制造2025”宏伟计划中，第一项战略对策就是“推行数字化网络化智能化制造”，而智能制造中，最核心的一环就是机器视觉。机器视觉是指通过机器来模拟人眼的功能，对客观事物进行信息提取，处理和分析，最终实现检测和判断，最终交给计算机进行控制。中国是机器视觉产业发展最为迅速的国家，目前已经在工业，航天，医疗，交通，科研等诸多行业进行了广泛的应用。图1 机器视觉代替人眼二、目前机器视觉存在问题 典型的工业机器视觉系统包括：光源，镜头，相机，图像采集卡，软件，监视器，输入/输出等。对于光学检测来说，机器视觉系统的性能主要取决于系统中光学相关部件，比如光源，镜头，相机等的性能。此外，光学检测要求的精度一般都较高，但是大多数相机在出厂时，并没有专门针对光学检测应用进行专门校准，往往会导致机器视觉系统的精度达不到要求，结果会出现误差。 比方说，如果将刚出厂的工业相机对着一个均匀照明的发光面进行拍照，拍摄出的图像四个角往往会出现暗区，这主要是由于相机镜头的余弦响应造成的。此外，由于相机传感器（CCD/CMOS）的非均匀性，也会导致对均匀光场成像的时候，图像的亮暗，颜色不均匀，如下图所示。以上这些因素，都会导致在一些精密的光学检测（比如平板显示检测）时，检测结果和真实情况出现较大偏差。图2 校准前相机平场响应 除此之外，相机对于不同亮度的线性响应也不同。由于相机输出的信号是灰度值，并不具有真实的物理意义。因此，在做光学检测（比如说亮度检测时），需要对相机进行线性度和亮度标定，建立起相机灰度信号和真实亮度的关系曲线。三、工业相机校准解决方案 为了解决以上机器视觉系统中存在的问题，提高机器视觉系统，尤其是AOI等光学检测系统的精度，欧洲机器视觉协会EMVA提出了《EMVA1288：成像传感器和相机性能表征标准》，其中介绍了如何对成像传感器及相机的空间不均匀度，灵敏度，线性度和噪声等一些列指标进行表征和校准的办法。其中明确写到：“最好的均匀光源是积分球均匀光源”，且推荐“光源的均匀性要大于97%”。图3 蓝菲光学相机平场校正方法 用户在使用时，只需要相机对准均匀光源的开口，拍摄一张图像，再经过算法进行计算，就可以对相机的均匀性进行校正，这一过程称为平场校正。经过均匀光源校准后，相机的均匀性可以显著提高。如下图所示，为一个工业相机经过积分球均匀光源校正前后相机的均匀性测试结果。从图中可以很明显看出，校正前相机的均匀性较差，中心场的响应优于周边的响应。校正后相机平面内的响应一致。相机校正前 相机校正后图4 工业相机经过蓝菲光学LED 积分球均匀光源系统平场校正前后对比 四、完美的积分球面光源 工业相机的精度决定了机器视觉系统的检测精度，校准光源的均匀性决定了工业相机的精度。越是均匀的积分球光源，经过其校准后得到的相机均匀性越高。根据积分球的原理，入射到积分球的光在积分球内部进行多次反射，最终在输出端口得到亮度，色度都完全均匀的面光源。积分球的出光口均匀性主要取决于以下几个方面：1.积分球内壁材料的反射特性。材料的反射特性可以分为朗伯反射，镜面反射和混合反射。由积分球原理可知，积分球内壁材料反射特性越接近朗伯特性，其开口处均匀性越高。此外，当入射光是宽谱光时（比如白光），材料的光谱反射一致性决定了开口处的色度均匀性，材料的光谱反射率越一致，也就是对各个波长的反射率越一致，开口处的色度越均匀。2.积分球的设计。如何设计积分球的尺寸，入射光的位置，挡板的位置和方向，都会影响积分球开口的均匀性。 蓝菲光学积分球均匀光源Spectra-CT提供了一种超均匀，高动态范围，亮度/色温均可精细调节的面光源。该积分球光源采用蓝菲光学独有的高反射率完美朗伯反射材料Spectraflect® ，基于蓝菲光学40余年的光学系统开发经验，精细的积分球结构设计，是机器视觉相机校准的完美解决方案。其主要具有以下特点：出光面超级均匀，均匀性大于99.5%系统输出稳定性高，稳定性达0.1%亮度线性可调节，可实现从微弱光0.1cd/m2至25000cd/m2的亮度输出色温动态可调节，可实现从低色温2700K到高色温7500K的输出自带亮度监控，实时观测亮度输出情况软件实现光源和探测器的全部控制，界面简单易用，可提供控制指令供二次开发。系统还可定制各类色温，亮度，单色光，大视场角等不同参数的光源图5 蓝菲光学LED 均匀光源系统（Spectra-CT）及开口处光斑亮度分布 Spectra-CT LED积分球均匀光源是均匀性较高的面光源，其卓越的性能可以满足EMVA1288要求的相机均匀度，线性度，信噪比，动态范围等诸多参数测试。是从研发到生产，各类工业相机的理想校准光源。

某研究所需要一套能在高色温下输出高亮度的均匀光源。输出将通过准直器发送，以模拟太阳光进行某些测试程序。该系统将与其他单元一起在光学平台上使用，从而要求设备紧凑。蓝菲光学的标准HELIOS系统可满足客户对光谱输出和均匀性的要求。为了使系统能够与光学平台匹配紧凑，需要对产品进行设计更新，产品特点：大功率氙灯光源，在6,000K时亮度输出在100,000 lux以上具有可在3,000K下输出50,000 lux的QTH光源每个灯都装有可变衰减器，可连续调节带有自动快门的光谱仪带有快门和滤光片轮的硅探测器，包括光度学和900 nm带通滤光片定制的泡沫开口端盖可连接到其他光学元件，而不会损失光或污损设备标准的HELIOS（蓝菲光学）尺寸为14 x 28 x 23英寸，但是客户需要更紧凑的配置。 Labsphere（蓝菲光学）能够重新排列组件，使所有组件都能放在17 x 18 x 28英寸的框架中。尽管比标准的HELIOS系统小很多，该系统仍能满足亮度和极高的均匀性要求，从而保证测量的准确性和可靠性。特点结构紧凑，客户能够将Labsphere（蓝菲光学）的系统集成到他们的测试配置中；后半球没有开口孔，在积分球的背面创建了一个宽阔的无缝区域，以实现完美的均匀性；泡沫开口端盖使客户可以轻松地将准直仪连接到积分球上，而不会影响其数据的准确性；宽光谱控制和可用性，可通过Labsphere（蓝菲光学）的HELIOSense软件轻松调整光谱辐射度，色温和波长分布；精确可调的光源使用户可以在任何光照水平下（高达太阳光直射水平）进行测试。同时使用卤钨灯和氙灯时的光源均匀性光谱均匀性均匀性99.07%非均匀性偏差0.25%角度均匀性y均匀性97.93%非均匀性偏差0.44%灯信息安装灯泡色温(K) 照度(lux) 只有卤钨灯305041,790只有氙灯6372160,000同时安装两个灯5335205,000

技术介绍：目前市场上有多种灯源，这些灯源只一般提供复色光，不能根据用户的实际应用提供单一或是较短波段范围的光，因此可调光源也就孕育而生。光源经过不同特点的分光器件（一般为单色仪），输出或是高分辨高窄线宽光，或是高能量的复色光，从而可以在不同的应用场景中使用。产品应用：均匀光源是可调光源一个重要分支，一般可用于探测器如（CCD，CMOS）的响应均匀性测试等光电领域测试。CCD像素非均匀性测试：CCD芯片是由多个像素组成。在CCD制造过程中，因为硅基材料本身质量，以及生产工艺等因素，即使在同一个采集参数下（曝光时间，读出速率等），各像素的暗电流，量子效率还是会有细微的差别。在一些大面阵相机使用的场景，如天文观测，需要在CCD相机使用前对感光芯片的各像元的响应非均匀性做统一的测试。 均匀光源是该测试中的重要环节，光源的均匀性和稳定性都会影响到测试的准确性。 图1：CCD芯片非均匀性测量流程图，内含TLS（可调光源）和积分球如上图所示灯源经光谱仪分光后由积分球输出成为均匀光源，然后照射待测CCD相机进行测试。根据测试响应波段的要求，一般灯源可以选用卤素灯作为光源，用光功率计放置于积分球出口，测量光源在不同电流时的能量输出。经过长时间开启后，（一般30分钟以上），再次测量输出能量数值。经过对比，得到一个电流最佳值使得灯源在长时间工作后仍可保持1%以内的稳定性。光源均匀性测试可以用光功率计在XY电移台上以一定间隔（如1cm），在CCD测试位置获得光源照射到CCD面上的不同位置的照射强度均匀程度。在光源的强度稳定性和均匀性符合测试指标后，接下来可以进行CCD非均匀性测试。分别在挡光和不挡光状态下获得相机在同一AD等参数的情况下图像数据。然后在逐一针对不同曝光时间分析像素点的数值输出。最后得到对CCD芯片的响应均匀性测试，并重新建构测试芯片的暗电流和光电流的分布情况。 图2：卓立汉光推出的基于可调光源的均匀光源系统卓立汉光经过多年的研发，针对不同的光源需求，推出基于不同光源和单色仪的可调光源系统（TLS系列光源） 图3：不同灯源组合灯源加320mm焦距谱仪组合TLS光源灯源不稳定性输出范围氙灯（75W、150W）1%200-2000nm氙灯（300W、500W）10%200-2000nmEQ光源1%200-2000nm溴钨灯（150W、250W）1%350-2500nm40W红外光源1%1.1-12um 灯源加200mm焦距谱仪组合TLS光源灯源不稳定性输出范围氙灯（75W、150W）1%200-1000nm氙灯（300W、500W）10%200-1000nmEQ光源1%200-1000nm溴钨灯（150W、250W）1%350-2500nm40W红外光源1%1.1-8um 引用文献：1， Liang Shaolin, Wang Yongmei, Mao Jinghua, Jia Nan, Shi Entao,Infrared and Laser Engineering, 0417004, 48（2019）2， EMVA Standard 1288,Standard for Characterization of Image Sensors and Cameras，2021Wang Shushu, Ping Yiding, Men Jinrui, Zhang Chen, Zhao Changyin，Proc. SPIE 11525, SPIE Future Sensing Technologies, 115252I (2020)

