一种自动变光焊接滤光镜透射比特性检测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高性能、智能化仪器仪表技术领域，具体涉及一种自动变光焊接滤光镜透射比特性检测系统及方法。
【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光检测器、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]根据国标GB / T3609.2— 2009，对自动变光焊接滤光镜的各种性能有详细的技术要求，其中就有透射比、透射比均匀性及透射比角度依赖性三项检测指标。按照国标要求，测试设备要能在较大温度范围的多温度点测量及多点测量自动变光焊接滤光镜的透射比，这样才能测量自动变光焊接滤光镜的透射比均匀性及透射比角度依赖性。
[0004]目前，国内针对自动变光焊接滤光镜透射比性能测试设备大多使用分光光度计测量。然而，这种方法具有测试设备昂贵、测量速度慢、不能适应在较大温度范围内对自动变光焊接滤光镜的透射比的多温度点及多点测量等缺点，实际上并不能够判断出自动变光焊接滤光镜透射比性能是否符合国标。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种自动变光焊接滤光镜透射比特性检测系统及方法，能同时检测自动焊接滤光镜的透射比、透射比均匀性及透射比角度依赖性三项检测指标。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种自动变光焊接滤光镜透射比特性检测系统，包括测量光源I和恒温箱7 ；
[0008]在所述恒温箱7内设置有扩束镜2、触发光源3、样品台5和光电传感器6 ;样品4安装在恒温箱7内的样品台5上；
[0009]所述测量光源I固定在恒温箱7的侧壁外侧上，所述扩束镜2固定在恒温箱7的侧壁内侧，在所述恒温箱7的侧壁上开有通孔，该通孔与测量光源I同轴；
[0010]所述测量光源1、扩束镜2、样品4和光电传感器6同轴；
[0011]所述触发光源3压在样品4上的探测器上。
[0012]所述系统进一步包括数据采集电路8、触发光源控制电路9、单片机10、电机控制电路11及计算机13;
[0013]所述计算机13与单片机10通过RS232线12进行通讯；计算机13向单片机10发出命令并对单片机10发送的数据进行处理和显示，同时通过电机控制电路11控制样品台5的运动。
[0014]所述单片机10通过触发光源控制电路9控制触发光源3的亮灭，同时单片机10通过数据采集电路8采集光电传感器6接收到的光信号。
[0015]所述测量光源I包括箱体1-1以及设置在箱体1-1内的标准A灯1-2和平凹球面镜1-3，在所述箱体1-1上开有出光孔1-4 ;标准A灯1-2发出的光经平凹球面镜1-3变为平行光，经过出光孔1-4进入扩束镜2 ;所述恒温箱7的侧壁上的通孔的直径大于所述出光孔1-4的直径；
[0016]所述标准A灯1-2放在平凹球面镜1-3的焦点处；出光孔1-4直径为2.5mm ;经扩束镜后的光束直径为5mm(测量角度均匀性要求光束直径为5mm)；
[0017]所述标准A灯1-2是色温为2856K的标准A灯；
[0018]所述样品台5包括弹性夹持器5— 1、一维摆动台5— 2、旋转台5— 3和二维平移台 5 —4 ；
[0019]一维摆动台5—2能够进行一维摆动；旋转台5—3能够进行旋转；二维平移台5—4能够进行二维平移；
[0020]所述弹性夹持器5— I固定在一维摆动台5— 2上，一维摆动台5— 2固定在旋转台5— 3上，旋转台5— 3固定在二维平移台5— 4上，二维平移台5— 4固定在恒温箱7的底板上；
[0021]所述弹性夹持器5— I包括立柱5-1-1、簧片5-1-2和基座5_1_3 ;所述立柱5_1_1和簧片5-1-2的下端分别固定在所述基座5-1-3上；
[0022]所述簧片5-1-2的上部能够将不同厚度的样品4压在立柱5-1-1上；所述基座5-1-3通过螺钉固定在一维摆动台5—2上。
[0023]所述触发光源3包括螺杆3 — 1、滑块3 — 2、滑杆3 — 3和红外LED灯3 — 4 ；
