专利名称：具有全谱定标、监测和控制的加速老化测试设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及加速老化测试设备，具体涉及室内加速老化测试设备，它利用人工光源的全谱功率分布(“SPD”)以定标，监测，和控制该设备。
背景技术：
我们知道，利用室内加速老化测试设备测试涂色表面，织物，塑料薄膜和其他材料的加速老化特征。这种测试是使被测试材料在可控以及高温度和/湿度条件下接受近似于日光的人工光源高强度辐射的曝光完成的。
在自然的室外环境下，热、光和潮湿的组合效应使暴露在这种室外老化条件下的产品发生光学，机械和化学变化。一般地说，本发明和现有技术的测试设备可用于得到加速时间基础上的这种老化数据，允许产品制造商获得关于他们的产品如何经受长年累月老化条件的信息。
通常，加速老化测试设备可以利用循环通过系统的空气以控制被测试样本的温度，所以，这些样本不会因可能存在的加热器或辐射源而发生欠热或过热，典型的是高强度等离子体灯，例如，氙灯。我们需要被测试的样本曝光在精确的预定条件下，允许更准确地比较各种测试过程，从而可以精确地确定测试设备提供的老化条件，在需要比较不同年份的各种样本时，可以重新建立这些老化条件。
在已知的加速老化测试设备中，用于承载被测试样本的可转动框架环绕光源，光源通常是发射有基本紫外光分量辐照度的氙灯。框架的转动通常是每分钟一转，以避免系统中样本定位的系统差别。此外，加到样本上的典型辐照度级约为1SUN，它在The Society ofAutomotive Engineers J-1885老化测试方法中的定义为340nm紫外光辐射下每平方米0.55W。
其他已知的加速老化测试设备还加速材料的老化，把这种材料曝光在高于1SUN的辐照度级下，例如，2SUN(或按照以上的定义为每平方米1.1W)。我们注意到，在这种较高的光强下，在样本区域框架周围的光辐照度不均匀性变得更大，从而使样本温度发生变化。因此，测试程序中的样本可以受这些变化的影响。
其他已知的加速老化测试设备仅在光源SPD的三个离散点监测和控制光源的辐照度。即，现有技术测试设备仅在340纳米(“nm”)，420nm和300-400nm下测量光源的辐照度。利用固定的带通光滤波器和相关的闭环反馈电路进行测量。标准测试方法规定三个控制点中一个控制点，它们不是用户可选择的。这些已知的测试监测和控制方法在几个方面是特别不利的。例如，当前开发的测试样本材料在光源辐照度的曝光下容易老化或退化，其特定的波长不同于设置的标准波长。在目前的设备中，不可能控制特定材料具有最大或临界灵敏度的波长。此外，光源的SPD随光源以及内部和外部外滤波器的老化而变化。而且，在静态辐照度控制波长下，不可能实现最佳的加速老化。因此，测试样本的可靠性在它们各自测试程序中受这些变化的影响。
定标已知的加速老化测试设备也是很麻烦的，耗费时间以及对客户加速老化测试设备的测试结果引入很大的误差界限。现有技术定标方案涉及以下步骤根据1000瓦钨定标标准，定标光谱辐射计；利用光谱辐射计测量标准工厂光源和分配定标值；利用标准工厂光源的运行，定标工厂加速老化测试设备辐射计并按照定标值调整辐射计增益；利用客户标准光源运行工厂加速老化测试设备并基于辐射计读数分配定标值；和利用客户标准光源，运行客户加速老化测试设备和调整客户测试设备的辐射计增益以匹配定标值。因此，已知现有技术设备产生不确定的可能性是相当大的。即使工厂完美无缺地执行每个步骤，客户仍然可能犯错误。因此，测试样本在它们的各自测试程序中受这些变化的影响。
一种已知的老化设备包括辐射测量装置。测试所用的部分辐射被引导到辐射测量装置。被引导的辐射是光谱分散的，因此，选取的二极管在SPD上的离散点可以测量强度和/或剂量。辐射检测器是由指定的光电二极管阵列构成以监测预选的离散波长。