LED积分球均匀光源（LED-USS） 蓝菲光学LED-USS积分球光源提供了一种超均匀，高动态范围，亮度/色温均可精细调节的面光源。该积分球光源基于蓝菲光学40年的光学系统开发经验，独有的高反射率漫反射材料，巧妙的积分球结构设计，是行业内研发测试，质量检查，生产测试的理想解决方案。图1. 通过积分球对相机校正 近年来，随着机器视觉系统的快速发展，越来越多的产线上采用基于工业相机的系统进行快速测量，引导，检测和目标识别。其中一个主要的应用是平板显示检测系统，尤其是OLED面板在消费电子的大规模使用后，对机器视觉系统提出了更高的要求。一个高精度的机器视觉系统需要高性能的光源进行校正。 LED-USS提供了满足国际相机性能测试标准EMVA-1288所需的高性能光源，能够对工业相机进行平场矫正，线性度校正，暗噪声评估等。图2. 积分球开口亮度示意图 该积分球使用蓝菲光学独有的Spectraflect® 材料，具有以下两个特点：1. 对紫外-可见-红外波段具有超高的光谱反射率，可以实现各类光谱的高流明输出。2. 近乎完美的朗伯反射特性，保证入射光在积分球内壁任何一处均匀分布。 基于以上特性，再结合蓝菲光学特殊的积分球结构设计，可以实现开口处超均匀的输出。 图3. 开口处均匀性测试结果 通过内部自带的散热装置，系统的光输出能够保证很好的稳定性。此外，通过自带高精度的亮度监控器，可以实时观测亮度输出情况。图4. LED-USS亮度输出稳定性（10分钟） LED-USS还提供易用的操作软件，能够便利的设定，调整，输出不同等级的亮度，色温。并能够实时监控系统的各项指标。图5. 控制软件界面系统特点出光面大且超级均匀系统输出稳定性高亮度可调节，可实现从微弱光到高亮度线性输出色温动态可调节自带亮度监控，实时观测亮度输出情况软件提供SDK，可与其他设备联合开发可定制大视场均匀光源可定制从紫外到红外范围内单一或多个波长的均匀光源可定制光谱仪监控光谱输出情况应用领域主要应用于各类相机的平场校正，线性度校正，暗噪声校正，动态范围校正等EMVA1288相关参数校正，在很多行业有广泛应用：平板显示检测相机校正大视场相机，360°全景相机校正各类车载摄像头校正红外相机校正成像式亮度计/色度计校正手机等各类消费电子摄像头校正规格参数 产品型号 LED-USS-030 LED-USS-050料号LCA-00283-000LCA-00284-000积分球尺寸(cm)3050开口尺寸(cm)1020积分球材料Spectraflect® Spectraflect® 亮度范围(cd/m2)*0.5~250000.1~5000亮度均匀性**99%99%调节步数5×1045×104色温范围(K)2800~75002800~7500色温均匀性±15K±15K短期稳定性±0.1%±0.1%预热时间30s30s系统监控硅探测器硅探测器控制软件 自带 自带系统尺寸(mm)510×330×490730×570×720系统重量(kg)2052外接电源100~240VAC 50/60Hz100~240VAC 50/60Hz可定制积分球尺寸/大视场/各类单波长光源/光谱仪/软件开发SDK * 亮度范围指的是某些特定色温下系统能够达到的动态范围 **亮度均匀性指的是基于NIST CoV(Coefficient of Variation)计算公式计算得到 创新点：LED-USS是目前世界均匀性最高的面光源，其卓越的性能可以满足EMVA1288要求的相机均匀度，线性度，信噪比，动态范围等诸多参数测试。是从研发到生产，各类工业相机的理想校准光源。 • 出光面超级均匀，均匀性大于99.5% • 系统输出稳定性高，稳定性达0.1% • 亮度线性可调节，可实现从微弱光0.1cd/m2至25000cd/m2的亮度输出 • 色温动态可调节，可实现从低色温2700K到高色温7500K的输出 • 自带亮度监控，实时观测亮度输出情况 • 软件实现光源和探测器的全部控制，界面简单易用，可提供控制指令供二次开发。 • 系统还可定制各类色温，亮度，单色光，大视场角等不同参数的光源 LED积分球均匀光源（LED-USS）

测试VR传感器需要红、绿、蓝 (RGB) 光源。图1 VR工作室的男孩该仪器需要满足：光谱输入可控制，具有非常高的亮度水平且5cm² 开口端具有很高的均匀性。该均匀光源还必须适合特定的、空间有限的工作空间。客户要求Labsphere（蓝菲光学）设计和开发一种红、绿、蓝 (RGB) 积分球均匀面光源。亮度分布要求至少由 30% 的红色（150,000 尼特）、60% 的绿色（300,000 尼特）和 10% 的蓝色（50,000 尼特）组成。总而言之，在可见光谱区域内亮度 500,000 尼特。在正常查看光栅图和离轴 ±30° 的 5cm 亮度开口端上必须有 98% 或更高的亮度均匀性。该解决方案需要有一个带有 NIST 可溯源校准的嵌入式人眼视觉探测器，以监测开口端的亮度。客户要求结构紧凑，且开口上方和周围的严格垂直限制。图2 蓝菲光学高亮RGB积分球光源结构图Labsphere （蓝菲光学）的解决方案该RGB 积分球均匀光源设计核心是对开口端的亮度级别的满足。物理结构设计需保证结构紧凑的基础上，同时满足发光开口端亮度均匀性要求。图3 RGB积分球光源3D图为了提供强光输出亮度级别，Labsphere 采用内部为高反射漫反射材料 Spectralon® （99% 的可见光反射率）的小型积分球。光引擎采用Labsphere 设计的 RGB LED 阵列集群。光引擎接口允许其自身与积分球之间的有效耦合。积分球内部包含光引擎、光孔径和光电探测器开口孔径，以监测系统高动态范围内的亮度。光引擎配备了 100W 热电冷却器，以补偿光引擎产生的热量并保持稳定性和可重复性。校准是在 Labsphere（蓝菲光学）先进的辐射测量/光度测量实验室中进行的，校准结果可溯源至 NIST。均匀性映射采用机器人控制自动化的高分辨率成像色度计进行采集的。图4 RGB积分球光源开口处光源输出图5 光谱图规格参数Red Luminance：210k nits Green Luminance： 260knits Blue Luminance：86k nits Normal Uniformity：98% Angular Uniformity： 99%

上海2010年7月14日电 /美通社亚洲/ -- 中国科学院下属某研究机构于近期和英国豪迈集团(HALMA)子公司 -- 美国蓝菲光学(Labsphere) -- 签署合同，采购了目前国内最大、最复杂和最精密的一套2米直径的均匀光源系统。 　　 　　由于该研究所使用这个均匀光源系统的目的是为其空间相机做定标和校准，所以要求光源系统具有极高的均匀性和稳定度，并要求供应商可以提供以往的成功案例和数据来证明。凭借其国内外技术专家的努力，以及借鉴其在欧美的成功经验，蓝菲光学(Labsphere)拿出了一套很有说服力的设计方案，不仅满足甚至超过了该研究所的实际需求。 　　这个项目的成功，确立了蓝菲光学(Labsphere)在国内乃至世界均匀光源领域的绝对领先地位，也展现了该公司对于大型系统设计的创造力和把握程度。该项目也是迄今为止蓝菲光学(Labsphere)在中国获得的最大订单之一。 　　该项目的负责人赵先生说，“Labsphere团队凭借其耐心的讲解、高效率的沟通和高超的技术设计能力证明了Labsphere是世界上顶尖的均匀光源系统供应商。我们对他们的能力绝对有信心。” 欲了解更多，点击进入该公司展位

用于校准摄像机和传感器的超均匀，高动态范围，亮度/ CCT可调的面均匀光源。本产品是专门为大视场摄像头平场校正设计的均匀可调球形光源。本款产品经过特殊设计，被测摄像头可以安装在专用的夹具上，在出光口处向积分球内部拍摄。蓝菲光学目前可以为高达 220 度视场角的大视场摄像头提供平场校正和白平衡校正。本系统配软件简单易操作，能够便利的设定，调整，输出不同等级的亮度、色温，并能够实时监控系统的各项指标。对于高级应用程序，例如多系统集成，可以使用软件API。Spectra-CT是研发和制造应用中相机和传感器校准的理想均匀光源。特征出光面大且超级均匀；高动态亮度输出范围；准确，快速的LED控制，以实现预设的CCT和亮度；自带亮度监控，实时观测亮度输出情况；软件便于操作；应用主要应用于各类相机的平场校正，线性度校正，暗噪声校正，动态范围校正等EMVA1288相关参数校正，在很多行业有广泛应用：平板显示检测相机校正大视场相机，360°全景相机校正各类车载摄像头校正红外相机校正成像式亮度计/色度计校正手机等各类消费电子摄像头和环境光传感器校正软件软件界面光源可编程驱动电流用户可选亮度等级用户在2800K-7500K间CCT可选RGB光源可选显示光源驱动电流设置亮度光源亮度设置CCT亮度监控增益和控制亮度输出稳定性（500cd/m2时10min）规格参数

背景图1 卫星遥感在制造用于卫星和望远镜的传感器的过程中，最重要的步骤之一是表征传感器的辐射性能，并建立到达传感器的光与传感器的数值输出之间的关系。 某国家航天局需要一套积分球均匀光源系统，用于在大型传感器的开发中进行校准测试。 开口尺寸需要1.5 米才能使发光面完全覆盖整个设备。另外还要求控制外部温度，确保可靠的长期使用。图2 成像传感器Labsphere（蓝菲光学）解决方案图3 蓝菲光学研发的大孔径积分球均匀光源图4 最大的辐亮度为此开发的系统需要大的积分球，获得超大开口端和总共 37 个灯以实现测试所需的均匀性和光谱辐射。Labsphere（蓝菲光学） 善于定制产品的开发，该系统具有以下独特功能：通过两个侧面安装的电动活塞自动调节高度；稳定性好，具有调平千斤顶工业脚轮；包含软件和硬件的完全集成的计算机系统；可控制灯产生的热量：开口周围的定制散热器，用于吸收大部分热量开口处的手动百叶窗，用于保护用户和设备免受测试后过热的影响后半球隔热罩，防止意外伤害三个温度探头来监测积分球内部的热量三个外部鼓风机连接到积分球周围的通风口具有带宽和 FOV 滤光片的可拆卸硅探测器；具有热电冷却功能的可拆卸 InGaAs 探测器；更新了具有附加功能的 HELIOSense 软件。特点先进的热重定向系统，可防止组件和材料损坏并保护用户免受意外伤害；高度可调和开口端缩孔器，可以灵活地对各种不同的传感器系统进行测试；具有针对客户应用程序优化的软件，最大限度地提高效率和可用性；可控制和获得宽光谱，通过 Labsphere（蓝菲光学） 的 HELIOSense 软件微调光谱辐射、色温和波长分布；满足所有光谱要求， 97% 以上的均匀性提供覆盖可见光和红外带内辐射度；照度 (lux)176,737光谱辐射度(W/m2-sr)1,605面均匀性 (100% Power)97.32%面均匀性(10% Power)95.08%角度均匀性 (±10°)99.5%角度均匀性 (±45°)99.2%短期(5s) 稳定性99.995%长期(30s) 稳定性99.994%硅探测器非线性度0.42%InGaAs 探测器非线性度0.37%最高外部温度39.5°C总灯功率17,680W

