自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法，步骤一，测量装置的建立和明态遮光号的设定；步骤二，获取设定遮光号下的仪器和样品总约化亮度系数；步骤三，获取步骤二遮光号下的仪器的约化亮度系数；步骤四，按照下式计算出样品在此遮光号下的自身产生的亮度约化系数l*，其表达式为：l*=l*g-l*a；步骤五，通过样品的遮光号调节钮增加样品的遮光号，重复步骤二到步骤四，计算样品在各遮光号下的漫射光约化亮度系数，当遮光号＞7时，样品的遮光号需要利用触发光源触发后才能设定。本发明的有益效果是：能够按照国家标准测量出透过自动变光焊接滤光镜的漫射光的亮度约化系数，并且能够排除仪器自身的影响，测量精度高。
【专利说明】自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于焊接作业时的防护装备，特别涉及一种自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数的测量方法。
【背景技术】
[0002]在焊接作业时，会产生大量紫外线、红外线、强光伤害眼睛。因此人们研制出自动变光焊接滤光镜来保护焊工。自动变光焊接滤光镜由弧光传感器、光阀、控制电路、电源、框架、内外保护片等组成，通过弧光的引发和熄灭来自动控制滤光镜的遮光号转换，实现明暗态转换，从而有效地提高对劳动者的保护以及工作效率。
[0003]如图1所示，当一束平行光正面照射自动变光焊接滤光镜时，方向改变的出射光称为漫射光。如果用Is表示漫射光的强度，E表示入射光的照度，1=1S/E表示漫射的特性。由于I与透射比τν有关，为了直接表示漫射的特性，定义1*=1/ τν，称为漫射光的约化亮度系数。多数自动变光焊接滤光镜产生的漫射光相对光轴是对称的，因此通常测量与光轴夹角为α到Λ α之间的漫射光强来表示约化亮度系数的平均水平。一般我们选择测量α=1.5°到α + Λ α=2°之间的立体角之间的漫射光强。
[0004]目前，针对漫射光指标，我国在国家标准GB/T3609.2-2009中已提出一种测量方法。这种方法的步骤是:首先测量样品的非漫射光；其次，测量测量装置与样品总的漫射光；然后，测量测量装置的漫射光，从而获得样品的漫射光；最后计算出样品的约化亮度系数。这种方法需要采用高压氙灯和面积较大的球面凹面镜，导致该测量方法结构复杂、体积较大，搭建和调试系统很不方便，因此在实际应用中具有很大的局限性，这也导致了目前市场上的漫射光测量仪器很少。可见，提出一种体积小、使用方便、测量准确的漫射光的测量方法是十分必要的。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是是提供一种能够测量自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数的方法。
[0006]本发明所采用的技术方案是:一种自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法，步骤一，测量装置的建立和明态遮光号的设定；步骤二，获取设定遮光号下的仪器和样品总约化亮度系数；步骤三，获取步骤二遮光号下的仪器的约化亮度系数；步骤四，按照下式计算出样品在此遮光号下的自身产生的亮度约化系数1*，其表达式为:l*=l*g-l*a;步骤五，通过样品的遮光号调节钮增加样品的遮光号，重复步骤二到步骤四，计算样品在各遮光号下的漫射光约化亮度系数，当遮光号> 7时，样品的遮光号需要利用触发光源触发后才能设定。
[0007]所述步骤一，在同一光轴上顺次布置光源、样品、环形光阑、凸透镜和光电探测器，凸透镜将样品上被激光照射的区域成像在光电探测器上，触发光源对准样品的弧光传感器，通过样品的遮光号调节钮设定样品的最小遮光号。[0008]所述步骤二，打开光源，激光经过样品照射到环形光阑上，经凸透镜汇聚到光电探测器上，光电探测器测得的光强即为漫射光强Φ1Κ，将环形光阑换成圆形光阑，测量由光电探测器接收的光强Φ w由于圆形光阑只允许通过光轴附近的光，因此光电探测器接收到的是非漫射光的光强，按照下式计算该遮光号下的样品总的漫射光的约化亮度系数l*g，其表达式为:l*g=(l/o)*(<i)1K/(J)il)，其中:ω为由环形光阑决定的立体角，取α =1.5°到α + Λ α=2°之间的立体角。