另一种现有技术曝光照相胶片的设备包括工作在恒定相关色温和强度下的照明光源。光谱辐射计在32-光电二极管的线性上拍摄从380nm至740nm光谱的光学图像。因此，光谱辐射计提供32个信号，指出从380nm延伸至740nm的32均匀频带中每个频带的光强。在32频带中每个频带中间的32个标称波长的色温和照度值是从传感器的32个信号中导出的。根据这些数值，可以导出色温下辐射功率的发光度。光谱辐射计产生指出照度和相关色温的信号，该信号发射到可以测试该信号的自动控制装置以确定是否在容许偏差内。自动控制装置和步进电机响应于光谱辐射计的信号，可以调整发生器发射的光强。为了保持色温和辐射为恒定值，改变光源与球面反射镜之间的距离以调整光强。
另一种现有技术老化设备包括光强监测和调整装置，该装置包含光纤构成的光波导，记录仪器中的光接收部分和调整部分。光波导配置成包含一束三等分光纤的柔性管。光波导中的一端被引导到灯，另一个三等分端与光接收部分连接。每个部分光纤束的光接收部分中透镜使光通过各自的滤波器引导到各自的光接收单元，例如，光电管。三个光接收单元在三个固定的离散点测量光的成分。一个传感器用于控制光强，其他的两个传感器用于比较不同设置点以判断光谱的质量。
另一种现有技术测试设备描述利用各个强度级和光谱分布的辐射以定标辐射装置的方法。该定标系统包含沿辐射装置方向发射光束的光源，用于定标和/或测试装置。部分的光束被该装置截取，而其余部分的光束被光电二极管检测器截取。检测器的作用是光谱滤波以观察光源输出辐射中的一个或多个特定光谱带。检测器提供输出电流经开关到控制单元，用于运行强度控制器以激励光源。单个光电检测器的电流是滤波频带内光强的准确预测器，它描述光电检测器的电流与强度之间的线性关系。
所以，人们需要一种克服现有技术缺点的加速老化测试设备，即相对于光源SPD的固定离散部分，监测和控制测试设备，基于光源的全SPD不能定标，监测和控制测试设备；相对于用户可选的离散波长，即，不能测试全SPD中不同部分的材料灵敏度的波长或波长范围，不能定标，监测和控制测试设备；在相对于接受的专业鉴定标准的给定光源全SPD上，不能定标测试设备以及不能监测给定光源的全SPD变化，例如，随时间退化的光源或相关的滤波器。
发明内容
按照本发明可以提供各种改进，这些改进增加本发明测试设备定标，监测和控制的准确性。该测试设备可用于提供准确的预定条件，这些预定条件在一个运行过程和不同运行过程中是基本可预测和不变的。
参照以下结合附图的详细描述，可以更好地理解本发明，在一些附图中相同的参考数字代表相同的元件。
图1是现有技术加速老化测试设备的透视图。
图2A是按照本发明一个实施例加速老化测试设备的正视图。
图2B是按照本发明另一个实施例加速老化测试设备的正视图。
图3A是按照本发明一个实施例加速老化测试设备的定标步骤流程图。
图3B是图3A所示加速老化测试设备的附加定标步骤流程图。
图3C是图3A所示加速老化测试设备的附加定标步骤流程图。
图3D是图3A所示加速老化测试设备的附加定标步骤流程图。
图3E是图3A所示加速老化测试设备的附加定标步骤流程图。
图4是图3D中滤波步骤的流程图。
图5是可追踪光谱辐射计监测的定标光源的部分SPD曲线图。
图6是客户加速老化测试设备中运行的定标光源第二全SPD的第二组测量结果曲线图。
图7是滤波之后定标光源的第一全SPD曲线图。
图8是滤波之后图6所示定标光源的第二全SPD曲线图。
图9A是初始调整第一和第二滤波数据组步骤的曲线图。
图9B是随后调整第一和第二滤波数据组步骤的曲线图。
图10是客户加速老化测试设备的系统响应因子曲线图。
图11是定标之后客户加速老化测试设备的全SPD曲线图。
图12是按照本发明一个实施例步骤的流程图，用于运行定标的客户加速老化测试设备。
具体实施例方式
简要地说，在本发明一个实施例中，一种在客户加速老化测试设备中定标辐照度级控制的方法，包括以下步骤在工厂加速老化测试设备中安装定标光源；在第一定标装置确定的固定功率级下运行工厂加速老化测试设备；收集定标光源的第一全SPD；从第一全SPD中产生第一组测量结果；存储第一组测量结果作为第一数据组；在客户加速老化测试设备中安装定标光源；在第二定标装置确定的固定功率级下运行客户加速老化测试设备；收集定标光源的第二全SPD；从第二全SPD中产生第二组测量结果；存储第二组测量结果作为第二数据组；滤波第一数据组和第二数据组；调整第一滤波数据组和第二滤波数据组；和确定客户加速老化测试设备的系统响应因子，为的是定标客户加速老化测试设备的辐照度级控制。