随着可再生能源的快速发展,太阳能光伏产业正在蓬勃成长。为了测试太阳能电池的发电效率,需要使用太阳光模拟器进行室内模拟。LED光源由于具备节能、寿命长等优点,已成为太阳光模拟器的主流灯源之一。但在应用时,LED灯源也存在一些缺点和限制。本文将讨论LED太阳光模拟器在测试钙钛矿太阳能电池时的优劣分析。什么是LED?LED (Light Emitting Diode) 是一种二极管照明装置,它能把电能转换成光能。是由一个半导体材料制成的,当电流流过时可发出光。所发之光的颜色可以是红、黄、绿、蓝或白色,是根据不同的半导体材料而定。优点包括高效率、长寿命、节能省电、可调光、快速发亮,绿色环保。因此,LED已经广泛应用于各种照明、显示器和通信系统等领域。LED (Light Emitting Diode) 光源本身拥有许多优点,其中相当著名的特点如下:高效率:转换能效高,目前研发上可以转换85% 的电能为光能。寿命长:寿命非常长,在结温保持在25度的条件下,通常可以达到10,000 小时以上。节能省电:比传统灯具更省电,能减少80% 的能源消耗。可调光:LED 光源可以调节亮度,可以根据环境需求适当调整。快速发亮:点亮速度非常快,在开关时不需要等待时间。环保:LED 产品不含有毒物质,不会对环境造成危害。将LED作为太阳光模拟器灯源又有什么优点?根据LED灯源的特性,太阳光模拟器制造商通常会强调使用LED灯作为太阳光模拟器灯源有下列7点优势:色温可调:可以根据不同的需求,调整色温,用以模拟不同的日照情况。可控性高:可以根据不同的模拟需求,进行亮度和色温的调整。省电:耗电比传统的灯具灯源更低。环保:LED灯源不含有毒物质,对环境无害。寿命较长:LED光源的宣称寿命非常长,可以标榜可达10,000 小时以上,但前提是结温(Junction Temperature)恒定在25°C的条件下应用广泛:可用于各种植物照明、人工智能研究、光学研究、生物研究、摄影棚照明等领域可以模拟多种天气状态,如晴天,阴天等。但LED灯真的这么好吗?长效寿命的定义与迷思LED寿命是指在特定温度条件与特定电流条件下,维持发光亮度至少70%时间的时间。其计算方式是以发光二极管的发光亮度衰减到剩原始亮度的70%,所需经历的时间为作为衡量标准,然而测试实验通常用多个灯泡为一组的实验中进行,当同组平均一半以上数量的LED灯光亮度衰减到70%的时候,其平均时间就是该LED灯泡群体的平均寿命,但寿命长度实验通常是在特定安排的理想使用环境条件下所量测评估的,例如必须控制温度、电流、环境等。常见的控制条件有在结温(Junction Temperature) 25°C下,2 mA特定电流条件下,进行发光强度与时间的寿命监控等等。换言之,一旦使用的环境条件不符该LED灯在实验室量测标准条件,将会大幅影响寿命。用LED作为光伏用太阳模拟器灯源不好吗?实际缺点与潜在问题理论上,更高的驱动电流会增加光输出。但伴随而来的是会增加耗损功率且在最终造成光输出和效率的损失。此外,较高的温度也会导致LED 的正向电压降低,从而使恒流源的耗损功率更高。因此同样地,LED 的主波长、光输出和正向电压相互影响,如下方所列。 (参考资料: NEWARK )光输出与电参数和热参数之间的关系电、热、光,三种要素均会影响LED 的输出特性。图2.解释了光输出与电参数和热参数之间的关联。容易热衰竭的LED灯--光输出随温度升高而降低据文献指出,AlInGaP 四元LED 对热相当敏感,我们可以从实验中了解,白光 LED 的光通量要保持80%,其结温就必须保持在 100°C 以下。而在琥珀色的LED,输出光通量也明显随着结温的升高而急剧下降。上图为结温与光通量的关系。容易随着温度变脸的LED灯----主波长(颜色变化)随温度变化TJ 增加波长或颜色会偏移,LED的主波长取决于结温,我们可以在下列附表中看到依颜色划分的1瓦高亮度的典型值,表中可很明显发现,琥珀色是相当敏感的,因为它会移动 0.09nm/°C。所以我们假设室内照明的环境情境,室温范围为10 至 40 摄氏度,那么在 30 摄氏度的温度范围内,琥珀色的主波长偏移为2.7 纳米 (40 - 10 * 0.09)。场面越热,LED越Down----正向电压随温度降低使用LED的研究人员不能不知道,当温度升高时,VF 降低 2mV/°C,虽然 LED 串联连接时,因为它驱动恒流,所以VF 变化应该不是一个严重的问题。但是如果LED是并联,VF就会随着温度升高而下降,导致电流增加。随着电流增加,TJ 就随之继续增加,导致 VF 更进一步下降,不断交互影响,直至达到平衡。反之,随着低温 VF 增加,就导致电流下降,这可能使得在恒压操作LED灯的环境下难以获得所需的固定光度。热到不想动的LED----寿命随温度降低LED 的可靠性是结温的直接函数,较高的结温往往会缩短LED 的使用寿命。而IES LM-80-08 是一项标准,规范了LED 制造商和照明制造商如何测试LED 组件,用以确定其随时间推移变化的发光性能。而LED 的 L70 寿命就是定义了LED 输出流明在25°C条件下,从100% 降低到70% 所经历的时间(如下图)。LM-80-08 报告用于预测各种温度和驱动电流操作环境下的LED 流明维持率。下图解释了L70寿命与结温之间的关系。据观察,LED 寿命随着结温的升高而降低,在85°C下,LED 寿命均小于1200小时。(参考资料: MDPI)The attained total radiant flux maintenance results of the mid-power blue LEDs, sorted by case temperature and forward current.LM-80-08 报告:中功率蓝色 LED在各外壳温度与正向电流下的LED 流明维持率。(参考资料: MDPI)

【科学背景】随着纳米技术的迅猛发展，纳米材料在各种高性能器件中的应用引起了广泛关注。纳米尺度结构可以产生极端应变，从而实现前所未有的材料特性，例如定制的电子带隙、提高的超导温度和增强的电催化活性。通过应变工程对材料的物理化学性质进行调控已成为一个重要的研究方向。然而，尽管对均匀应变对热流影响的研究已有不少进展，非均匀应变的影响却由于界面和缺陷的共存而未得到充分研究和理解。应变工程是通过机械变形引入应力，从而调节材料的电子、光学和热学等性质的重要方法。在均匀应变条件下，材料的性质变化相对容易预测和控制。然而，实际应用中，材料通常处于非均匀应变状态，这种应变状态下的材料特性却复杂得多，尤其是在热传导方面，非均匀应变的影响尚未被系统地研究和理解。这一知识空白阻碍了高性能纳米器件的设计与优化，因为热管理是提高器件效率和寿命的关键瓶颈。为了探索非均匀应变对热传导的影响，北京大学的杨林&杜进隆&高鹏团队联合提出了一种通过弯曲单个硅纳米带（SiNRs）来引入非均匀应变的新方法，并测量了其热传导性能。硅纳米带是一种重要的半导体材料，在纳米电子学和光电子学中具有广泛的应用前景。通过在定制的微设备上弯曲单个硅纳米带，引入了精确控制的应变梯度，同时使用电子能量损失光谱（EELS）在扫描透射电子显微镜（STEM）中以亚纳米分辨率表征局部振动光谱。结果显示，应变梯度为每纳米0.112%时，硅纳米带的热导率显著降低34&thinsp ±&thinsp 5%，这与均匀应变下几乎恒定的热导率形成鲜明对比。通过直接测量局部声子模式并将其与纳米级应变梯度相关联，研究揭示了弯曲引起的晶格应变梯度显著改变了振动状态并展宽了声子光谱。这种声子光谱展宽效应增强了声子散射，显著阻碍了热传导。【科学图文】为了研究非均匀应变对硅纳米带热传导的影响，研究者在图1a展示了不同应变条件下热导率（κ）的变化。均匀应变下的硅块和硅纳米线在实验测量（实心符号）和理论模型（空心符号）下的κ变化几乎保持不变，而弯曲硅纳米带的测量数据显示随着应变增加，κ急剧下降，这种变化在应变达到6%时尤为明显。这表明非均匀应变对热传导的影响远大于均匀应变。图1b是悬浮微桥设备的示意图，展示了弯曲硅纳米带如何放置在桥的间隙上。放大的视图显示了由于非均匀应变引起的晶格变形情况。通过这种实验设计，研究者能够在不引入界面和缺陷等其他复杂因素的情况下，精确施加非均匀应变并测量其对热传导的影响。图1c是弯曲硅纳米带的高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像，插图显示了沿[110]轴的选定区域电子衍射图，验证了硅纳米带的单晶结构。这保证了实验结果的可靠性和可重复性。图1d和1e展示了在最大应变0.65%（图1d）和1.23%（图1e）下，无弯曲的两个弯曲硅纳米带的扫描电子显微镜（SEM）图像。计算的应变轮廓叠加在SEM图像上，以可视化应变分布。应变分布图显示，应变主要集中在纳米带的弯曲顶点附近，这进一步证实了实验中应变梯度的存在和影响。通过这些图像和数据，研究者表明非均匀应变能够显著影响热传导特性，并揭示了应变梯度下晶格动力学的新机制。图1：Si中非均匀应变对热输运的显著抑制。在图2中，研究者首先比较了无应力的SiNRs和弯曲SiNRs的热导率（κ），以理解非均匀应变对声子传输的影响。他们观察到弯曲SiNRs的κ明显低于无应力的SiNRs，并且κ的降低随着εmax的增加而增加。具体而言，对于两个弯曲SiNRs，随着最大主应变εmax的增加，其κ的降幅也逐渐增大。在300 K下，εmax为0.65%的弯曲SiNR no. 1的κ降低了4.2%，而εmax为1.23%的弯曲SiNR no. 2的κ降低了13.1%。为了进一步增加应变梯度并增强应变对声子传输的影响，研究者还制备了带有拐点的弯曲SiNRs，并对其进行了测量。相较于无应力的带有拐点的SiNRs，拐点形态导致了更大的εmax，从而进一步降低了κ。在300 K下，εmax为4.77%的带有拐点的SiNR的κ降低了34±5%，随着温度降至50 K，其降幅进一步增加至43±6%。这些结果表明，在中等应变梯度下，非均匀应变可以显著抑制热传输，从而为纳米材料的热管理提供了新的思路和方法。图2. 弯曲Si纳米带的温度依赖性κ。图3进一步研究了应变对声子传输的影响，通过直接测量弯曲SiNRs的局部声子谱和表征应变梯度沿着应变梯度的演变。研究者利用STEM-EELS技术获得了高空间和能量分辨率的声子谱数据，这为研究非均匀应变条件下的声子传输提供了直接证据。图中展示了不同应变状态下横向声学和横向光学模式的局部振动谱，结果显示，横向声学模式在从压缩到拉伸应变时表现出蓝移，而横向光学模式则显示出红移。这一观察结果与理论计算相吻合，并且显示出非均匀应变导致的晶格畸变对声子谱的影响。此外，研究者还对带有拐点的SiNR进行了测量，并观察到类似的结果。这些实验结果揭示了非均匀应变对声子传输的影响机制，为进一步理解纳米尺度材料的热传输提供了重要线索。图3. 空间解析应变调制声子模式。声子谱展宽效应是指静态分布的晶格应变引起声子频率在给定波矢处的展宽，导致声子散射速率增强。图4a是声子色散关系的示意图，表明在均匀应变情况下存在单一的关系线，而在非均匀应变情况下，由于晶格应变梯度的存在，声子色散关系被扰动，呈现出频率分布。图4b左侧展示了Si的声子色散计算结果，不同应变状态下的声子色散关系。而右侧展示了在给定应变梯度下每个声子模式的应变梯度诱导声子散射率。这一模拟结果显示，随着应变梯度的增加，声子频率分布变宽，从而促进了声子的散射。声子谱展宽效应提高了声子频率的多样性，使得更多声子频率参与到声子-声子散射中，导致了更快的声子弛豫速率和更短的声子寿命。通过模拟计算，研究者还验证了实验结果中观察到的κ减小现象与声子谱展宽效应的关联。因此，图4提供了关于非均匀应变对热传输的基本机制的重要见解，进一步加深了对于材料中声子传输的理解。图4. 非均匀应变诱导声子谱展宽的建模。【科学结论】本文揭示了非均匀应变对热传输的重要影响，并提供了对功能器件进行应变工程设计的价值。通过深入探究应变梯度对声子传输的影响，作者拓展了对材料热传输机制的理解，为开发新型高效热管理技术提供了新思路。特别是，在探索了非均匀应变如何影响声子传输方面，作者不仅揭示了新的声子散射机制，还发现了在材料设计中利用应变工程实现功能调控的潜在机会。这项研究为设计和优化热电器件、热管理系统和热控制器件提供了新的思路和方向。通过结合实验和理论模拟，作者不仅扩展了对声子传输的认识，还为未来材料科学和器件工程领域的发展提供了重要的科学基础。原文详情：Yang, L., Yue, S., Tao, Y. et al. Suppressed thermal transport in silicon nanoribbons by inhomogeneous strain. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07390-4

