一种新型的用于医疗保健的模拟太阳光装置

　　1　引　　言

　　太阳光是人类乃至万物赖以生存的重要因素之一。对人类来说太阳光是仅次于食物,空气和水的一种重要营养物质。人类对维生素D的需求,大部分是通过太阳辐射得到的。适当的太阳光照射,能促进小儿骨骼发育,预防佝偻病。阳光照射也可以活跃人体的新陈代谢,健全神经系统功能,提高抗病能力。

　　人类的活动区域,一部分是在缺少阳光照射的场合。特别是对长期从事不见天日工作的人员,无论从改善工作环境的角度看,还是从提高人体防病机能上讲,都需要我们研制一种模拟地球表面太阳光的装置,用来改善工作环境,补充人体对阳光的需求。本文对我们研制成功的模拟地球表面太阳光装置进行了论述。该装置经过三年多时间的试用,反映效果良好。并经有关权威部门对太阳光装置进行了医学效应研究,通过了专家鉴定。评语中充分肯定了太阳光装置的医学效应。该项研究成果已通过了专家鉴定。

　　2　设计准则及技术指标

　　模拟地球表面太阳光装置有别于其它种类太阳模拟器。对其各项技术指标都有其特殊要求。理论上,模拟器的辐照度,光谱辐照度分布,辐照稳定度等指标应与太阳辐射的光学性能一致。但由于辐射源,光学系统及加工工艺的限制,做到完全一致是很困难的,甚至是不可能的。因此,从研制的角度讲,应尽量做到模拟器的光学性能与太阳在特定情况下的辐射光学性能的主要参数的偏差在所规定的允差内。

　　研制中,我们采用了国际电工委员会的IEC—94中的标准太阳光谱辐照度中的数据。其制定的条件是:空气质量AM1.5,地面反射率0.2,在面向太阳成37°角倾斜的太阳光直射和漫射辐射的总分布,总光谱辐射能流密度1000 W/。其气象条件:大气水蒸气1.42 cm,臭氧含量0.24,在悬浮微粒0.5μm条件下的大气浊度0.27。此标准与我国的实际自然状况相符。对光谱辐照度分布的模拟,因为变成入射能量的问题,所以可以不考虑各个谱线的精细结构。这样以上述的AM1.5标准太阳光谱照度分布为标准与实际“模拟太阳光装置”的光谱辐照度分布进行比较即为光谱匹配偏差。

　　辐照不均匀度是辐照度随位置变化的最大相对偏差,用下式计算:

　　式中:Emax　指有效辐照面内测得的最大辐照度,W/m2;Emin　指有效辐照面内测得的最小辐照度,W/。

　　辐照不稳定度是指在有效辐照面内任一给定点上,在规定的时间间隔内,辐照度随时间变化的最大相对偏差。用下式计算:

　　式中:E′max　指有效辐照面上给定点,在规定时间间隔内测得的最大辐照度,W/;Emin　指有效辐照面上给定点,在规定时间间隔内测得的最小辐照度,W/。