在本发明另一个实施例中，一种在客户加速老化测试设备中使测试样本曝光到准确预选的辐照度级的方法，包括以下步骤基于光源滤波器组合的类型，定标光源的第一数据组，和光源控制波长下所需的辐照度级设置点，确定从光源中产生预选辐照度级的功率级；基于系统响应因子调整的光源第二数据组，确定该光源的测量辐照度级；比较控制波长下的功率级与测量辐照度级；产生光源功率控制信号；和在所需时间段内以预选间隔重复以上的步骤。
本发明另一个实施例涉及一种加速老化测试设备，包括测试室。支承测试样本的测试样本座设置在测试室内。光源也设置在测试室内以产生辐照度。基于多个输入，控制器产生光源功率控制信号。功率源输出功率到光源以响应光源功率控制信号。光谱辐射计收集光源的全SPD，然后产生代表全SPD的数据组，为的是输出该数据组到控制器作为多个输入中的一个输入。
参照图1，图1表示老化测试装置10，包括限定上测试室14的外壳12，上测试室14中的框架16包含大致球面排列的不锈钢支架，测试样本18可以按照与中央光源22大致等距离的方式粘附到不锈钢支架，光源22可以是氙灯，荧光灯，金属卤化物灯，汞灯或钨灯。这种装置类似于美国专利号5,503,032和5,854,433中公开的装置，这些内容全文合并在此供参考。
在上测试室14的底部有圆形排列的缝隙26和锥形挡板24，有助于引导空气沿框架上承载的测试样本18穿过缝隙26。
常规的电阻型加热器元件30可以放置在缝隙26和承载它们的隔板下面，有助于控制测试样本18周围空气的温度。光源22的安装可以按照美国专利号5,226,318中所描述的，其中包含给光源22提供的电流和水流导管，全文合并在此供参考。
框架16是由延伸通过上测试室14顶壁36的第一支承件或轴34承载。因此，框架16上承载各种电子装置的连接可以与轴34穿过顶壁36到微处理器38，微处理器38放置在顶壁36上方的老化测试系统中，它与光源22所用的流水以及高电流和电压之间有安全的距离。
用于转动轴34和框架16的电动机M放置在顶壁36的上方。测试框架16可以承载黑板温度传感器40，传感器40是特别适用于检测直接来自光源辐射温度的传感器。在远离光源22的位置还可以设置干球传感器以监测空气的温度。此外，可以配置直接百分比相对湿度传感器。这些传感器中的每个传感器可以给微处理器38提供信号数据。
顶壁还限定代表循环空气的循环高压室46入口的壁缝隙，空气的循环是由吹风机28驱动，吹风机28推进空气从测试室14的顶部到底部并通过缝隙26。
在高压室46内是可以开闭的冷却空气通风口48，它有可活动的阻尼器50并包含空气入口48b和空气出口48a。阻尼器50的位置可以受控制件51控制，而控制件51按照常规方式是受微处理器38的控制。
在上测试室44中还配置框架水喷射或喷雾器单元52以及样本水喷射或喷雾器单元53，在需要时给样本提供附加的特定喷射。
在上述美国专利号5,503,032和5,854,433中还公开关于老化测试机10的进一步细节。
参照图2A和2B，图2A和2B表示按照本发明实施例的加速老化测试设备正视图。专业人员可以知道，本发明实施例的结构和功能特征与上述结合图1描述和解释的这些特征相同，不同的是以下给予更详细的描述。因此，这个实施例的详细描述仅仅涉及本实施例的那些结构和功能特征以及支持和描述图2A和2B所示实施例所需图1所示实施例的这些特征。结合图1所述设备的结构和功能特征是在本发明内容的范围内，此处所描述的内容适合于本发明的其他实施例。
这些实施例的加速老化测试设备10包括上测试室14，框架或测试样本座16，用于支承测试室14中的测试样本18。光源22放置在测试室14内，用于在测试室14中产生辐照度。基于以下讨论的多个输入，控制器60产生光源功率控制信号。功率源62输出功率到光源22以响应光源功率控制信号。输入装置64放置在测试室14内，与光源22的辐照度直接联系，为的是能够监测光源22的全SPD。产生代表全SPD的数据组并输出到控制器60作为多个输入中的一个输入。
