自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法，步驟一，測量裝置的建立和明態(tài)遮光號的設(shè)定；步驟二，獲取設(shè)定遮光號下的儀器和樣品總約化亮度系數(shù)；步驟三，獲取步驟二遮光號下的儀器的約化亮度系數(shù)；步驟四，按照下式計算出樣品在此遮光號下的自身產(chǎn)生的亮度約化系數(shù)l*，其表達(dá)式為：l*=l*g-l*a；步驟五，通過樣品的遮光號調(diào)節(jié)鈕增加樣品的遮光號，重復(fù)步驟二到步驟四，計算樣品在各遮光號下的漫射光約化亮度系數(shù)，當(dāng)遮光號＞7時，樣品的遮光號需要利用觸發(fā)光源觸發(fā)后才能設(shè)定。本發(fā)明的有益效果是：能夠按照國家標(biāo)準(zhǔn)測量出透過自動變光焊接濾光鏡的漫射光的亮度約化系數(shù)，并且能夠排除儀器自身的影響，測量精度高。
【專利說明】自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于焊接作業(yè)時的防護(hù)裝備，特別涉及一種自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)的測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在焊接作業(yè)時，會產(chǎn)生大量紫外線、紅外線、強(qiáng)光傷害眼睛。因此人們研制出自動變光焊接濾光鏡來保護(hù)焊工。自動變光焊接濾光鏡由弧光傳感器、光閥、控制電路、電源、框架、內(nèi)外保護(hù)片等組成，通過弧光的引發(fā)和熄滅來自動控制濾光鏡的遮光號轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)明暗態(tài)轉(zhuǎn)換，從而有效地提高對勞動者的保護(hù)以及工作效率。
[0003]如圖1所示，當(dāng)一束平行光正面照射自動變光焊接濾光鏡時，方向改變的出射光稱為漫射光。如果用Is表示漫射光的強(qiáng)度，E表示入射光的照度，1=1S/E表示漫射的特性。由于I與透射比τν有關(guān)，為了直接表示漫射的特性，定義1*=1/ τν，稱為漫射光的約化亮度系數(shù)。多數(shù)自動變光焊接濾光鏡產(chǎn)生的漫射光相對光軸是對稱的，因此通常測量與光軸夾角為α到Λ α之間的漫射光強(qiáng)來表示約化亮度系數(shù)的平均水平。一般我們選擇測量α=1.5°到α + Λ α=2°之間的立體角之間的漫射光強(qiáng)。
[0004]目前，針對漫射光指標(biāo)，我國在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3609.2-2009中已提出一種測量方法。這種方法的步驟是:首先測量樣品的非漫射光；其次，測量測量裝置與樣品總的漫射光；然后，測量測量裝置的漫射光，從而獲得樣品的漫射光；最后計算出樣品的約化亮度系數(shù)。這種方法需要采用高壓氙燈和面積較大的球面凹面鏡，導(dǎo)致該測量方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大，搭建和調(diào)試系統(tǒng)很不方便，因此在實際應(yīng)用中具有很大的局限性，這也導(dǎo)致了目前市場上的漫射光測量儀器很少?？梢?，提出一種體積小、使用方便、測量準(zhǔn)確的漫射光的測量方法是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是是提供一種能夠測量自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)的方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法，步驟一，測量裝置的建立和明態(tài)遮光號的設(shè)定；步驟二，獲取設(shè)定遮光號下的儀器和樣品總約化亮度系數(shù)；步驟三，獲取步驟二遮光號下的儀器的約化亮度系數(shù)；步驟四，按照下式計算出樣品在此遮光號下的自身產(chǎn)生的亮度約化系數(shù)1*，其表達(dá)式為:l*=l*g-l*a;步驟五，通過樣品的遮光號調(diào)節(jié)鈕增加樣品的遮光號，重復(fù)步驟二到步驟四，計算樣品在各遮光號下的漫射光約化亮度系數(shù)，當(dāng)遮光號> 7時，樣品的遮光號需要利用觸發(fā)光源觸發(fā)后才能設(shè)定。