纳米材料具备优异的力学特性，能够承受远超块体材料的应变，从而调节其物理/化学性能（如电子、光学、磁性、声子和催化活性）。基于力学应变工程，过去的研究优化设计了一系列前所未有的先进功能材料和器件，包括高迁移率芯片、高灵敏度光电探测器、高温超导体、和高性能太阳能电池以及电催化剂等等。尽管对基于应变调控电子输运性能和能带结构等方面进行了广泛研究，但由于单一施加应变梯度而不引入其他混淆因素（例如界面和缺陷）的困难，以及将纳米尺度热输运测量与原子尺度局域声子谱表征相结合的挑战，非均匀应变下的导热机制仍未被系统研究。这尤其令人沮丧，因为精确热管理被视为制约先进芯片和高端设备效率和寿命的关键瓶颈。针对这些挑战，北京大学工学院杨林研究员与北京大学物理学院高鹏教授、杜进隆高级工程师及西安交通大学岳圣瀛教授等人提出了实验探究非均匀应力对导热调控的新策略，他们揭示了均匀应力下不存在的，由应变梯度导致的独特声子谱扩展效应及其对导热的反常抑制现象。通过在自制的悬空微器件上弯曲单个硅纳米带（SiNRs）来诱发非均匀应变场，并利用具有亚纳米分辨率的基于扫描透射电子显微镜的电子能量损失谱（STEM-EELS）技术表征局域晶格振动谱，他们的研究结果显示，0.112％/nm应变梯度将导致热导率（κ）显著降低34±5％，这是先前文献中均匀应变下热导率调制结果的3倍以上（图1）。相关工作以“Suppressed thermal transport in silicon nanoribbons by inhomogeneous strain”为题发表于Nature。图1. 非均匀应力对硅纳米带导热的显著抑制现象。（a）实验测得的（实心符号）和理论模拟的（空心符号）结果表明，在均匀应变下，块体硅和硅纳米线的热导率基本保持不变，而弯曲硅纳米带的测量结果随着应变的增加急剧上升（半填充）。（b）基于悬空热桥微器件的热导率测试原理示意图。（c）高分辨透射电子显微镜显示弯曲硅纳米带的单晶特性。（d）实验测得的弯曲硅纳米带相较于无应力样品的热导率降低百分比为了揭示应变对声子传输的影响，直接测量弯曲硅纳米带的局域声子谱，并表征沿应变梯度声子模式的演变现象是非常必要的。与先前文献中观察到的在异质界面或缺陷周围的EELS峰移不同，运用同时具备亚纳米级空间分辨率和毫电子伏特（meV）能量分辨率的STEM-EELS技术，该工作首次表征了完全受非均匀应变调控的声子模式，揭示了应变梯度下奇特的声子谱扩展效应（图2）。图2. 表征受应变调控的局域声子谱。（a）基于STEM-EELS的局域声子谱表征技术示意图。带有弯折的弯曲硅纳米带HAADF图像（b）和EELS测量区域的放大视图（c）。（d）在不同位置（P1至P5）沿应变梯度测得的TA和TO声子模式的EELS谱。（e）弯曲硅纳米带的HAADF图像。（f）沿电子束移方向TA和TO声子模式的振动谱图。（g）在e中标记的区域沿应变梯度测得的EELS谱线与均匀应变下每个声子支具有的特定单一线条色散关系不同，不均匀应变的存在导致了在给定波矢处的声子频率分布区间（图3）。这种奇特的声子谱扩展效应增加了声子频率的多样性，以满足声子-声子散射的能量守恒约束，因此加速了声子-声子散射率并缩短了声子寿命，引发了一种均匀应变不存在的全新声子散射机制。图3. 声子谱扩展增强声子散射率。（a）受应变梯度调制的声子色散示意图。（b）左侧，硅在不同弹性应变下的声子色散。右侧，应变梯度为0.118% /nm下声子谱扩展引发的声子散射率，τsg−1通过开发跨微米-原子尺度的实验表征技术，并结合第一性原理的理论模拟，该工作为长期以来有关非均匀应变对声子传输影响的难题提供了关键线索。因此，这项研究不仅清楚地揭示了非均匀应变对固体导热的调制机理，而且为基于应变工程的功能性器件的创新设计提供了重要思路。例如，基于应变梯度引起的晶格热导率降低，与此前已证明的载流子迁移率增强之间的协同作用，为开发高性能的热电转换器件提供一种新颖策略。此外，基于非均匀应变调制热导率可实现功能性热开关器件，用于动态控制热通量。杨林和岳圣瀛是该论文的共同第一作者，杨林、高鹏、杜进隆是共同通讯作者。合作者包括东南大学陈云飞课题组、北京大学戴兆贺课题组、北京大学宋柏课题组和美国范德堡大学Deyu Li课题组。北京大学杨林课题组主要研究方向为功能性热材料和器件，包括先进微纳结构设计制造，极端尺度导热微观机理表征与调控，超高温储热技术研发，高性能热功能器件制备。研究成果以第一作者或通讯作者发表于Nature、Nature Nanotechnology、 Science Advances、Nature Communications、Nano Letters等国际顶级期刊。杨林曾入选2021年国家高层次海外青年人才计划，获得2019Nanoscale 年度精选热门文章、2020PCCP年度 精选热门文章等奖项。

p 　　记者从中国航天科工集团二院207所获悉，首个国内自主研发的用于真空模拟系统中的多波段复合地球模拟器顺利完成交付验收试验，正式投入使用。 /p p 　　207所专家表示，该地球模拟器是国内首个用于真空系统中的多波段复合地球模拟器，也是目前国内最大的地球模拟器，其主要作用是为真空测试环境提供地球背景环境模拟，通过多波段复合方式实现地球辐射特性的模拟。 /p p 　　据介绍，该地球模拟器具有多波段模拟、快速升温、快速降温、精确控温、均匀性和稳定性良好、可长时间持续工作等优势，各项技术指标均处于国内领先水平。 /p p 　　后续，地球模拟器研制团队将在现有地球模拟器的技术基础上，继续攻关，争取形成地球模拟器系列化产品，使地球模拟技术取得更大的发展。 /p

该系统由三大部分组成分为：蓄水罐、人工降雨管路、人工降雨自控系统。三大部分组成后全部实现水土浸浊实验中的模拟降雨整个过程，建成后不但能完成水土浸浊的实验，也可做土壤水分运移、植物生态、土木工程等领域相关科研实验工作。 一、主要技术参数：1、雨强连续变化范围： 20～200mm/h（可根据要求扩大雨强范围）2、降雨面积：定制3、降雨高度：定制4、降雨均匀度：＞0.85（具体由降雨高度决定）5、降雨调节精度：6mm/h6、雨强变化调节时间：＜30s7、雨量计承雨口内径：Φ200±0.6mm8、雨量计分辨力： 0.1mm/h9、主控制器工作电压： AC 220V 50Hz 10、 工作环境温度： 0～+60℃11、 工作环境湿度： ≤95%RH12、 数据采集器存储容量：任意13、 降雨采样间隔：≥3秒（可调）二、功能特性及参数1、喷头特性及参数：喷头分为1#（喷嘴直径：9mm）、2#（喷嘴直径：11mm）、3#（喷嘴直径：13mm）三种规格。喷头基本特性如下：1#喷头 （单一，不互相叠加）降雨半径：2.1—2.5米喷头工作压力：0.16-0.27MPa流量：173-255升/小时（19.3—49.7mm/h）2#喷头 （单一，不互相叠加）降雨半径：2.5—3.0米喷头工作压力：0.15-0.25MPa流量：226-355升/小时(43.6—103.92) 3#喷头 （单一，不互相叠加）降雨半径： 3.0—3.5米 喷头工作压力：0.15-0.25MPa 流量: 355-455升/小时 以上各喷头喷射角为45度,叠加可形成20～200 mm/h连续变化雨强2、自动控制系统特点：控制系统采用先进成熟的PLC模块控制，闭环自动控制技术，排除系统率定误差、管路、喷头偶然因素对降雨影响，消除供水滞后惯性波动，使雨强调控更平稳、快速；一体式触摸屏控制并显示，数据可存储导出，亦可根据要求，连接计算机控制显示。3、系统运行冗余设计：为了保证在任何条件下均可以开展模拟降雨，系统对水动力系统采用冗余设计，即使降雨过程万一出现意外，也可以切换冗余系统正常降雨工作。 三、配置清单：1、 水泵：1台2、 全自动降雨控制系统：1套3、 全自动降雨控制箱（柜）：1个4、 降雨喷头：若干5、 降雨控制阀：若干6、 不锈钢管：若干7、 不锈钢卡盘：若干8、 钢丝软管：1根9、 电缆：若干10、 雨量计：1个11、 水箱（1t）1个四、部分客户列表：南京林业大学人工模拟降雨实验室清华大学环境学院珠江水利委员会珠江水利科学研究院上海理工大学华南环境科学研究所西南林学院河北农业大学植保学院中国海洋大学南开大学环境学院北京师范大学环境学院北京林业大学园林学院中国电力科学研究院中国水利水电科学研究院北京市城市雨水重点实验室（北京建筑工程学院大兴校区） 创新点：更新的控制器，新的材料设计 ZYJY-DZ02人工模拟降雨系统