[0009]所述步骤三，去掉样品，测量该仪器的非漫射光强Φ %，将圆形光阑换成环形光阑，测量该仪器的漫射光强Φ2Κ，计算该遮光号下的仪器的漫射光的约化亮度系数l*a，其表达式为:1*α=(1/ω)*(φ2Κ/φ2Ι)。
[0010]触发光源正对样品上面的弧光传感器设置，发出脉冲红外光线，使样品处于暗态。
[0011]所述样品距离圆形光阑或环形光阑为400±2mm ;圆形光阑的通光直径为IOmm ;环形光阑内环直径21.0±0.Imm ;外环直径28.0±0.1mm。
[0012]所述光源为激光光源，波长范围为600±70nm,发散角小于Imrad,光斑直径为2-3mm。
[0013]所述触发光源为调制红外光源，打开触发光源可以使样品处于暗态遮光号下，使用红外LED。
[0014]本发明的有益效果是:能够按照国家标准测量出透过自动变光焊接滤光镜的漫射光的亮度约化系数，并且能够排除仪器自身的影响，测量精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为通过自动变光焊接滤光镜的散射光示意图；
[0016]图2为本发明的测量系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明:
[0018]图2是本发明的自动变光焊接滤光镜漫射光测试系统结构图，如图所示，包括:顺次设置测量光源1、触发光源2、带有夹持架的样品3、带有光阑支架的圆形光阑5或环形光阑6、凸透镜8、光电探测器9、采集控制电路计算机、装置底板和箱体构成；其中，测量光源1，样品3，环形光阑5，圆形光阑6，凸透镜8，光电探测器9分别由其支架固定在装置底板上，处于同一光轴上；样品3由样品夹持架夹持；触发光源2压在样品3自身带的弧光传感器上，发出的脉冲红外光线能使样品3处于暗态；环形光阑5可以和圆形光阑6互换,安装在光阑支架上。所述测量光源I包括激光器、支架、电源，所用激光器为532nm半导体激光器，出射光斑为2.5mm,发散角小于Imrad,功率为6mw,所用电源1-3为5V电源,激光器固定在支架上，支架通过螺钉固定在装置底板上，样品3距离圆形光阑6或环形光阑5为400 +2mm ;圆形光阑6的通光直径为IOmm,环形光阑5内环直径21.0±0.Imm,外环直径28.0±0.1mm,不确定度不超过0.0lmm ;凸透镜8将样品3上被激光照射的区域成像在光电探测器9上；光电探测器的输出信号由计算机经数据采集控制电路采集；触发光源2由计算机经数据采集控制电路触发。
[0019]圆形光阑6可拆卸并可以和环形光阑5互换，凸透镜8将样品3上被激光照射的区域成像在光电探测器9上；触发光源2正对样品3上面的弧光传感器，发出脉冲红外光线，使样品3处于暗态。
[0020]当选择测量α =1.5°到α + Λ α =2°之间的立体角之间的漫射光时，样品3距离圆形光阑4或环形光阑5为400mm±2 ;圆形光阑4的通光直径为IOmm,环形光阑5内环直径21.0±0.1mm,外环直径28.0±0.1mm,不确定度不超过0.0lmm ；由此可以测量α =1.5°到α + Λ α=2°之间的立体角之间的漫射光强。
[0021]测量光源I波长范围为600±70nm,发散角小于Imrad,光斑直径为2_3mm。
[0022]触发光源2为调制红外光源，打开触发光源2可以使样品3处于暗态遮光号下，可以使用红外LED。
[0023]步骤一，测量装置的建立和明态遮光号的设定:在同一光轴上依次布置测量光源
1、样品3、环形光阑5、凸透镜8和光电探测器9，凸透镜8将样品3上被激光照射的区域成像在光电探测器9上，触发光源2对准样品3的弧光传感器，通过样品3的遮光号调节钮设定样品3的最小遮光号；
[0024]步骤二:获取设定遮光号下的总约化亮度系数:打开测量光源1，激光经过样品3照射到环形光阑5上，经凸透镜8汇聚到光电探测器9上，光电探测器9测得的光强即为漫射光强Φ1Κ，将环形光阑5换成圆形光阑6，测量由光电探测器9接收的光强Φα，由于圆形光阑6只允许通过光轴附近的光，因此光电探测器9接收到的是非漫射光的光强，按照下式计算该遮光号下的样品总的漫射光的约化亮度系数l*g，其表达式为:1*8=(1/ω)*(Φ1κ/Φι)，其中:ω为由环形光阑决定的立体角，一般取α=1.5°到α + Λ α =2°之间的立体角；
[0025]步骤三:获取该遮光号下的仪器的约化亮度系数:去掉样品3，测量该仪器的非漫射光强，将圆形光阑6换成环形光阑5，测量该仪器的漫射光强Φ2Κ，计算该遮光号下的仪器的漫射光的约化亮度系数l*a，其表达式为:l*a= (I/ω)*(φ2Ε/φ2,)