基于多个输入，控制器60确定从光源22产生预选辐照度级的功率级。最好是，多个输入至少包括以下的内容光源滤波器组合的类型；定标的光源数据组(以下描述)；和光源22控制波长所需的辐照度级设置点。控制器60可能需要附加的输入并用于更精确地控制功率级是在本发明的范围内。
基于系统响应因子调整的光源22数据组，控制器还确定光源22的测量辐照度级，以下详细地给予描述。专业人员知道，结合图2A和2B实施例中所用的术语“数据组”等同于以下所用的术语“第二数据组”，且可以互相交换使用。控制器60比较功率级与测量辐照度级，产生输出到功率源62的光源功率控制信号，并在所需时间段内以预选间隔重复以上的步骤。因此，可以实现加速老化测试设备的精确和准确运行，它克服现有技术中的缺点。
最好是，控制器60包含处理单元和用于处理单元存储程序指令的存储器，它使控制器完成以下的功能基于光源滤波器组合的类型，定标光源数据组和光源控制波长下所需的辐照度设置点，确定从光源产生预选辐照度级的功率级；基于系统响应因子调整的光源数据组，确定从光源产生的测量辐照度级；比较功率级与测量辐照度级；产生光源功率控制信号；和在所需时间段内以预选间隔重复以上的步骤。
本发明的处理器可以是，但不限于，单个处理器，多个处理器，DSP，微处理器，ASIC，状态机，或能够处理和执行软件的任何其他装置。术语处理器应当不限于能够执行软件的硬件，而可以包含DSP硬件，存储软件的ROM，RAM，和任何其他易失性或非易失性存储媒体。
本发明的存储器可以是，但不限于，单个存储器，多个内存位置，共享存储器，CD，DVD，ROM，RAM，EEPROM，光存储器，微代码，或处理器用于存储数字数据的任何其他非易失性存储装置。
功率源62是与结合图1所描述实施例中相同的功率源。然而，结合控制器60的运行现在能够调整功率源62，从而在任何测试期间提供可靠的相同辐照度级。
输入装置可以是光谱辐射计，接收光装置或设置在测试室14内任何其他的合适输入装置，它可以直接联系光源22的辐照度并与光谱辐射计通信。在图2A中，输入装置64设置在测试样本座16周界内的柱66上。在图2B中，输入装置64安装在测试样本座16上，如同测试样本座或框架支承这种测试样本限定的测试样本面中测试样本。
在输入装置69是接收光装置或不同于测试室14内光谱辐射计的其他合适装置情况下，它直接接触光源22的辐照度，如图2A或2B所示，光波导可用于引导光源的光到远离测试室14设置的光谱辐射计或不曝光在直接的辐照度下。
一般地说，光谱辐射计可以是，但不限于，有单色仪和光敏装置或二极管阵列的任何合适装置。最好是，光谱辐射计是线性电荷耦合器件，它可以按照国家标准和测试研究院(“NIST”)标准进行定标。例如，与本发明结合使用的一种合适光谱辐射计可以是OptronicLaboratories of Orland，Florida制作的型号OL 754-C。还可以利用实现本发明功能特征的其他合适光谱辐射计。
如上所述，光源22可以选自氙灯，荧光灯，金属卤化物灯，汞灯和钨灯。专业人员知道，其他已知和以后发现的合适光源也可用于提供所需的结果。
图3A，3B，3C，3D，3E和4表示按照本发明各个实施例在客户加速老化测试设备中定标辐照度级控制的各个步骤流程图。首先，必须定标工厂加速老化测试设备。更具体地说，按照已知的标准必须定标结合工厂加速老化测试设备使用的光谱辐射计，为的是在本发明以后定标过程的步骤中提供精确性和准确性。利用标准辐照度源定标光谱辐射计的已知标准测试方法是在美国测试和材料学会出版物G138中提出的，全文合并在此供参考。辐照度的标准光源或定标光源可以是选自氙灯，荧光灯，金属卤化物灯，汞灯和钨灯的灯。专业人员知道，其他已知的或以后发现的合适定标光源可用于提供所需的结果。