作者：甘露雨 1,2 陈汝颂 1,2潘弘毅 1,2吴思远 1,2禹习谦 1,2 李泓 1,2第一作者：甘露雨（1996—），男，博士研究生，研究方向为锂离子电池安全性，E-mail：ganluyu@qq.com；通讯作者：禹习谦，研究员，研究方向为高比能锂电池关键材料、电池先进表征与失效分析，E-mail：xyu@iphy.ac.cn。单位： 1. 中国科学院物理研究所，北京 100190；2. 中国科学院大学材料科学与光电技术学院， 北京 100049DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0047摘 要 作为新一代电化学储能体系，锂离子电池在消费电子产品、交通动力系统、电网储能等领域具有重要的应用价值。然而，在锂离子电池的商业化进程中，安全性事故时有发生，影响了锂离子电池的大规模应用。本文从电池安全性的三个研究尺度：材料、电芯、系统，综述了与之对应的重要研究方法，其中每个尺度均包括基于物理样品的实验方法和基于计算机数学模型的模拟方法。本文介绍了这些方法的基本原理，通过典型案例展示了这些方法在安全性研究中的适用场景和作用，并探讨了实验和模拟方法之间的联系，着重介绍了材料热分析、材料加热过程中结构分析、电芯加速度量热分析、电芯安全性数值模拟等方法。基于对多尺度研究策略的系统综述，认为安全性研究需要在各个尺度联合同步开展。最后，展望了下一代锂电池，如固态电池、锂金属电池等，可能面临的电池安全性问题。这些新体系的安全性研究仍处于早期，其材料和验证型电芯的安全性研究是当前阶段值得关注的重要课题。关键词 锂离子电池；安全性；实验方法；数值模拟；固态电池；锂金属电池锂离子电池的研究始于1972年Armand等提出的摇椅式电池概念，商业化始于1991年SONY公司推出的钴酸锂电池，经历超过三十年的迭代升级，已经成熟应用于消费电子产品、电动工具等小容量电池市场，并在电动汽车、储能、通信、国防、航空航天等需要大容量储能设备的领域中展现出了巨大的应用价值。然而，自锂离子电池诞生开始，安全性便一直是限制其使用场景的重要问题。早在1987年，加拿大公司Moli Energy基于金属锂负极和MoS2正极推出了第一款商业化的金属锂电池，该款电池在1989年春末发生了多起爆炸事件，直接导致了公司破产，也促使行业转向发展更稳定地使用插层化合物作为负极的锂离子电池。如图1所示，锂离子电池进入消费电子领域后，多次出现了因电池火灾隐患而开展的大规模召回计划，2016年韩国三星公司的Note7手机在全球发生多起火灾和爆炸事故，除了引起全球性的召回计划外，“锂电池安全性”再次成为广受关注的社会话题。在电动交通领域，动力电池的安全性事故伴随着新能源汽车销售量的提升逐渐增加，据统计，中国在2021年有报道的电动车火灾、燃烧事故超过200起，电动汽车安全性成为消费者和电动车企最关心的问题之一。在储能领域，韩国在2017—2021年期间发生了超过30起储能电站事故，2021年4月16日北京大红门储能电站爆炸事故除导致整个电站烧毁外还造成2名消防员牺牲、1名员工失踪。随着锂离子电池的应用场景日益扩大，其安全性在工业界和学术界均引发了广泛的讨论和研究。图1 锂离子电池近年引起的安全事故在锂电池发展的早期阶段，产业界和学术界更关注锂电池发生安全性事故的本质原因，基于长期的认识积累，锂电池发生安全事故的本质可以总结为：电池在过充、过热、撞击、短路等异常使用条件下温度异常升高，引发内部一系列化学反应，引起电池胀气、冒烟、安全阀打开，同时这些反应会大量释放热量使整个电池温度进一步升高，最终各个化学反应剧烈发生，电池温度不可控地迅速上升，引起燃烧或爆炸，导致严重的安全事故，这一过程也被称为电池的“热失控”。电池从异常升温到热失控过程中存在多个重要的化学反应，它们与温度的对应关系如图2所示。图2 锂离子电池热失控的诱发机制随着锂离子电池的广泛应用，关于锂离子电池安全性的研究逐渐深入，从早期简单的描述现象和定性预测，发展为在多个尺度、采用多种手段研究安全性机理，基于精准测量和数值化模型准确预测电池安全性表现，最终提出应用化解决方案的综合性研究策略。如图3所示，目前对于电池安全性的研究一般从理解锂离子电池电芯的热行为出发，包括利用各类滥用条件测试确定电池的安全使用极限和失效表现，利用绝热量热等手段具体分析电池的热失控行为和特征温度，以及利用热失控数值模拟方法模拟电池的热失控表现；在认识电芯热行为的基础上，需要深入材料本质，利用热分析、物质结构和化学成分分析、理论计算等方法理解电芯发生热失控在材料层面的反应机制，从而为设计制造高安全性的电池提供基础理论的指导；此外，电芯作为电池系统的基础，其热失控行为的精准测量和准确模拟也为在系统层面设计更高安全性的电池系统和管理预警方案提供了理论指导。本文从材料热稳定性、电芯热安全性和大型电池系统热安全性三个尺度介绍安全性研究策略，着重介绍几种实验和模拟方法。基于商用体系锂离子电池的研究策略和成果，进一步探讨了这些方法对于产学研各界研发下一代锂电池所具有的重要意义。图3 锂离子电池安全性研究策略1 材料热稳定性研究锂离子电池发生热失控的根本原因是电池中的材料在特定条件下不稳定，从而发生不可控的放热反应。目前商业化使用的电池材料中，与安全性关系最密切的主要是充电态(脱锂态)过渡金属氧化物正极、充电态(嵌锂态)石墨负极、碳酸酯类电解液和隔膜，其中前三者在高温下均不稳定且会发生相互作用，在短时间内释放大量的热量，而现行常用的聚合物隔膜则会在140～150 ℃熔融皱缩，导致电池中的正负极直接接触，以内短路的形式快速放热。研究人员自20世纪末开始进行了大量材料热稳定性的研究工作，发展了以热分析认识材料热行为，结合形貌、结构、元素成分和价态表征综合研究内在机理的研究方法。近年来计算材料学的发展也为从原子尺度模拟预测材料的稳定性提供了新的方法和手段。1.1 热分析方法热分析是最直接和直观认识材料热行为的方法，指在一定程序控温(和一定气氛)下，测量物质的某种物理性质与温度或时间关系的一类技术。对于电池材料来说，一般关注其质量、成分、吸放热行为随温度的变化关系。质量与温度的关系可通过热重分析获得，吸放热与温度的关系可通过差示扫描量热法获得，TG和DSC可以设计在同一台仪器中同步测试，该种方法又被称为同步热分析。TG、DSC、STA等仪器通常采用线性升温程序，通过热天平、热流传感器等记录样品的质量、吸放热变化，由于发展时间较早，测试技术和设备工程化水平较为成熟，已成为认识材料稳定性最重要的测试手段之一。基于热分析结果可以确定材料发生相变、分解或化学反应的起始温度、反应量和放热量，但在锂离子电池中，往往更关心充电态材料在电解液环境下的稳定性和反应热。良好的热稳定性是电池材料进入应用的必要条件，而产热量和产热速度则影响电池热失控的剧烈程度。用于常规热分析样品的坩埚一般为敞口氧化铝材质或开孔的铝金属材质，为了研究材料在易挥发电解液中的热表现，需要使用自制或设备厂商专门提供的密封容器。Maleki等通过STA系统研究了钴酸锂/石墨圆柱电池中各种材料的热分解行为，由于电解液采用高沸点的EC溶剂，所以仅在敞口容器中便可以测试，研究发现全电池截止电压4.15 V时，脱锂态钴酸锂在178 ℃发生分解，产生的氧气和电解液反应释放大量热量，释放的能量达到407 J/g，嵌锂态负极的SEI会优先分解，温度在125 ℃之前，之后会出现持续的放热反应，释放能量为697 J/g，而当负极发生析锂后释放能量会上升到827 J/g，这一结论有力支持了近年来析锂电池安全性下降的报道。Yamada等利用DSC确认了充电态磷酸铁锂(LiFePO4)的稳定性很好，与电解液的反应温度大于250 ℃，放热量仅为147 J/g，显著低于层状氧化物材料。Noh等利用密封容器系统研究了不同Ni含量的三元正极材料Li(NixCoyMnz)O2，比较热分析结果发现脱锂态三元材料的热稳定性与Ni含量呈现负相关性，且在x0.6之后加速下降。材料经过改性后，其稳定性需要通过热分析进行确认，研究人员基于DSC发现核壳浓度、包覆等方法均能不同程度地提高正极材料的热稳定性。需要注意的是，热分析的数据质量与实验条件、样品制备方法密切相关，目前并没有严格一致的测试规范，文献中不同单位之间的测试结果横向对比性很差，很多电池材料的热稳定性尚缺乏准确定量的结论。除了DSC、TG外，还有一类特殊的热分析方法是利用加速度量热仪研究反应的起始温度。与常规热分析采用线性升温不同，ARC使用的升温程序是加热-等待-检索模式，即步进式地在每个温度点保持恒温，如果检索程序发现样品的升温速率超过0.02 K/min，则通过同步样品的升温速率保持样品处于绝热状态，从而跟踪样品的自加热升温过程，否则开始加热至下一个温度点进行恒温、检索。不难发现，ARC获取的是样品近似热力学上的失稳温度，由于检测精度高，获得的失稳温度往往比DSC、TG等方法获得的低很多。Dahn课题组基于ARC测试了大量材料-电解液体系的反应起始温度，基本均低于DSC数据中的放热主峰。事实上，Wang等在低升温速率的DSC测试中也发现充电态材料与电解液的放热起始点远早于剧烈的放热峰。这些信息表明材料失稳到完全失控的过程并不是突变式的，整个体系动态演变的过程仍然缺乏深入的研究认识。图4 (a) DSC基本原理；(b) 脱锂态正极-电解液的DSC测试结果1.2 物相分析技术电池材料在升温过程中发生相变和化学反应，其形貌、结构、成分和元素价态都有可能发生变化，这些变化需要基于对应的方法进行表征分析，如利用扫描电子显微镜观察材料热分解前后的形貌变化，利用X射线衍射和光谱学研究材料结构和元素价态演变。由于材料热分解和热反应存在显著的动力学效应，在加热过程中原位测试可以最大程度地还原物相变化的真实过程。目前较为成熟的原位表征技术主要有两类：一类是与热分析仪器串联使用的质谱、红外光谱等，可以实时监测物质分解产生的气体类型，判断材料加热过程中化学组成的变化；另一类是原位X射线衍射技术，通过特制的样品台，可以在升温过程中实时、原位测定材料的结构变化，目前全球多数同步辐射光源和一些实验室级的X射线衍射仪上都可以实现原位变温XRD测试。Nam等利用变温XRD发现脱锂态LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构在350 ℃向尖晶石转变，而加入电解液后该转变温度会下降至304 ℃。Yoon等在LiNi0.8Co0.2O2中发现了类似的规律，并发现MgO包覆可以改善脱锂态正极在电解液中的相变。图5展示了变温XRD和MS的联用技术，系统研究了不同Ni含量的脱锂态NCM三元正极在升温过程中的结构和成分变化，研究发现三元正极失稳释放氧气的过程与结构在高温下转化为尖晶石相的行为直接对应，且这一过程的起始温度随镍含量的上升显著下降，NCM523的起始相变温度约为240 ℃，NCM811则小于150 ℃，从体相结构的本征变化解释了高镍正极在电池应用中热安全性差的原因。以上工作都是基于同步辐射光源实现的，由于同步辐射提供的光源质量高、扫谱速度快，更适用于研究与时间相关的动力学问题。除此之外，近年来基于X射线谱学以及拉曼光谱实现同步表征的方法均有所发展。结合通过热分析手段观察得到的材料热行为信息，并对升温过程中材料物相变化的研究，可以更深刻地理解材料演变以及电池体系热失稳的动力学过程，为材料的安全性改良提供理论指导。图5 基于原位XRD和质谱对镍钴锰酸锂结构稳定性的研究1.3 计算材料学基于材料原子结构计算预测材料的全部性质是计算材料学家的终极追求。材料的热力学稳定性可以基于密度泛函理论计算。DFT中判断材料稳定性的依据是反应前后的能量差ΔE是否小于0，如果ΔE小于0，反应能发生，则反应物不稳定，反之同理。Ceder等在1998年就计算了LiCoO2脱锂过程结构相变的过程，计算结果与实验结果吻合良好。然而目前大多数热力学计算不考虑温度效应，且热力学只能作为反应进行方向的判据，无法预测反应速率等动力学问题，考虑温度和动力学计算则需要使用成本较高的分子动力学、蒙特卡洛或者过渡态搜索方法。相对于材料本身的稳定性，计算材料学对于计算预测两种材料间的界面稳定性存在一定优势。Ceder等计算了不同正极和固态电解质之间的稳定性，为选取界面包覆的材料提供理论指导。Cheng等利用AIMD模拟Li6PS5Cl|Li界面，发现界面副反应会持续发生，材料界面之间的副反应是自发发生的，与通常认为的界面钝化效应有所差异。此外，正极材料中的相变析氧、过渡金属迁移等问题的计算模拟也都处于初期开发阶段，仍需持续探索。总的来说，目前阶段材料层级的理论模拟技术与实验技术的差距仍然较远，需要研究人员的持续努力。2 电芯热安全性研究电芯指电池单体，是将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置，通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子。电芯的热安全性特征是电池工业界最关注的内容之一，它是电池材料热稳定性的集中表现，也是制定规模化电池系统安全预警和防护策略的基础。由于电芯内部具有一定的结构，其安全性会呈现一些在纯材料研究中不被讨论的特点，使得电芯安全性具有更广泛的外延和认识角度。工业上一般通过滥用实验来研究和验证电芯产品的安全性，近年来基于扩展体积加速度量热仪(又称EV-ARC)的安全性测试方法有较快发展，此外电芯安全性模拟方法也从早期的定性分析发展到可以准确仿真预测热失控进展的水平。2.1 滥用测试国际电工委员会(IEC)、保险商实验室(UL)和日本蓄电池协会(JSBA)最初定义了消费电子产品电芯的滥用测试，模拟电芯工作可能遇到的极端条件，通常分为热滥用、电滥用和机械滥用。常见的热滥用为热箱实验，电滥用包括过充电和外部短路实验，机械滥用包括针刺、挤压、冲击和振动等。企业和行业标准一般将电池对滥用测试的响应描述为无变化、泄漏、燃烧、爆炸等，也可基于附加的传感器和检测系统记录温度、气体、电压对滥用的响应。电芯通过滥用测试的标准是不燃烧、不爆炸。锂电池应用早期研究人员大量研究了电池对各类滥用测试的响应与使用条件、材料体系、充电电量等的影响，提出了各类滥用机制引发电池热失控的机理。滥用测试中最难通过的项目是针刺测试，近年来关于针刺测试的存废引起了较大争议，但提高电芯的针刺通过率仍是锂电池安全性研究的重要课题之一。由于滥用测试针对的是商用成品电芯和贴近真实的使用条件，目前更多作为电池行业的安全测试标准而非研究手段。2.2 EV-ARC测试早期的ARC只适用于研究少量材料样品的热失控行为，Feng等发展了利用EV-ARC研究大体积电芯绝热热失控行为的方法，研究的方法原理和结论如图6所示，由于EV-ARC的加热腔更大，所以需要更精准的控温技术和更严格的校准方案。基于EV-ARC测试可以定量标定出电芯热失控的特征温度T1、T2和T3，分别对应电芯自放热起始温度、电芯热失控起始温度和电芯最高温度，为评价电芯安全性提供了更精确定量的评价指标，标准化的测试条件可以帮助建立统一可靠的电芯热失控行为数据库，分析了不同体系电芯的热失控机理。Feng等利用EV-ARC首次提出正负极之间的化学串扰会引起电芯在不发生大规模内短路的情况下热失控，说明脱锂正极释氧是现阶段影响电芯安全性的关键因素。Li等研究快充后的电芯发现快充析锂导致T1大幅下降，说明析锂同样是电芯安全监测中需要重点关注的问题。以上这些问题都是在常规的滥用测试中难以定量验证的。图6 基于EV-ARC对电芯热失控的研究相比于普通的加热滥用实验，EV-ARC实验环境的温度由程序精确控制，获得的测试结果重复性更好、数据可解读性更高，近年来已成为评价和研究电芯安全性的重要手段。然而EV-ARC模拟的绝热热失控环境与真实的电池滥用工况仍有所差异，评价电芯的实际安全性仍需大量模拟真实严苛工况的测试手段。2.3 高速成像技术为了更直观地理解热失控过程中电池内部物质、结构的演化，研究人员发展了结合红外测温以及原位针刺等辅助功能的透射X射线显微方法如图7(a)～(c)所示。由于热失控往往是在极短的时间内发生剧烈的反应，同时伴随剧烈的物相、结构变化。这一特点给TXM表征方法提出了相当高的时间分辨率的要求。实验室X光源能够发射出的X射线光电子数量有限，采集一组TXM影像数据需要较长的时间。为了观察剧烈变化的热失控过程，Finegan等在欧洲同步辐射实验室(ESRF)使用同步辐射光源将TXM的曝光时间降低至44 μs，配合针内预埋的热电偶温度传感器，实现了对针刺发生时电池内部形貌与刺入点温度的同步监控。该团队利用这种手段研究了刺针纵向与径向刺入18650商业圆柱电池时电池内部热失控行为的差异。Yokoshima等采用实验室光源进行连续实时的透射X射线照相技术，也得到了软包电池在针刺过程中结构随时间变化的一组透射投影图。该方法以4 ms的时间分辨率较为清晰地观察到了针刺入软包电池后电池内部每一层材料的形变过程，以及针刺深度与热失控程度的对应关系。图7 基于X射线成像技术对电芯热失控的研究由于透射投影图只能反映某一方向上二维的信息，如果要对真实三维空间中物质的分布做精确地定量，需要借助计算机成像技术。如图7(d)所示，Finegan等利用同步辐射光源X射线高亮度的特征，在欧洲同步辐射装置(ESRF)的线站上搭建了一套集合原位红外加热、红外测温与高速CT的装置。使用红外加热，实现在线的18650电池升温，同时进行连续的X射线CT成像。连续扫描的TXM投影图能够反映极高时间分辨率的热失控电池内部情形。基于每500张TXM重构得到1个X射线CT结果能够达到2.5帧每秒，实现了一定时间分辨率的电池内部空间分布成像。通过CT结果能够清晰地看到热失控过程中各个阶段的电池材料变化，如电极活性物质层破损、铜集流体融化再团聚等。结合TXM技术获得的投影图和高速X射线CT结果，可以清晰认识热失控过程中电池内部不同位置各个材料的反应、产气、结构破坏等失效行为。另一方面，配合诸如针刺、红外加热、挤压、拉伸等原位实验，可以帮助研究与理解电池的各类宏观失效行为。2.4 电芯热失控数值模拟电芯安全测试的维度广、涉及的测试项目多，通过实验评价电芯安全性需要大量样品和时间成本。同时，产品级电芯的研发周期长、成本高，安全性评估往往处于电芯研发周期的后端。通过数值模拟方法预测电芯安全性测试表现可以大幅度降低实验成本，且在产品研发的前期便对体系的安全性做出判断，大大提高研发效率。电芯热失控数值模型的核心是准确描述电芯热失控过程中的化学反应及吸放热量，从而基于能量守恒模拟电池温度在不同条件下的动态变化。化学反应的吸放热一般通过Arrhenius公式描述 (1)式中，图片指反应的产热量；图片为反应物的质量；图片为反应单位质量的吸放热；α为反应的归一化反应量；图片为机理函数；图片为反应的指前因子；图片为反应活化能。通过热分析实验可以测定求解以上参数，这也是热分析动力学的基本问题。电芯升温过程中内部会发生多个反应，它们对电芯升温的贡献可以看作线性叠加，通过准确描述所有反应即能较为精准地预测电芯在不同条件下的温度变化行为 (2)上述方程中，图片为电芯密度；图片为等压比热容；图片、图片、图片为电芯中沿各个方向的热导率；图片为对所有化学反应的产热速率求和；图片为电池与环境换热所引起的能量变化。预测温度变化需要求解二阶含时偏微分方程，如果认为电池中的反应和空间无关，电芯温度均匀上升且电芯体系与外界无热交换，也可简化为一阶微分方程 (3)基于该理论，Hatchard等将电池中主要的化学反应总结为SEI分解、负极-电解液反应、正极-电解液反应、电解液分解反应，计算了方形和圆柱电芯在热箱中的热行为。Spotnitz等总结了早期文献中的反应动力学参数，并基于均一电芯模型系统预测了不同材料体系的电芯在各类滥用测试中的表现。通过理论模拟，可以仅基于少量小规模实验数据对实际电芯的安全性表现进行系统预测。Feng等、Ren等基于热分析动力学和非线性优化算法重新标定了电池中关键反应的动力学参数并进行了更准确的热失控模拟，他们的模型利用DSC测试获得的参数准确预测了电池在ARC中的热失控表现，可以进一步用于预测热箱、短路等条件下的安全性。需要指出的是，不同材料体系、配方和工艺的电芯中涉及的反应机制和动力学可能存在差异，如近年来电芯内短路、正极-电解液反应和正负极化学串扰三者是否均在热失控过程中主导发生的问题引起了广泛争论，安全性的数学模拟并非空中楼阁，而是建立在具体实验和对电池内部化学反应深刻理解的基础上。由于算力的限制，早期的安全性仿真工作大多不考虑温度空间分布或只计算一维分布，而空间分布在大容量电池和真实工况中是不可忽略的，Kim等、Guo等较早提出了描述热失控温度分布的三维电池模型。近年来数值计算方法的发展和商业计算软件的成熟大幅降低了安全性模拟仿真的难度，Feng等利用商业化的有限元计算软件Comsol Multiphysics建立了大容量三元方形锂离子电芯的热失控仿真模型，可以模拟电芯在短路状态下热失控过程和温度的分布，与实测有较好地拟合结果。除了电芯的热行为，电滥用和力学失效对安全性也存在一定的影响，目前，通过构建电-热耦合模型研究电池非等温电化学性能和短路热失效表现的方法目前已较成熟[59-60]，而力学失效如碰撞、针刺等引起热失控的数值模型仍需要持续地开发。3 系统热安全性研究电池系统的安全性是目前锂电池应用面临的最直接问题，其研究重点是系统中热失控的扩展规律与抑制、预警措施。目前商品化电芯的热失控无法完全避免，在系统层面防止热失控扩展是可能的安全性解决方案。在系统层级开展实验研究的成本较高，但难以避免，在模拟仿真的辅助下可以提前预测优化系统设计，降低实验成本。3.1 热失控扩展和火灾危险性测试电池系统热扩展的实验研究成本和危险性较高，主要方法是通过加热、过充、针刺等方式诱发电芯单体的热失控，并利用接触式热电耦、红外测温等手段研究温度在系统中的分布和变化，这种方式只能获得局部多点的热失控信息。Wang团队在国内首次开发了全尺寸锂离子电池火灾危险性测试平台，用来测量大尺寸动力电池及电池组的燃烧特性，除了可以获得电池温度变化外，还可以获得电池组失控过程中的质量变化、火焰温度等信息，同时基于锥形火焰量热等技术可以测定大型电池系统宏观燃烧所释放的能量。与电芯EV-ARC等方法获得的信息不同，在真实环

