基于多谱段太阳模拟器光机系统紫外通道的密封
优化研究
摘要
太阳模拟器是一种用于模拟太阳辐射的设备，广泛应用于光伏组件测试、
太阳能产品测试、环境模拟等多个技术领域。但目前针对太阳模拟器的研究主
要集中在可见光波段，对真空紫外波段的模拟研究相对较少。本文针对太阳模
拟器多谱段进行研究，并对紫外通道真空密封结构进行深入探讨，主要包括多
谱段太阳模拟器光机结构设计、紫外通道真空密封结构仿真分析，并对真空密
封结构进行关键参数优化。
首先，基于技术指标要求，对近紫外、远紫外和可见光及近红外波段进行光
源的确定，并对椭球聚光镜进行参数设计，随后对光源进行位置调整与支撑结
构的设计，最终通过TracePro软件进行光路的仿真模拟，验证了设计结果的准确
性。
其次，针对太阳模拟器紫外通道进行真空密封结构仿真设计。选用燕尾密
封槽作为密封结构，通过ANSYS软件针对O形氟橡胶密封圈在不同密封槽参数
下进行仿真分析，并总结不同参数对密封性能的影响规律，最终确定影响密封
性能主要参数分别为：密封槽槽口倒角、槽底角度、压缩率。
再次，采用多项式拟合出的近似模型，通过蝙蝠算法对密封槽的主要参数
进行参数优化分析。选择以密封槽口倒角、槽底角度、压缩率作为输入，以密封
圈的最大等效应力和最大剪切应力为输出，通过蝙蝠算法进行目标函数最优参
数寻找，最后确定最优解的参数范围。
最后，搭建实验台进行结果检验测试。首先基于技术指标对光学系统辐照
进行结果验证；再通过真空密封实验进行优化后的密封槽密封性能验证，同时
对实验结果进行分析，验证本文所研究的多谱段太阳模拟器光机结构设计及密
封结构参数优化的准确性。
关键词太阳模拟器；多谱段；紫外波段；密封槽；参数优化
-I-
SealOptimizationStudyoftheUltravioletChannel
BasedonAMultispectralSolarSimulator
PhotomachineSystem
Abstract
Asolarsimulatorisadeviceusedtosimulatesolarradiation,whichiswidely
usedinmanytechnicalfieldssuchasphotovoltaicmoduletesting,solarproducttesting,
andenvironmentalsimulation.However,thecurrentresearchonsolarsimulators
mainlyfocusesonthevisiblelightband,andtherearerelativelyfewsimulationstudies
onthevacuumultravioletband.Inthispaper,wecarryoutresearchonthe
multispectralbandofthesolarsimulatorandconductin-depthdiscussiononthe
vacuumsealingstructureoftheUVchannel,whichmainlyincludesthedesignofthe
opticalmachinestructureofthemultispectralbandsolarsimulator,thesimulationand
analysisofthevacuumsealingstructureoftheUVchannel,andtheoptimizationof
thekeyparametersofthevacuumsealingstructure.
Firstly,basedonthereq