简要地说，图3A所示的步骤涉及工厂加速老化测试设备的这个初始步骤。在步骤300，按照已知的标准，在工厂加速老化测试设备中安装NIST可追踪光源。在步骤302，第一定标装置用于设定NIST可追踪光源的固定功率级。例如，第一定标装置可以是瓦特计或其他合适的功率级控制装置。最好是，第一定标装置和其他上述的定标装置配置成NIST可追踪瓦特计。在步骤304，按照上述步骤运行工厂加速老化测试设备，使连接到工厂加速老化测试设备的光谱辐射计测量NIST可追踪光源的全SPD。因此，在步骤306，工厂加速老化测试设备定标到NIST可追踪光源。
图3B是以下附加步骤的流程图，它在客户加速老化测试设备中定标辐照度级控制。在步骤308，在工厂加速老化测试设备中安装定标光源。在步骤310，第一定标装置用于设定运行工厂加速老化测试设备的固定功率级。在步骤312，在工厂加速老化测试设备的运行期间，NIST可追踪定标的光谱辐射计收集定标光源的第一全SPD。在步骤314，NIST可追踪光谱辐射计从第一全SPD中产生第一组测量结果。在步骤316，第一组测量结果存储为第一数据组。在第一组和/或其他各组测量结果，等间隔约为1nm，小于1nm或大于1nm。图5是按照本发明一个实施例由NIST可追踪光谱辐射计收集定标光源第一全SPD部分的曲线图。第一数据组用于客户加速老化测试设备的定标和运行，如以下所描述的。专业人员可以知道，沿X轴的单位是以nm测量的波长，而沿Y轴的单位是以W/m2测量的辐照度。第一组测量中的每个测量结果表示为第一全SPD上多个等间隔离散波长中每个波长的第一辐照幅度。
最好是，第一数据组存储在数据存储装置或存储器中，它可以是，但不限于，单个存储器，多个内存位置，共享存储器，CD，DVD，ROM，RAM，EPROM，光存储器，宏代码，或任何其他非易失性存储器，它能够存储处理器使用的数字数据。更好的是，第一数据组存储在便携式数据存储装置或存储器中，可以利用与客户加速老化测试设备结合使用的定标光源发射，转发或分配。
图3C是附加定标步骤的流程图，它在客户加速老化测试设备中定标辐照度级控制。在步骤318，在客户加速老化测试设备中安装定标光源。在步骤320，第二定标装置用于设定运行客户加速老化测试设备的固定功率级。如以上所讨论的，第二定标装置可以是任何这种合适的装置，但最好是NIST可追踪瓦特计。在步骤322，连接到客户加速老化测试设备的光谱辐射计收集定标光源的第二全SPD。在步骤324，从第二全SPD中产生第二组测量结果。在步骤326，第二组测量结果存储为第二数据组。图6是按照本发明一个实施例运行在客户加速老化测试设备中定标光源第二全SPD的第二组测量结果曲线图。专业人员可以知道，沿X轴的单位是像素(在这个实施例中是线性电荷耦合器件的像素)，而沿Y轴的单位是计数(像素观察到的计数)。换句话说，在本发明的这个实施例中，线性电荷耦合器件用作光谱辐射计，而每个传感器单元或像素观察计数的数目，它代表第二全SPD中某个波长的强度。最好是，第二数据组存储在存储器或此处定义和用作“存储器”的数据源。
图3D是附加定标步骤的流程图，它在客户加速老化测试设备中定标辐照度级控制。在步骤328，滤波第一数据组。图7是按照本发明一个实施例中图5所示定标光源的第一全SPD或滤波后第一数据组的曲线图。在步骤330，滤波第二数据组。图8是按照本发明一个实施例中图6所示定标光源的第二全SPD或滤波后第二数据组的曲线图。一般地说，每个滤波步骤利用算法以隔离和识别第一全SPD和第二全SPD的源峰值。最好是，滤波步骤利用以下算法以隔离和识别第一全SPD和第二全SPD的源峰值yi=xi-[1/16×Σj=0j=6(4-|j-3|)·x(i-(j-3))]]]>其中y＝一个滤波数据组；x＝另一个滤波数据组；i＝下标数字该算法一般是数学曲线平滑的指数公式。最好是，该算法从原始曲线中减去数学平滑曲线以隔离和识别第一全SPD和第二全SPD中每个全SPD的源峰值。
