ASTM E903-20 Standardowa metoda badania absorpcji, odbicia i przepuszczalności światła słonecznego przez materiały przy użyciu kul całkujących

Norma „ASTM E903-20 Standardowa metoda badania absorpcji światła słonecznego, odbicia i przepuszczalności materiałów przy użyciu sfer integrujących” opublikowana przez Amerykańskie Towarzystwo Testowania i Materiałów (ASTM) opisuje metodę testową, która określa pomiar absorpcji widmowej, współczynnika odbicia, i transmitancji materiałów z wykorzystaniem spektrofotometrów wyposażonych w kule całkujące.

W niniejszej normie określono metody obliczania cech ważonych energią słoneczną na podstawie zmierzonych wartości widmowych. Niniejsza metoda badania ma zastosowanie do materiałów o właściwościach optycznych zarówno zwierciadlanych, jak i rozproszonych. Niniejsza metoda badania ma zastosowanie do materiałów z powłokami optycznymi nakładanymi ze szczególnym uwzględnieniem wpływu badanego materiału na tkanki.

Materiały arkuszowe przewodzące, które są niejednorodne, teksturowane, wzorzyste lub pofałdowane, wymagają specjalnego rozważenia w celu zastosowania tej metody badawczej. W związku z tym normę „ASTM E1084-86 Standardowa metoda badania przepuszczalności światła słonecznego (naziemnego) materiałów arkuszowych przy użyciu światła słonecznego” uważa się za bardziej odpowiednią do określania właściwości optycznych w masie materiałów teksturowanych lub niejednorodnych. W przypadku materiałów jednorodnych ta metoda badania jest preferowana w stosunku do metody badania opisanej w ASTM E1084-86(2023).

Niniejsza metoda badawcza odnosi się do zastosowań wykorzystujących standardowe referencyjne rozkłady widma słonecznego, ale można ją również zastosować przy użyciu alternatywnych wybranych widm, pod warunkiem że podane zostanie źródło i szczegóły rozkładu widma słonecznego oraz ważenie.

Na potrzeby niniejszej normy, oprócz definicji podanych w ASTM E772-15, mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Kula integrująca to urządzenie optyczne stosowane do zbierania odbitego lub transmitowanego strumienia z próbki do półkuli lub do uzyskania izotropowego napromieniowania próbki z całej półkuli. Składa się z wnęki o kształcie zbliżonym do kuli z otworami do przyjmowania i wykrywania strumienia oraz często z dodatkowymi otworami, w których umieszcza się próbkę i próbki referencyjne.
• Półkula prawie normalna wskazuje, że promieniowanie jest kierunkowe w pobliżu powierzchni próbki, a strumień z powierzchni lub środowiska jest zbierany na całej półkuli w celu wykrycia.
• Fotowoltaika słoneczna odnosi się do właściwości optycznej i określa średnią ważoną właściwości widmowej, wykorzystując jako funkcję ważącą liczbę fotonów na sekundę na jednostkę powierzchni uzyskaną ze standardowego rozkładu natężenia promieniowania słonecznego.
• Jest to powierzchnia, która ma gładką, płaską i poziomą powierzchnię, bez nierówności i wypukłości oraz jest wolna od nierówności i nieregularności powierzchni.
• Lustrzane wskazuje, że strumień odchodzi od powierzchni lub ośrodka pod kątem liczbowo równym kątowi padania, leżącym w tej samej płaszczyźnie co promień padający i prostopadle, ale po przeciwnej stronie prostopadłej do powierzchni. W przeszłości termin „rozproszony” był używany w odniesieniu do zbioru półkulistego (w tym składnika lustrzanego). To użycie zostało przestarzałe na rzecz bardziej precyzyjnego terminu półkula.
• Charakter teksturowanej, nierównej powierzchni. Odnosi się do pewnego stopnia chropowatości, chropowatości lub wypukłości.

Pomiary widmowej normalnej transmitancji (lub współczynnika odbicia) w pobliżu półkuli przeprowadza się w zakresie widmowym od 300 do 2500 nm za pomocą spektrofotometru ze sferą całkującą. Przepuszczalność, współczynnik odbicia lub absorpcję światła słonecznego uzyskuje się poprzez bezpośrednie obliczenie odpowiednich całek splotowych lub poprzez obliczenie średniej ważonej ze standardowym lub wybranym natężeniem promieniowania słonecznego jako funkcją ważącą, metodą ważonych lub wybranych rzędnych.

Absorpcja, odbicie i przepuszczalność energii słonecznej są ważne dla wydajności wszystkich systemów energii słonecznej, od systemów budynków pasywnych po scentralizowane systemy zasilania odbiorczego. Niniejsza metoda badawcza umożliwia określenie tych wartości w stałych warunkach, które stanowią średnią, jaką można napotkać podczas użytkowania systemu w strefie umiarkowanej.

Absorpcja, odbicie i przepuszczalność energii słonecznej są ważne dla kontroli termicznej statków kosmicznych i energii słonecznej systemów pozaziemskich. Ta metoda testowania umożliwia również określenie tych wartości dla warunków pozaziemskich.

Niniejsza metoda badawcza ma na celu zapewnienie odtwarzalnych danych odpowiednich do porównywania wyników między laboratoriami lub wyników tego samego laboratorium w różnym czasie oraz do porównywania danych uzyskanych na różnych materiałach.

Ta metoda badawcza okazała się praktyczna w przypadku gładkich materiałów o właściwościach optycznych zarówno lustrzanych, jak i rozproszonych. Materiały teksturowane, niejednorodne, wzorzyste lub rowkowane wymagają szczególnej uwagi. Chropowatość powierzchni może wynikać z procesów fizycznych lub chemicznych, takich jak prasowanie, walcowanie, ścieranie lub osadzanie folii lub warstw chemicznych na materiałach, co skutkuje powstaniem teksturowanych powierzchni.

Wielkość chropowatości powierzchni spektrofotometru i jego podzespołów (rozmiarów wiązki, otworów sferycznych, konfiguracji uchwytu próbki) może znacząco wpływać na dokładność pomiarów wykonywanych tą metodą. Nawet jeśli powtarzalność lub czułość pomiarów materiałów teksturowanych jest dobra, w tym powtarzane pomiary w różnych lokalizacjach lub orientacjach próbki, różnice w parametrach technicznych spektrofotometrów w różnych laboratoriach mogą prowadzić do znacznych różnic w wynikach pomiarów.

Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen przeprowadzonych dla przedsiębiorstw z różnych sektorów, nasza organizacja, dzięki przeszkolonemu i fachowemu personelowi oraz zaawansowanemu sprzętowi technologicznemu, spełnia „Standardową metodę testową ASTM E903-20 dotyczącą absorpcji, odbicia i przepuszczalność materiałów przy użyciu zintegrowanych kulek. Zapewnia również określone usługi badawcze.