2009年6月, 公司经理JASON陪同加拿大C-Therm公司Managing Director在中国广州,西安,上海举办了多场公司代理的Mathis在线药品混合均匀性监测系统技术讲座. 多家药品生产厂家,设备制造厂家的相关生产质检部门领导及技术人员应邀参加了会议. 对于其先进的技术特点有了进一步地了解. 我公司正在此基础上大力开展相关技术咨询及业务联系. 详细技术特点请参阅 http://www.aws.cn/C14761.htm

ATEC阿泰可四立柱轮胎耦合道路模拟环境舱(带阳光模拟)该套整车试验舱为四通道轮胎耦合道路模拟系统，主要由气候模拟试验室主体、升降温装置、新风换气系统、电气控制系统构成。该系统对用于乘用车结构耐久性、驾驶平顺性测试，以及早期模型评估、车身疲劳、异响BSR、噪声振动NVH、乘坐舒适性等测试。可实施整车高低温静态存放试验、如整车除霜、除雾性能试验、整车冷起动性能试验、整车采暖及制冷性能试验、整车热平衡试验、零部件耐高低温试验等。车辆轮距及轴距调整范围大，且采用自动调节，方便快捷，提高设备运行效率盖板采用隔热材料，隔热效果更好，盖板移动采用自动装置，更加便捷 主要技术指标1 温度指标1. 温度范围：-40℃～+80℃；2. 温度均匀度：≤±2℃(空载)；3. 温度偏差：≤±2℃(空载)；4. 温度控制精度：≤±0.5℃（无热负荷，稳态）≤±2℃（有热负荷，稳态）5. 升温速度：≥1℃/min（全程平均，带车辆，无热负载，出风口测量）；6. 降温速度：≥0.7℃/min（全程平均，带车辆，无热负载，出风口测量）；7. 湿度范围：10 %R.H.～95%R.H.8. 阳光模拟：红外线光谱辐射灯9. 辐射强度：600～1200W/㎡（可调节）10. 辐射区域（长×宽）6000×2500mm11. 垂直移动距离：辐射灯下距离舱底表面2.5～4.2m可调依据标准GB/T 2423.1-2008 试验A：低温试验方法GB/T 2423.2-2008 试验B：高温试验方法GB/T 2423.3-2006 试验Ca：恒定湿热试验GB/T 2423.4-2008 试验Db：交变湿热试验方法1，2QC/T 413-2002、ISO 16750-4《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验》QC/T 413-2002中关于3.11产品耐温度/湿度循环变化性能的要求ISO 16750-4《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验 第4部分：气候负荷》中5.2温度梯度、5.3.1规定变化率的温度循环、5.6湿热循环、5.7稳态湿热对测试的要求GB /T 2423.24-1995太阳辐射试验IEC60068-2-1：2007 低温试验方法AbIEC60068-2-2：2007 高温试验方法BbIEC60068-2-30：2005 交变湿热试验方法DbIEC60068-2-78：2007 恒定湿热试验方法CabGJB 150.3A-2009 高温试验GJB 150.4A-2009 低温试验GJB 150.9A-2009 湿热试验的试验标准要求 创新点：该套整车试验舱为四通道轮胎耦合道路模拟系统，主要由气候模拟试验室主体、升降温装置、新风换气系统、电气控制系统构成。该系统对用于乘用车结构耐久性、驾驶平顺性测试，以及早期模型评估、车身疲劳、异响BSR、噪声振动NVH、乘坐舒适性等测试。可实施整车高低温静态存放试验、如整车除霜、除雾性能试验、整车冷起动性能试验、整车采暖及制冷性能试验、整车热平衡试验、零部件耐高低温试验等。 车辆轮距及轴距调整范围大，且采用自动调节，方便快捷，提高设备运行效率 盖板采用隔热材料，隔热效果更好，盖板移动采用自动装置，更加便捷