在步骤332，调整第一滤波数据组和第二滤波数据组。图4是步骤332中讨论的调整步骤流程图。图9A是第一滤波数据组和第二滤波数据组的初始调整步骤的曲线图。专业人员可以知道，沿x轴的单位是每个像素的波长，而沿y轴的单位是源峰值。首先，在波长(第一数据组)与像素(第二数据组)之间存在差别或误差。在步骤334，移位第二数据组预选的增量。在步骤336，第一数据组在导出误差或偏移的增量中内插波长偏移。在步骤338，确定移位第二数据组与内插第一数据组之间的误差。在步骤340，比较该误差与预选阈值。在误差大于预选阈值的情况下，按照以上的步骤重复调整第一滤波数据组和第二滤波数据组的步骤。最好是，预选阈值约在提供可接受准确性的范围内。专业人员可以知道，阈值是与光源和光谱辐射计有关。在步骤342，若误差小于预选阈值，则确定最佳的移位第二数据组和内插第一数据组的表达式以及归一化或调整各自的数据组。
图9B是在误差小于阈值和已确定最佳移位和内插表达式之后调整第一滤波数据组和第二滤波数据组的随后步骤曲线图。同样地，专业人员可以知道，沿x轴和沿y轴的单位与图9A中的相同。
图3E是附加定标步骤的流程图，它在客户加速老化测试设备中定标辐照度级控制。在步骤344，确定客户加速老化测试设备的系统响应因子，为的是定标客户加速老化测试设备的辐照度级控制。系统响应因子是基于滤波的第一数据组和第二数据组以及最佳的移位和内插表达式。因此，系统响应因子代表输出信号与输入激励的离散波长比率，如此处所描述的。确定系统响应因子的步骤包括找到全SPD上每个波长的输出与输入的比率。
图10是按照本发明一个实施例客户加速老化测试设备的系统响应因子曲线图。专业人员可以知道，系统响应因子表示为客户加速老化测试设备的全SPD上多个离散波长中每个波长的信号输出幅度。换句话说，如以下更详细讨论的，系统响应因子用于调整特定客户加速老化测试设备的辐照度级控制到NIST可追踪电平。
图11是客户加速老化测试设备在定标之后产生的全SPD曲线图。专业人员可以知道，图11中的全SPD曲线图与图5中的全SPD曲线图基本相同，它指出客户加速老化测试设备中的辐照度级控制现在已定标到NIST可追踪电平。因此，可以从客户加速老化测试设备中得到准确和可预测的结果。
在本发明的一个实施例中，收集第一全SPD的步骤是利用与工厂加速老化测试设备结合使用的NIST可追踪光谱辐射计实施的。这种光谱辐射计可以包括单色仪和光敏装置，并可选自线性电荷耦合器件与二极管阵列的组合。
利用与客户加速老化测试设备结合使用的光谱辐射计实施收集第二全SPD的步骤是在本发明内容的范围内。最好是，这种光谱辐射计可以包括单色仪和光敏装置，并可选自线性电荷耦合器件与二极管阵列的组合。
图12是按照本发明一个实施例运行定标的客户加速老化测试设备以使其中的测试样本曝光到准确的预选辐照度级的步骤流程图。在步骤408，确定从光源中产生预选辐照度级的功率级。确定功率级的过程是基于先前的步骤400-406。即，在步骤400，输入光源滤波器组合的类型。在步骤402和404，输入光源控制波长的所需辐照度级设置点，和在步骤406，从存储器中检索定标光源的第一数据组。在步骤410，激活客户加速老化测试设备，从而使测试样本曝光在光源的辐照度下。
基于以上的步骤，在步骤418，观察从光源测量的辐照度级。即，在步骤412，收集和调节光源的实际辐照度，在步骤414，产生第二数据组，和在步骤416，利用系统响应因子调整第二数据组。
在步骤420，比较控制波长下的功率级与测量的辐照度级。在测量的辐照度级不对应于辐照度级设置点的情况下，在步骤424，产生调整的光源功率控制信号，并使该过程重新回到步骤410。在测量的辐照度级对应于辐照度级设置点和在步骤426中曝光所需的时间段没有终止的情况下，则在步骤428中本发明这个实施例的过程暂停一段时间，并在暂停之后重设该过程到步骤410。在步骤426中曝光所需的时间段终止情况下，在步骤430，客户加速老化测试设备中测试样本的曝光结束。
控制波长可以是波长范围或特定的波长范围以及这个波长范围可用于确定光度计输出是在本发明内容的范围内。例如，按照专业人员熟知的数学函数，可以从导出的任何全SPD中确定LUX值。在本发明一个实施例中，这可以借助于人眼加权的原始数据给予描述，即，日光视觉响应。