[0007]所述步驟一，在同一光軸上順次布置光源、樣品、環(huán)形光闌、凸透鏡和光電探測器，凸透鏡將樣品上被激光照射的區(qū)域成像在光電探測器上，觸發(fā)光源對準(zhǔn)樣品的弧光傳感器，通過樣品的遮光號調(diào)節(jié)鈕設(shè)定樣品的最小遮光號。[0008]所述步驟二，打開光源，激光經(jīng)過樣品照射到環(huán)形光闌上，經(jīng)凸透鏡匯聚到光電探測器上，光電探測器測得的光強(qiáng)即為漫射光強(qiáng)Φ1Κ，將環(huán)形光闌換成圓形光闌，測量由光電探測器接收的光強(qiáng)Φ w由于圓形光闌只允許通過光軸附近的光，因此光電探測器接收到的是非漫射光的光強(qiáng)，按照下式計算該遮光號下的樣品總的漫射光的約化亮度系數(shù)l*g，其表達(dá)式為:l*g=(l/o)*(<i)1K/(J)il)，其中:ω為由環(huán)形光闌決定的立體角，取α =1.5°到α + Λ α=2°之間的立體角。
[0009]所述步驟三，去掉樣品，測量該儀器的非漫射光強(qiáng)Φ %，將圓形光闌換成環(huán)形光闌，測量該儀器的漫射光強(qiáng)Φ2Κ，計算該遮光號下的儀器的漫射光的約化亮度系數(shù)l*a，其表達(dá)式為:1*α=(1/ω)*(φ2Κ/φ2Ι)。
[0010]觸發(fā)光源正對樣品上面的弧光傳感器設(shè)置，發(fā)出脈沖紅外光線，使樣品處于暗態(tài)。
[0011]所述樣品距離圓形光闌或環(huán)形光闌為400±2mm ;圓形光闌的通光直徑為IOmm ;環(huán)形光闌內(nèi)環(huán)直徑21.0±0.Imm ;外環(huán)直徑28.0±0.1mm。
[0012]所述光源為激光光源，波長范圍為600±70nm,發(fā)散角小于Imrad,光斑直徑為2-3mm。
[0013]所述觸發(fā)光源為調(diào)制紅外光源，打開觸發(fā)光源可以使樣品處于暗態(tài)遮光號下，使用紅外LED。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:能夠按照國家標(biāo)準(zhǔn)測量出透過自動變光焊接濾光鏡的漫射光的亮度約化系數(shù)，并且能夠排除儀器自身的影響，測量精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為通過自動變光焊接濾光鏡的散射光示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0018]圖2是本發(fā)明的自動變光焊接濾光鏡漫射光測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，包括:順次設(shè)置測量光源1、觸發(fā)光源2、帶有夾持架的樣品3、帶有光闌支架的圓形光闌5或環(huán)形光闌6、凸透鏡8、光電探測器9、采集控制電路計算機(jī)、裝置底板和箱體構(gòu)成；其中，測量光源1，樣品3，環(huán)形光闌5，圓形光闌6，凸透鏡8，光電探測器9分別由其支架固定在裝置底板上，處于同一光軸上；樣品3由樣品夾持架夾持；觸發(fā)光源2壓在樣品3自身帶的弧光傳感器上，發(fā)出的脈沖紅外光線能使樣品3處于暗態(tài)；環(huán)形光闌5可以和圓形光闌6互換,安裝在光闌支架上。