高仿真模拟火场高危环境的燃烧模拟环境实验室，近日在上海东华大学建成。东华大学5日披露，该实验室拥有一个模拟中国人体型构造、可在不同活动姿势下精准感知高温热流、精确预报身体皮肤烧伤程度的燃烧假人。这对研发热防护新型服装材料，科学合理设计热防护装备，有效遏制火灾、战场和热辐射等危险环境对人体造成的热伤害，具有重大科学价值。 　　前身为中国纺织大学的上海东华大学，一直致力于推动中国功能防护服装的创新和评价研究，东华“火人”是其服装生物假人家族30年来的最新成员，它的“兄长”“神五假人”、“神七假人”曾在模拟环境气候条件下试穿宇航服，为神舟系列载人航天工程中宇航员在舱内外安全行走提供了科学保障。 　　“火人”设计项目负责人、东华大学服装设计与工程系主任李俊介绍，燃烧假人系统依据中国成年男性的体型度身定制的，身体表面均匀分布135个高温传感器，各部位关节都可活动，能模拟人体的多种着装姿态。 　　据介绍，如何准确评价消防服、阻燃耐高温作业服等特种服装的防护性能，是个困扰业界的难题。普遍使用的面料燃烧实验，无法反映其对人体作用的实际效果，容易在使用中造成防护不足。有了“火人”，它就可以穿着成衣在“火海”中走一遭，其拥有的精密仪器可对人体的实际防护效果作出准确评估。 　　据悉，该实验室是中国内地第一个燃烧假人实验室，综合运用了生物传热分析技术、材料改性技术、人机工程制造技术、传感器技术、燃烧工程和自动控制技术等，达到了国际领先水平。

在小伙伴们使用热像仪的过程中，一定会发现在进行热图像拍摄时，有时会卡顿并且热像仪会发出咔嚓的声音，这时候没必要惊慌，它这是在进行非均匀性校正（NUC），为什么会这样呢，小菲来为你详细解答下~执行非均匀性校正可产生更高质量的图像非均匀性校正（NUC）是针对场景和环境变化时发生的微小探测器漂移进行调整。一般情况下，热像仪自身的热量会干扰其温度读数，为了提高精度，热像仪会测量自身光学器件的红外辐射，然后根据这些读数来调整图像。NUC为每个像素调整增益和偏移，生成更高质量、更精确的图像。在NUC过程中，热像仪快门落在光学和探测器之间，发出咔哒声，瞬间冻结图像流。快门作为一个平面参考源，用于检测器校准自身和热稳定。这种情况在非制冷红外热像仪中经常发生，但在制冷红外热像仪中也会偶尔发生，它也被称为FFC（平场校正）。1热像仪进行NUC的时间在初始启动时，热像仪会频繁地执行NUC。随着热像仪升温并达到稳定的工作温度，NUC将变得不那么频繁。虽然您可以在开机后约20秒获得热成像图，但大多数热像仪需要至少20分钟的预热时间，在稳定的环境下，测量精度。热像仪将自动执行一个NUC，但您也可以在测量重要温度或拍摄关键图像之前手动使用NUC功能。这将有助于确保准确性。2控制NUC的发生如上所述，NUC对于提高温度读数非常重要，如果没有NUC，你就有可能得到不稳定的温度读数。在大多数手持红外热像仪上NUC不能被禁用，但在大多数自动化和科学设备上，NUC可以从自动模式设置为手动模式。这将使您可以通过软件或硬件信号精确控制热像仪执行NUC的时间。3执行NUC的关键以手动控制FLIR A35和A65中的非均匀性校正（NUC）为例，在执行时考虑两个因素：当热像仪执行NUC时，禁止其他所有命令这样操作是因为NUC需要使用来自传感器的原始视频输出来计算每像素偏移校正。为了正确计算偏移量，所有命令必须在其操作期间被阻止，否则计算可能会受到影响，并且可以正确加载NUC查找表。如何控制NUC的长短在高增益运营模式时，热像仪的核心加热或冷却到大约0℃、40℃或65°C时，需要“长NUC”操作。例如，如果核心动力在-10°C下通电，然后加热到+10°C，则需要长NUC。“长NUC”（~0.5 s）操作比正常的“短NUC”（~0.4 s）操作大约长0.1 s，并允许核心自动加载适合当前工作温度量程的校准项。此外，在高增益和低增益模式之间切换时，必须执行长NUC，以便加载增益开关完成所需的新校准项。主机系统不需要监控上述条件，因为核心有一组NUC标志，将识别何时需要长或短NUC，除非热像仪处于手动NUC模式，在后一种情况下，将按照上面的描述发送一个长NUC命令。对于非均匀性校正（NUC）菲粉们还有哪些疑问呢？留言给小菲将详细为您解答哦~

在热带鱼养殖场中，尖吻鲈鱼受到越来越多人的欢迎。该鱼类能够在温水环境和含氧量相对较低的环境中存活，但当氧含量降至约3毫克/升以下时，它们的生长速度会减缓，如果氧含量迅速下降，有可能会导致鱼类死亡。本研究的目的是为了更好地了解对于养鱼场的日常操作和环境影响最重要的现场海洋条件。另一个方面是将来自预测模型的模拟水流与实测水流进行对比。围栏里面的氧气含量取决于水流循环和鱼类的本地氧气消耗，以及鱼类食物和排泄物（粪便颗粒）残留物对有机物质的降解。将两个安得拉海洋卫士II（Aanderaa SeaGuardII）多参数系统部署在围栏的外围和内部。在上游部署中，第一个系统放置在系泊中，向上并靠近底部。在下游的部署中，系统颠倒放置，靠近水面（图[1]）。测量的参数是水柱中的水流（1米层）、波浪、氧气、盐度、温度和浊度。此外，在其中一个围栏内还安装了测量氧气、温度和盐度的链系统，测量深度分别为水面以下5米和9米。【1】在位置A、B和C安装和部署的安得拉海洋卫士II（Aanderaa SeaGuardII）DCP。A和B用于评估鱼笼对水流速度的影响。第二个系统放置在一个围栏里面, 位置C（红色），用于监测2个不同深度处的氧气盐度和温度。结果表明：在这一位置，水流由潮汐驱动以0至100cm/s的速度运动，在整个水柱的东南方向有一个相当均匀的主水体运移，在有鱼笼的情况下，围栏下游的位置B水流速度出现了很大程度的减缓。【2】位置A和B中预测水流速度（红色）和实际现场测量的水流速度（蓝色）之间的对比。在此位置，渔场运营团队从模型公众号中接收整个水柱的平均水流速度信息。为便于比较，对所有在1m测量单元处测量的水流速度进行了平均，并与模拟结果进行了对比（图[2]）。渔场上游的模拟和实测速度对比结果较好，但是当水流速度较大时，模型低估了水流的速度。因为没有考虑到渔场，因此，下游的模型完全高估了下游的水流速度。在此位置，整个水柱在一个主方向上运移，建模相对容易。如果某个位置的水流在不同的深度朝着不同的方向流动，那么此位置的建模将会变得比较困难。在两个不同深度处对溶解氧（DO）进行了测量。在两周的部署期间中，溶解氧主要随潮在60%至100%的空气饱和度之间变化。与9米的深度相比，5米深度处的溶解氧含量有较低的趋势，这可能是由于鱼类喜欢在较浅的深度处聚集。8月12日测得的氧气含量最低，在水深5米和水深9米深度处测得的浓度分别为3.88毫克/升和5.64毫克/升。在同一时期，温度读数和盐度读数没有出现任何的异常[图[3]），这意味着溶解氧水平的下降可能是由于鱼笼内外溶解氧交换不良所致。这种较大的差异表明了连续监测相对于点测量的重要性。在这种研究，溶解氧没有下降到临界水平以下，但监测时间较短。【3】安得拉（Aanderaa）链系统在水面下5米深度处和9米深度处监测到的氧气、温度和盐度

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 标准引领产业的发展。近红外光谱技术具有操作方便、分析速度快、应用领域广等优势，在众多分析技术中脱颖而出，成为当前最热门的技术之一，已在农业、石化、制药、食品等各个领域中获得广泛应用，并带来了巨大的经济效益和社会效益。然而，由于近红外分析建模和标准化的技术难度较大，且近红外仪器类型繁多，其标准分析方法发展也相对缓慢。 /p p style=" text-align: justify " 　按照国家标准化工作管理规范，中国仪器仪表学会制定满足市场急需、反映先进专业技术水平、具有我国自主知识产权的团体标准。按照我会标准化工作委员会(SCIS)的标准制定工作流程，经过我会标准化工作委员会的前期项目筛选和审核，拟制定如下标准：《中药混合均匀度与水份快速检测 近红外光谱法》 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " (项目申报单位：北京中医药大学，中国仪器仪表学会药物质量分析与过程控制分会) /p p style=" text-align: justify " 　　上述标准制定项目的目的、意义和必要性等参见附件的《CIS标准项目公示表》。 /p p style=" text-align: justify " 　　现请各有关单位或个人，针对该标准制定项目如果有相关意见或建议，请按照该表格反馈给我会。 /p p style=" text-align: justify " 　　特此公示。公示期自发布之日起4周。 /p p style=" text-align: justify " 　　联系人：郭老师 /p p style=" text-align: justify " 　　电 话：86-10-82800385，18601013495 /p p style=" text-align: justify " 　　email：scis@cis.org.cn 或 gxw@cis.org.cn /p p style=" text-align: justify " 附件： /p p style=" line-height: 16px " img style=" margin-right: 2px vertical-align: middle " src=" /admincms/ueditor1/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_pdf.gif" / a title=" 2019011610145128.pdf" style=" color: rgb(0, 102, 204) font-size: 12px " href=" https://img1.17img.cn/17img/files/201901/attachment/02b23118-35cf-44e1-ac69-8f7f6fd6f749.pdf" 2019011610145128.pdf /a /p p style=" text-align: justify " & nbsp /p

在我们使用热像仪的过程中一定会发现在进行热图像拍摄时有时会自动频繁地卡顿并且热像仪会发出“咔嚓”的声音这时候没必要惊慌它这是在进行非均匀性校准（NUC—Non-Uniformity-Correction）那为什么会如此呢？非均匀性校准（NUC）非均匀性校准（NUC）是针对场景和环境变化时发生的微小探测器漂移进行调整。一般情况下，热像仪自身的热量会干扰其温度读数，为了提高精度，热像仪会测量自身光学器件的红外辐射，然后根据这些读数来调整图像。NUC为每个像素调整自身热噪声的增益和偏移，生成更高质量、更精确的图像。执行非均匀性校准可产生更高质量的图像在NUC过程中，热像仪快门落在镜头和探测器之间，发出咔哒声，瞬间冻结图像流。快门作为一个平面参考源，用于检测器校准自身和热稳定。这种情况在非制冷红外热像仪中经常发生，但在制冷红外热像仪中也会偶尔发生，它也被称为FFC（平场校准）。热像仪进行NUC的时机在初始启动时，热像仪会频繁地执行NUC。随着热像仪升温并达到稳定的工作温度，NUC将变得不那么频繁。虽然您可以在开机后约20秒获得热成像图，但大多数热像仪需要至少20分钟的预热时间，在稳定的环境下，实现良好的温度测量精度。热像仪将自动执行NUC，但您也可以在测量重要温度或拍摄关键图像之前手动使用NUC功能，这将有助于确保准确性。有效控制NUC的发生如上所述，NUC对于提高温度读数非常重要，如果没有NUC，你就有可能得到不稳定的温度读数。在大多数手持红外热像仪上NUC不能被禁用，但在大多数自动化和科学设备上，NUC可以从自动模式设置为手动模式。这将使您可以通过软件或硬件信号精确控制热像仪执行NUC的时间。执行NUC的关键以手动控制FLIR A35和A65中的非均匀性校准（NUC）为例，在执行时考虑两个因素：当热像仪执行NUC时，禁止其他所有命令这样操作是因为NUC需要使用来自传感器的原始视频输出来计算每个像素自身热噪音的偏移校正。为了正确计算偏移量，所有命令必须在其操作期间被阻止，否则计算可能会受到影响，并且可以正确加载NUC查找表。如何控制NUC的长短在高增益运营模式时，热像仪的核心加热或冷却到大约0℃、40℃或65°C时，需要“长NUC”操作。例如，如果核心动力在-10°C下通电，然后加热到+10°C，则需要长NUC。“长NUC”（~0.5 s）操作比正常的“短NUC”（~0.4 s）操作大约长0.1 s，并允许核心自动加载适合当前工作温度量程的校准项。此外，在高增益和低增益模式之间切换时，必须执行长NUC，以便加载增益开关完成所需的新校准项。主机系统不需要监控上述条件，因为核心有一组NUC标志，将识别何时需要长或短NUC，除非热像仪处于手动NUC模式，在后一种情况下，将按照上面的描述发送一个长NUC命令。红外热像仪执行非均匀性校准可产生更高质量的图像但随着时间的推移电子元件老化会导致校准数据偏移并产生不准确的温度测量值为了保证热像仪的准确性你需把它送到热像仪制造商进行定期实验室标定—Calibration我们建议您一年标定一次关于热像仪和红外热成像技术相关知识如果您想要系统学习和掌握可以报名参加我们的课程ITC红外培训在这里不仅可以学习理论知识还可以上手实操检测