在本发明一个实施例中，第一数据组包含第一全SPD上的第一组测量结果，其中第一组测量中的每个测量结果表示成第一全SPD上多个离散等间隔波长中每个波长的第一辐照幅度。最好是，第一组测量是利用NIST可追踪光谱辐射计实施的。
此外，在本发明一个实施例中，第二数据组包含第二全SPD上的第二组测量结果，其中第二组测量中的每个测量结果表示成每个传感器单元计数的数目。第二组测量是利用NIST可追踪光谱辐射计实施的，且这种光谱辐射计可以是线性电荷耦合器件或任何其他合适的装置。
在不偏离所附权利要求书精神和范围的条件下，专业人员可以作出各种改动和变化。例如，该设备可以配置成利用具有上述优点的其他合适光源，定标光源和光谱辐射计运行。
权利要求
1.一种在客户加速老化测试设备中定标辐照度级控制的方法，包括以下步骤在工厂加速老化测试设备中安装定标光源；在第一定标装置确定的固定功率级下运行工厂加速老化测试设备；收集定标光源的第一全谱功率分布(“SPD”)；从第一全SPD中产生第一组测量结果；存储第一组测量结果作为第一数据组；在客户加速老化测试设备中安装定标光源；在第二定标装置确定的固定功率级下运行客户加速老化测试设备；收集定标光源的第二全SPD；从第二全SPD中产生第二组测量结果；存储第二组测量结果作为第二数据组；滤波第一数据组和第二数据组；调整第一滤波数据组和第二滤波数据组；和确定客户加速老化测试设备的系统响应因子，为的是定标客户加速老化测试设备的辐照度级控制。
2.按照权利要求1的方法，其中收集第一全SPD的步骤是利用国家标准和测试研究院(“NIST”)可追踪光谱辐射计并结合工厂加速老化测试设备实施的。
3.按照权利要求2的方法，其中光谱辐射计包含单色仪和光敏装置。
4.按照权利要求2的方法，其中光谱辐射计选自线性电荷耦合器件与二极管阵列的组合。
5.按照权利要求1的方法，其中收集第二全SPD的步骤是利用光谱辐射计并结合客户加速老化测试设备实施的。
6.按照权利要求5的方法，其中光谱辐射计包含单色仪和光敏装置。
7.按照权利要求5的方法，其中光谱辐射计选自线性电荷耦合器件与二极管阵列的组合。
8.按照权利要求1的方法，其中第一组测量中的每个测量结果表示成第一全SPD上多个等间隔离散波长中每个波长的第一辐照幅度。
9.按照权利要求1的方法，其中第二组测量中的每个测量结果表示成每个传感器单元计数的数目。
10.按照权利要求1的方法，其中系统响应因子表示成全SPD的多个离散波长中每个波长的信号输出幅度。
11.按照权利要求1的方法，其中滤波步骤利用算法以隔离和识别第一和第二全SPD的源峰值。
12.按照权利要求1的方法，其中滤波步骤利用以下算法以隔离和识别第一和第二全SPD的源峰值yi=xi-[1/16×Σj=0j=6(4-|j-3|)·x(i-(j-3))]]]>其中y＝一个滤波数据组；x＝另一个滤波数据组；i＝下标数字
13.按照权利要求1的方法，其中算法执行一系列平滑滤波数据组的步骤以隔离和识别第一和第二全SPD的源峰值。
14.按照权利要求1的方法，其中调整步骤还包括以下步骤移位第二数据组一个预选的增量；内插第一数据组一个波长偏移；确定移位第二数据组与内插第一数据组之间的误差；比较误差与预选的阈值；若误差大于预选的阈值，则重复以上的步骤；若误差小于预选的阈值，则确定最佳的移位第二数据组和内插第一数据组的表达式。
15.按照权利要求1的方法，其中第一和第二定标装置各自是NIST可追踪瓦特计。
16.按照权利要求1的方法，其中定标光源是选自氙灯，荧光灯，金属卤化物灯和汞灯中的一种灯。
17.按照权利要求8的方法，其中的等间隔约为1nm。
18.按照权利要求8的方法，其中的等间隔小于1nm。
19.按照权利要求8的方法，其中的等间隔大于1nm。
20.一种在客户加速老化测试设备中使测试样本曝光到准确预选辐照度级的方法，包括以下步骤基于光源滤波器组合的类型、定标光源的第一数据组、和光源控制波长下所需的辐照度级设置点，确定从光源中产生预选辐照度级的功率级；基于系统响应因子调整的光源第二数据组，确定从光源测量的辐照度级；比较控制波长下的功率级与测量的辐照度级；产生光源功率控制信号；和在所需时间段内以预选间隔重复以上步骤。