所述測量光源I包括激光器、支架、電源，所用激光器為532nm半導(dǎo)體激光器，出射光斑為2.5mm,發(fā)散角小于Imrad,功率為6mw,所用電源1-3為5V電源,激光器固定在支架上，支架通過螺釘固定在裝置底板上，樣品3距離圓形光闌6或環(huán)形光闌5為400 +2mm ;圓形光闌6的通光直徑為IOmm,環(huán)形光闌5內(nèi)環(huán)直徑21.0±0.Imm,外環(huán)直徑28.0±0.1mm,不確定度不超過0.0lmm ;凸透鏡8將樣品3上被激光照射的區(qū)域成像在光電探測器9上；光電探測器的輸出信號由計算機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)采集控制電路采集；觸發(fā)光源2由計算機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)采集控制電路觸發(fā)。
[0019]圓形光闌6可拆卸并可以和環(huán)形光闌5互換，凸透鏡8將樣品3上被激光照射的區(qū)域成像在光電探測器9上；觸發(fā)光源2正對樣品3上面的弧光傳感器，發(fā)出脈沖紅外光線，使樣品3處于暗態(tài)。
[0020]當(dāng)選擇測量α =1.5°到α + Λ α =2°之間的立體角之間的漫射光時，樣品3距離圓形光闌4或環(huán)形光闌5為400mm±2 ;圓形光闌4的通光直徑為IOmm,環(huán)形光闌5內(nèi)環(huán)直徑21.0±0.1mm,外環(huán)直徑28.0±0.1mm,不確定度不超過0.0lmm ；由此可以測量α =1.5°到α + Λ α=2°之間的立體角之間的漫射光強(qiáng)。
[0021]測量光源I波長范圍為600±70nm,發(fā)散角小于Imrad,光斑直徑為2_3mm。
[0022]觸發(fā)光源2為調(diào)制紅外光源，打開觸發(fā)光源2可以使樣品3處于暗態(tài)遮光號下，可以使用紅外LED。
[0023]步驟一，測量裝置的建立和明態(tài)遮光號的設(shè)定:在同一光軸上依次布置測量光源
1、樣品3、環(huán)形光闌5、凸透鏡8和光電探測器9，凸透鏡8將樣品3上被激光照射的區(qū)域成像在光電探測器9上，觸發(fā)光源2對準(zhǔn)樣品3的弧光傳感器，通過樣品3的遮光號調(diào)節(jié)鈕設(shè)定樣品3的最小遮光號；
[0024]步驟二:獲取設(shè)定遮光號下的總約化亮度系數(shù):打開測量光源1，激光經(jīng)過樣品3照射到環(huán)形光闌5上，經(jīng)凸透鏡8匯聚到光電探測器9上，光電探測器9測得的光強(qiáng)即為漫射光強(qiáng)Φ1Κ，將環(huán)形光闌5換成圓形光闌6，測量由光電探測器9接收的光強(qiáng)Φα，由于圓形光闌6只允許通過光軸附近的光，因此光電探測器9接收到的是非漫射光的光強(qiáng)，按照下式計算該遮光號下的樣品總的漫射光的約化亮度系數(shù)l*g，其表達(dá)式為:1*8=(1/ω)*(Φ1κ/Φι)，其中:ω為由環(huán)形光闌決定的立體角，一般取α=1.5°到α + Λ α =2°之間的立體角；
[0025]步驟三:獲取該遮光號下的儀器的約化亮度系數(shù):去掉樣品3，測量該儀器的非漫射光強(qiáng)，將圓形光闌6換成環(huán)形光闌5，測量該儀器的漫射光強(qiáng)Φ2Κ，計算該遮光號下的儀器的漫射光的約化亮度系數(shù)l*a，其表達(dá)式為:l*a= (I/ω)*(φ2Ε/φ2,)
[0026]步驟四:按照下式計算出樣品3在此遮光號下的自身產(chǎn)生的亮度約化系數(shù)1*，其表達(dá)式為:l*=l*g_l*a ；
[0027]重復(fù)步驟二到步驟七，計算樣品在各遮光號下的漫射光約化亮度系數(shù)，通過樣品3的遮光號調(diào)節(jié)鈕增加樣品3的遮光號，當(dāng)遮光號> 7時，樣品的遮光號需要利用觸發(fā)光源2觸發(fā)后才能設(shè)定。
[0028]本發(fā)明能夠按照國家標(biāo)準(zhǔn)測量出透過自動變光焊接濾光鏡的漫射光的亮度約化系數(shù)，并且能夠排除儀器自身的影響，測量精度高。
【權(quán)利要求】