[0026]步骤四:按照下式计算出样品3在此遮光号下的自身产生的亮度约化系数1*，其表达式为:l*=l*g_l*a ；
[0027]重复步骤二到步骤七，计算样品在各遮光号下的漫射光约化亮度系数，通过样品3的遮光号调节钮增加样品3的遮光号，当遮光号> 7时，样品的遮光号需要利用触发光源2触发后才能设定。
[0028]本发明能够按照国家标准测量出透过自动变光焊接滤光镜的漫射光的亮度约化系数，并且能够排除仪器自身的影响，测量精度高。
【权利要求】
1.一种自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法，其特征在于: 步骤一，测量装置的建立和明态遮光号的设定； 步骤二，获取设定遮光号下的仪器和样品总约化亮度系数； 步骤三，获取步骤二遮光号下的仪器的约化亮度系数； 步骤四，按照下式计算出样品在此遮光号下的自身产生的亮度约化系数1*，其表达式 步骤五，通过样品的遮光号调节钮增加样品的遮光号，重复步骤二到步骤四，计算样品在各遮光号下的漫射光约化亮度系数，当遮光号> 7时，样品的遮光号需要利用触发光源触发后才能设定。
2.根据权利要求1所述的自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法，其特征在于:所述步骤一，在同一光轴上顺次布置光源(I)、样品(3)、环形光阑(5)、凸透镜(8)和光电探测器(9)，凸透镜(8)将样品(3)上被激光照射的区域成像在光电探测器(9)上，触发光源(2)对准样品(3)的弧光传感器，通过样品(3)的遮光号调节钮设定样品(3)的最小遮光号。
3.根据权利要求1所述的自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法，其特征在于:所述步骤二，打开光源(1)，激光经过样品(3)照射到环形光阑(5)上，经凸透镜(8)汇聚到光电探测器(9)上，光电探测器(9)测得的光强即为漫射光强Φ1Κ，将环形光阑(5)换成圆形光阑(6)，测量由光电探测器(9)接收的光强Φ&，由于圆形光阑(6)只允许通过光轴附近的光，因此光电探测器(9)接收到的是非漫射光的光强，按照下式计算该遮光号下的样品总的漫射光的约化亮度系数l*g，其表达式为:1*8=(1/ω)*(φ1κ/φα)，其中:ω为由环形光阑决定的立体角，取α=1.5°到α + Λ α=2°之间的立体角。
4.根据权利要求1所述的自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法，其特征在于:所述步骤三，去掉样品(3)，测量该仪器的非漫射光强Φ&，将圆形光阑(6)换成环形光阑(5)，测量该仪器的漫射光强Φ2Κ，计算该遮光号下的仪器的漫射光的约化亮度系数l*a,其表达式为:l*a= (I/ ω) * ( φ 2Κ/ φ 2L)。
5.根据权利要求1所述的自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法，其特征在于:所述步骤五，触发光源(2)正对样品(3)上面的弧光传感器设置，发出脉冲红外光线，使样品(3)处于暗态。
6.根据权利要求2、3或5所述的自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法，其特征在于:所述样品(3)距离圆形光阑(4)或环形光阑(5)为400±2mm;圆形光阑(4)的通光直径为10_ ;环形光阑(5)内环直径21.0±0.1mm ;外环直径28.0±0.1_。
7.根据权利要求2、3、4或5所述的自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法，其特征在于:所述光源(I)为激光光源，波长范围为600±70nm,发散角小于Imrad,光斑直径为2_3mm。
8.根据权利要求2或5所述的自动变光焊接滤光镜漫射光约化亮度系数测量方法，其特征在于:所述触发光源(2)为调制红外光源，打开触发光源(2)可以使样品(3)处于暗态遮光号下，使用红外LED。
【文档编号】G01M11/02GK103674492SQ201310638494
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】刘庆钢, 郭德华, 樊志国, 刘士毅, 刘超, 郭娅, 于雪 申请人:天津大学