21.按照权利要求20的方法，其中光源是选自氙灯，荧光灯，金属卤化物灯和汞灯中的一种灯。
22.按照权利要求20的方法，其中定标光源是选自氙灯，荧光灯，金属卤化物灯和汞灯。
23.按照权利要求20的方法，其中控制波长是可用于确定光度计输出的波长范围。
24.按照权利要求20的方法，其中控制波长是一个波长范围。
25.按照权利要求20的方法，其中第一数据组包括来自第一全谱功率分布(“SPD”)的第一组测量结果，其中第一组测量中的每个测量结果表示成第一全SPD上多个等间隔离散波长中每个波长的第一辐照幅度。
26.按照权利要求25的方法，其中第一组测量是利用国家标准和测试研究院(“NIST”)可追踪光谱辐射计实施的。
27.按照权利要求20的方法，其中第二数据组包括来自第二全SPD的第二组测量结果，其中第二组测量中的每个测量结果表示成每个传感器单元计数的数目。
28.按照权利要求27的方法，其中第二组测量是利用NIST可追踪光谱辐射计实施的。
29.按照权利要求28的方法，其中光谱辐射计是线性电荷耦合器件。
30.一种加速老化测试设备，包括测试室；测试样本座，用于支承测试室中的测试样本；测试室内设置的光源，用于产生测试室中的辐照度；控制器，基于多个输入，产生光源功率控制信号；响应于光源功率控制信号的功率源，用于输出功率到光源；和光谱辐射计，用于收集光源的全谱功率分布(“SPD”)，产生代表全SPD的数据组，和输出该数据组到控制器作为多个输入中的一个输入。
31.按照权利要求30的设备，其中有接收光装置的光谱辐射计设置在测试室内，用于直接接触光源辐照度。
32.按照权利要求30的设备，其中光波导接收光装置配置在测试室内，用于直接接触光源辐照度并引导光源的光到远离测试室配置的光谱辐射计。
33.按照权利要求32的设备，其中接收光装置设置在测试样本座上。
34.按照权利要求32的设备，其中接收光装置设置在测试样本座支承的测试样本限定的测试样本面上。
35.按照权利要求30的设备，其中数据组包含来自全SPD的一组测量结果，其中该组测量中的每个测量结果表示成每个传感器单元计数的数目。
36.按照权利要求30的设备，其中光源是选自氙灯，荧光灯，金属卤化物灯和汞灯中的一种灯。
37.按照权利要求30的设备，其中光谱辐射计是国家标准和测试研究院(“NIST”)可追踪线性电荷耦合器件。
38.按照权利要求30的设备，其中基于光源滤波器组合的类型、定标光源数据组和光源控制波长的所需辐照度级设置点，控制器确定从光源产生预选辐照度级的功率级。
39.按照权利要求38的设备，其中基于系统响应因子调整的光源数据组，控制器还确定从光源测量的辐照度级。
40.按照权利要求39的设备，其中控制器比较功率级与测量的辐照度级，产生光源功率控制信号和在所需时间段内以预选间隔重复以上的步骤。
41.按照权利要求30的设备，其中控制器包括处理单元和存储程序指令的存储器，在由处理单元使用时，它使控制器具有以下的功能基于光源滤波器组合的类型、定标光源数据组和光源控制波长所需的辐照度级设置点，确定从光源产生预选辐照度级的功率级；基于系统响应因子调整的光源数据组，确定从光源测量的辐照度级；比较功率级与测量的辐照度级；产生光源功率控制信号；和在所需时间段内以预选间隔重复以上的步骤。
全文摘要
一种加速老化测试设备以及定标和运行该设备的方法，包括用于监测光源全谱功率分布的光谱辐射计。定标包括在以固定功率级运行的工厂测试设备中定标光源并收集定标光源的全谱功率分布以产生第一数据组。然后，在客户测试设备中安装定标光源并以固定功率级运行以收集全谱功率分布和产生第二数据组。滤波和调整第一数据组和第二数据组以确定客户测试设备的系统响应因子，从而可以定标辐照度级控制。
文档编号G01N17/00GK1651900SQ20051000781
公开日2005年8月10日 申请日期2005年2月2日 优先权日2004年2月2日
发明者柯特·斯高特, 克里斯托弗·瓦斯, 阿纳托利·伊瓦诺夫 申请人:阿特拉斯材料测试技术有限责任公司