1.一種自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法，其特征在于: 步驟一，測量裝置的建立和明態(tài)遮光號的設(shè)定； 步驟二，獲取設(shè)定遮光號下的儀器和樣品總約化亮度系數(shù)； 步驟三，獲取步驟二遮光號下的儀器的約化亮度系數(shù)； 步驟四，按照下式計算出樣品在此遮光號下的自身產(chǎn)生的亮度約化系數(shù)1*，其表達(dá)式 步驟五，通過樣品的遮光號調(diào)節(jié)鈕增加樣品的遮光號，重復(fù)步驟二到步驟四，計算樣品在各遮光號下的漫射光約化亮度系數(shù)，當(dāng)遮光號> 7時，樣品的遮光號需要利用觸發(fā)光源觸發(fā)后才能設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法，其特征在于:所述步驟一，在同一光軸上順次布置光源(I)、樣品(3)、環(huán)形光闌(5)、凸透鏡(8)和光電探測器(9)，凸透鏡(8)將樣品(3)上被激光照射的區(qū)域成像在光電探測器(9)上，觸發(fā)光源(2)對準(zhǔn)樣品(3)的弧光傳感器，通過樣品(3)的遮光號調(diào)節(jié)鈕設(shè)定樣品(3)的最小遮光號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法，其特征在于:所述步驟二，打開光源(1)，激光經(jīng)過樣品(3)照射到環(huán)形光闌(5)上，經(jīng)凸透鏡(8)匯聚到光電探測器(9)上，光電探測器(9)測得的光強(qiáng)即為漫射光強(qiáng)Φ1Κ，將環(huán)形光闌(5)換成圓形光闌(6)，測量由光電探測器(9)接收的光強(qiáng)Φ&，由于圓形光闌(6)只允許通過光軸附近的光，因此光電探測器(9)接收到的是非漫射光的光強(qiáng)，按照下式計算該遮光號下的樣品總的漫射光的約化亮度系數(shù)l*g，其表達(dá)式為:1*8=(1/ω)*(φ1κ/φα)，其中:ω為由環(huán)形光闌決定的立體角，取α=1.5°到α + Λ α=2°之間的立體角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法，其特征在于:所述步驟三，去掉樣品(3)，測量該儀器的非漫射光強(qiáng)Φ&，將圓形光闌(6)換成環(huán)形光闌(5)，測量該儀器的漫射光強(qiáng)Φ2Κ，計算該遮光號下的儀器的漫射光的約化亮度系數(shù)l*a,其表達(dá)式為:l*a= (I/ ω) * ( φ 2Κ/ φ 2L)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法，其特征在于:所述步驟五，觸發(fā)光源(2)正對樣品(3)上面的弧光傳感器設(shè)置，發(fā)出脈沖紅外光線，使樣品(3)處于暗態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或5所述的自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法，其特征在于:所述樣品(3)距離圓形光闌(4)或環(huán)形光闌(5)為400±2mm;圓形光闌(4)的通光直徑為10_ ;環(huán)形光闌(5)內(nèi)環(huán)直徑21.0±0.1mm ;外環(huán)直徑28.0±0.1_。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法，其特征在于:所述光源(I)為激光光源，波長范圍為600±70nm,發(fā)散角小于Imrad,光斑直徑為2_3mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數(shù)測量方法，其特征在于:所述觸發(fā)光源(2)為調(diào)制紅外光源，打開觸發(fā)光源(2)可以使樣品(3)處于暗態(tài)遮光號下，使用紅外LED。
【文檔編號】G01M11/02GK103674492SQ201310638494
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】劉慶鋼, 郭德華, 樊志國, 劉士毅, 劉超, 郭婭, 于雪 申請人:天津大學(xué)