[0024]所述滑杆3— 3通过螺栓固定在弹性夹持器5— I的立柱5-1-1上；所述滑块3—2设置在滑杆3— 3上，通过滑动摩擦在滑杆3— 3上滑动，确定位置后再通过螺钉固定在滑杆3—3上；
[0025]所述螺杆3— I和滑块3— 2通过螺纹配合连接在一起；所述螺杆3— I的轴线与滑杆3—3的轴线垂直；
[0026]所述红外LED灯3— 4安装在螺杆3 — I的顶端；
[0027]滑动滑块3— 2能够调整红外LED灯3— 4的位置，旋转螺杆3— I能够使红外LED灯3—4压紧在样品4上的探测器上；
[0028]所述恒温箱7的温度控制在-10°C?80°C之间，精度为1°C。
[0029]一种自动变光焊接滤光镜透射比特性检测方法，包括:
[0030]测量样品遮光号为明态时的透射比特性；
[0031]测量样品遮光号为暗态时的透射比特性；
[0032]测量透射比的角度依赖性；
[0033]测量样品透射比均匀性。
[0034]所述测量样品遮光号为明态时的透射比特性的步骤如下:
[0035](Al).设定样品的明态遮光号，设置恒温箱温度并保持测量过程中恒温箱的温度不变，点亮标准A灯，标准A灯所发光线经平凹球面镜以及出光孔后进入恒温箱，再经扩束镜通过被测样品，入射到光电传感器；计算机向单片机发出测量指令；单片机通过数据采集电路采集透过样品后的光强所对应的电压数据Ul并传送到计算机；
[0036](A2).计算机发出停止测量命令，将样品拿开；保持其他条件不变，计算机向单片机发出测量指令；单片机通过数据采集电路采集无样品时的光强所对应的电压数据UO并传送到计算机；
[0037](A3)计算机对数据进行处理并显示结果:样品遮光号为明态时的透射比为Tl=Ul / UOo
[0038]所述测量样品遮光号为暗态时的透射比特性的步骤如下:
[0039](BI).设定样品的暗态遮光号，设置恒温箱温度并保持测量过程中恒温箱的温度不变，点亮标准A灯，标准A灯所发光线经平凹球面镜以及出光孔后进入恒温箱，再经扩束镜通过被测样品，入射到光电传感器；单片机通过触发光源控制电路9控制触发光源发出触发光使样品处于暗态；计算机向单片机发出测量指令；单片机通过数据采集电路采集透过样品后的光强所对应的电压数据U3并传送到计算机；
[0040](B2).计算机发出停止测量命令，将样品拿开；保持其他条件不变，计算机向单片机发出测量指令；单片机通过数据采集电路采集无样品时的光强所对应的电压数据U2并传送到计算机；
[0041](B3).计算机对数据进行处理并显示结果:样品遮光号为暗态时的透射比为T2=U3 / U2。
[0042]改变恒温箱的温度，在每一种温度下测量样品遮光号为明态时的透射比特性和测量样品遮光号为暗态时的透射比特性，得到不同温度下的样品透射比特性。
[0043]所述测量透射比的角度依赖性的具体步骤如下:
[0044](Cl).设定样品标注的一个遮光号；
[0045](C2).如果遮光号为明态，则进行步骤(Al)到步骤(A3)的处理；如果遮光号为暗态，则进行步骤(BI)到步骤(B3)的处理，测量得到的透射比的数值即正入射时样品的透射比；
[0046](C3).计算机通过电机控制电路控制样品台使样品以固定的任意小角度向左侧摆动，每摆动一次就测量一次样品的透射比，摆动到15°后，计算机通过电机控制电路控制样品台使样品重新摆回到垂直于光轴的位置；
[0047](C4).计算机通过电机控制电路控制样品台使样品以固定的任意小角度向右侧摆动，每摆动一次就测量一次样品的透射比，摆动到15°后，计算机通过电机控制电路控制样品台使样品重新摆回到垂直于光轴的位置；
[0048](C5).计算机通过电机控制电路控制样品台使样品以固定的任意小角度旋转，每旋转一次重复步骤(C3)和(C4)，旋转360°，从而得到在样品镜面法线与入射光成15°立体角范围内的角入射光时样品的透射比的最小值和最大值；
[0049]将步骤(Cl)得到的正入射时样品的透射比分别与步骤(C5)得到的角入射时样品的透射比的最大值、最小值相除，再对相除的结果进行处理后，再取两者中的最大值，即为该遮光号下的透射比的角度依赖性系数；所述对相除的结果进行处理是这样实现的:对于相除的结果小于I的，则取其倒数；对于相除的结果大于I的，保持原数；
[0050](C6).改变遮光号，对每个遮光号重复步骤(C2)至(C5)，直至测量出所