化学需氧量（COD）是一个重要的水质指标，用于衡量水中有机物污染的程度。COD值越高，说明水中含有的需要被氧化的还原性物质越多，也就是有机物污染越严重。在河流污染和工业废水性质的研究中，COD可以作为一个重要的参数来评估水体的污染状况。同时，在废水处理厂的运行管理中，COD也是一个关键的指标，可以用来监测处理效果，确保出水达到环保标准。石墨COD回流消解器主要由主机、冷却装置、加热装置、玻璃器皿等4大部分组成，采用微机技术进行定时控制加热电炉板和风扇，可对12个回流装置同时进行加热。石墨面加热，均匀度更好，更加安全。石墨COD回流消解器采用玻璃毛刺回流管代替球形回流管，并以风冷加水冷技术取代自来水冷却方式。冷却部分主要由毛刺冷凝管和双风机完成，加上上部分球形回流管内冷却水和机内风机的双重作用，确保了样品的回流冷却。符合水质cod《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》HJ828-2017标准。 产品参数1、测量范围：5～800mg/L,800～10000mg/L (经稀释) 2、同时加热样品数量：8-10-12个3、测量时间：不大于2小时 4、测量误差：邻苯二甲酸氢钾标准溶液（500mg/L），相对标准偏不大于5.0%，工业有机废水（500mg/L），相对标准偏不大于8.0%5、环境温度：0～45℃6、准 确 度：COD与经典回流法比对，结果在正常偏差范围内7、加热功率：3000W平均功率：1600W8、温度可调范围：32-400℃9、恒温精度：±2℃10、升温时间：室温至180℃＜30min11、采用石墨材质加热板，温度更均匀。

日本SAN-EI公司推出高准直太阳光模拟器(高平行太阳光模拟器)，准直度半角小于0.3度，实现了高准直性测试的各种要求。目前已被国内权威机构采购并使用。AM1.5G /AM0 太阳光光谱；准直接半角不稳定性2% 均匀性可定制；照射距离可定制；照射角度和方向可定制；创新点：高准直稳态太阳光模拟器，准直度半角小于0.3度，实现了高准直性测试的各种要求。目前已被国内权威机构采购并使用。 高准直太阳光模拟器

该套环境舱主要用于整车高低温存放试验、整车除霜、除雾性能试验、整车冷起动性能试验、整车采暖及制冷性能试验、整车热平衡试验、零部件耐高低温试验等。该产品主要由气候模拟试验室主体、升降温装置、新风/尾排系统、阳光模拟系统、仓内温度采集系统、电气控制系统构成。采用复叠式螺杆压缩机组分布式IO控制系统应用 l 设备可靠性提高l 压缩机使用寿命延长l 动力平衡好，节能环保l 控制系统更加灵活、可靠 一． 主要技术指标1 温度指标温度范围：-40℃～+60℃；温度均匀度：≤±2℃(空载)；温度偏差：≤±2℃(空载)；温度控制精度：≤±0.5℃（无热负荷，稳态）≤±2℃（有热负荷，稳态）升温速度：≥1℃/min（带载，发动机不启动，全程平均）；降温速度：≥0.7℃/min （带载，发动机不启动，全程平均）；负载：汽车，重量≤6吨；依据标准序号试验项目依据标准1汽车起动性能试验方法GB/T12535-20072除霜除雾试验GB11556-20093电机性能试验GB/T 18297-2001（参考）4太阳辐射试验GB /T 2423.24-19955恒定湿热试验方法GB/T2423.3-20066汽车采暖性能要求和试验方法GB/T 12782-20077汽车空调整车性能试验方法QC/T658-2000 创新点：采用复叠式螺杆压缩机组 分布式IO控制系统应用 l 设备可靠性提高 l 压缩机使用寿命延长 l 动力平衡好，节能环保 l 控制系统更加灵活、可靠

某客户正在开发具有超焦距镜头和 130° 视场 (FOV) 的相机，因此需要一个均匀光源用于平场校正。 平场校正相机的光源要求具有非常高的均匀性，大视场相机要求发光亮度均匀性区域需要比标准相机大。Labsphere解决方案Labsphere （蓝菲光学）的 HalfMoon 半积分球系统比较适合其应用，但针对客户产品要求，需要对该系统特定于应用程序进行修改。精心设计系统满足广角上的高度均匀性。开口尺寸均匀性4英寸98.6%3英寸99.2%1英寸99.8%由四个径向对称 LED光源以 100 - 11,400fL 的亮度范围照射待测设备 (DUT)用于精确系统校准和亮度监控的人眼视觉硅探测器和 SC-6000 光度计可通过 MATLAB 编程的恒流电源在每个 LED 上平均分配功率用于测试多种不同尺寸相机的亮度开口缩孔器开口盖可保护积分球内部免受灰尘或碎屑的影响亮度开口端和缩孔器的设计可以使客户轻松地将相机安装到框架上并开始测试。 半球的几何形状使相机能够拍摄完整、均匀地Spectralon 内衬，同时使用镜子在内部创建虚拟积分球。光谱辐亮度曲线（最大亮度达39,000 cd/m2）从而使整个大视场（FOV）的均匀性非常高。产品特点特定于应用的开口适配器，使用户可以灵活地使用一个系统测试多台摄像机HalfMoon 光源可达到很宽的亮度范围，允许用户测试在系统上的动态范围的特定水平设置根据客户的要求，电源易于编程，并可通过 MATLAB 控制，允许客户自定义和自动化测试过程Labsphere 的 SC-6000 辐射计可实现准确的光谱监测和反馈控制由于具有极高的均匀度值，用户可以获得准确广角视场摄机可靠的平场数据。

抽样操作是整个实验室检测流程的*步，也是首先应当保证的重要环节。经常会有这样的情况：样品检测结果出现异常，我们排查了检测流程的方方面面都没有出现偏差，结果是样品在抽样时已经被污染。 问: 这样的情况事实上并不鲜见，如何杜绝呢？答: 还得从规范抽样操作开始，要做到无菌抽样，避免交叉污染。无菌抽样的规范性是保证样品检测准确性的前提，因此我们在取样时应规范操作，确保从源头杜绝污染。 我们面临的挑战 不均匀物料的取样工具难以清洁！ 制药行业对工业生产的药品的一部分进行采样以确保混合均匀性污染物是确保高质量水平的 重要监管步骤。 然而，用于非均匀样品的可重复使用、可高压灭菌的取样工具，例如传统不锈钢粉末或者液体取样器，由于它们的运动部件而难以清洁经常会对采样结果污染。 案例分享 图1：传统不锈钢粉末取样器 Marlene 在一家制药公司的质量控制部门工作，并对*产品的桶进行采样以检测任何可能的污染物。在一周的时间里，她发现所有的样本都被同一个小分子污染了。她被要求检测全部失败并丢弃产品。 Marlene 没有意识到的是，在她的不锈钢粉末取样器中留下的小分子污染，并没有通过清洗或高压灭菌去除。 解决方案 图2：Sterileware® 粉末取样器 Sterileware® 液体和粉末取样器提供了一种简单的解决方案，用于对药品取样以确保质量。 这些一次性使用的工具消除了因重复使用而引入的任何污染，确保一致的结果并减少污染的风险。Sterileware® 液体和粉末取样器均经过伽马射线辐照，达到 10-6 的无菌保证水平 (SAL)，并且每件产品都随附一份灭菌处理证书，以确保无菌。 Sterileware® 液体和粉末取样器# 由符合 FDA 和欧盟标准的材料制成；可安全用于食品、药物和化妆品；# 高密度聚乙烯 (HDPE) 取样器热封在单独的聚乙烯袋中；# 伽马辐照无菌 (SAL 10-6)；# 一次性使用和处置；# 为准确追踪而盖章的批次；随附灭菌处理证书。 参考文献：[1]WHO Technical Support Series, No. 929, 2005.

国内首台动静态相变热模拟FORMASTOR-FZ顺利落户攀钢研究院世界老牌相变仪热模拟制造商日本富士电波工机株式会社制造的动静态相变热模拟FORMASTOR-FZ设备首次进入中国，已于近日在攀枝花顺利验收完毕。感应和通电双加热电源系统以及LED光学自动跟踪膨胀测量系统的先进设计造就了这款设备的独特性能，使其不但是一台先进的动静态相变仪设备，而且更是一台性能优异的具备拉、压动态变形和焊接模拟等功能的热模拟设备，相比市场上其它热模拟设备，该款设备以其测试的高精度和高可重现性而著称，高精度薄板相变测试功能则是其它种类的相变仪所不具备的独特功能。尤其是同时使用双电源加热的情况下，即使是钛合金这样的材料都可以获得几乎没有鼓度的均匀热压缩。富士电波公司制造的相变仪和热模拟设备在多年前已经是事实上的测试标准而为广大的科研人员所认同，如今这款具备多种功能的先进的动静态相变热模拟设备更是可以让您在一台机器上就可以完成以往需要两台设备才能完成的测试工作，极大的提高了测试的效能，更何况其所具备的高精度测试能力是其它的热模拟设备所不可比拟的。

多年来，蜘蛛丝一直是仿生研究的主题。众所周知，它具有令人难以置信的拉伸强度和生物相容性。因此，基于各种材料的人工模拟例子数不胜数。研究较少但却同样有趣的是丝纤维的形成机制。蛛丝是在蛛丝导管对储存在蜘蛛体内的液体蛛丝的剪切力作用下形成的固体纤维。这些剪切力促使晶核的形成，材料在晶核上进一步结晶。有趣的是，相应的合成过程需要的活化能要比蛛丝形成的活化能高得多。谢菲尔德大学的G.J. Dunderdale等人现在已经成功地开发了一种节能程序，通过诱发剪切应力来诱导聚环氧乙烷水溶液（PEO）的结晶。 结晶的形成是通过加热溶液来获得均匀样品，然后通过冷却和剪切溶液来进行关键的具体工作。在小角和广角X射线散射（SAXS和WAXS）原位模式下收集到的图谱，以及当溶液被Linkam CSS 450剪切池剪切时，清楚地显示了结晶的开始。这不仅体现在散射强度的稳步增加，而且Herman定向函数P2（见上图2D SAXS图谱和演变的图像）的上升也表明了样品的方向。同时采集的2D WAXS图谱也清楚地显示了peo72螺旋结构形成的反射特性。 这些结果与剪切诱导偏振光成像（SIPLI）非常吻合，在SIPLI中Maltese Cross图谱的形成表明了结晶的开始。通过这种技术的结合，研究人员已经清楚地证明了在剪切过程中模拟聚合物水溶液到固体材料相变的能力。

温度均匀度是高低温试验箱检验设备是否符合要求的一大考核因素。国家标准规定高低温试验箱温度均匀度为±2℃，为保证均匀度在标准范围以内，设备应具备以下这些条件： 箱体与门的密封：高低温试验箱箱门漏气会导致试验箱内温度的不均匀，因此试验箱的密封条要求非常严格，必须具备耐高温及低温的特点。 风循环系统：为保证高低温试验箱箱内的均匀度，试验箱采用风循环，在设备背部有风道，加热管加热空气通过风叶搅拌均匀送入试验箱内达到温度均匀。 保温材料：为保证高低温试验箱箱内的均匀度，保温材质是关键点，若保温材料处理不好，直接影响箱内均匀度偏差过大。 由上可知，用户在选择高低温试验箱时至少应参照以上三点考核设备的均匀性是否符合国家标准。