专利名称：自动变光护目镜响应时间测量系统的制作方法
技术领域：
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本发明涉及安全防护用品响应时间测试，具体涉及自动变光护目镜响应时间测量系统。
背景技术：
自从上世纪90年代以来欧洲和美国就防护电焊、气焊等产生的弧光对人眼造成伤害 的自动变光护目镜颁布了一系列标准(如欧洲的BSEN379-2003和美国的NSIZ87.1)， 其中最为关键的一项标准就是响应时间(关断时间和恢复时间)与遮光号的测定.这一 指标是衡量护目镜等级和质量的重要参数。自动变光护目镜响应时间测量系统(RTMS) 是实现对自动变光电焊护目镜响应时间和遮光号进行测试和标定的系统。
自动变光面罩的关键部分就是自动变光护目镜，近年随着国内外市场的开放、扩大， 技术的进步，国内一些厂家生产的自动变光面罩不断打入国际市场，取得了好的经济效 益。通常由于没有符合标准的测试系统的检测，生产厂家一般采用光度计，示波器等手 段来对自动变光护目镜进行粗略的检测和标定，使产品的出口在品级和质量上打折扣， 影响了厂家的利益，以及国家劳保质量检测中心对自动变光护目镜的质量的鉴定的需 要，对自动变光护目镜响应时间测试系统提出了要求。目前国内还没有这种符合标准的 专用的检测设备，而在国外也未见到有类似产品报道。
发明内容
本发明的目的在于瞄准国际市场，按照欧洲标准(BS EN379-2003)研制出一种自 动变光护目镜响应时间测量系统(RTMS)，即采用一定调制频率的LED红外光源模拟弧 光中相应的红外线作自动变光护目镜的触发源，依据自动变光面罩允许透过的绿光光谱 范围，采用小功率(5mW)的半导体泵浦绿光激光源代替弧光(或标准A光源)作为测 试光源。采用24位的AD和可见光PIN对信号作大动态范围的检测和相关的数字信号处理 技术方案，既保持了RTMS体积小，成本低，节能降耗，又便于操作使用和较高的测量 精度。
本发明自动变光护目镜响应时间测量系统的技术方案通过以下方式来实现 自动变光护目镜响应时间测量系统，由测试光源模块，触发模块，信号接收/预处理 模块，数字信号处理\控制模块和电源模块构成。其特征在于该系统测试光源模块是采用 5mW低功耗半导体泵浦的532nm绿光激光器和光源驱动I带光控的反馈控制系统，用 以代替2856K标准光源A或弧光中的绿光光谱；触发模块是由红外LED和可调制的光 源驱动II组成，用以模拟弧光的触发作用；信号接收/预处理模块由可见光探测器PIN 和相应的放大、滤波，A/D变换和接口电路构成；数字信号处理\控制模块由计算机和相 应的测试软件构成；电源模块是一个交流220V转换到直流土5V的开关电源。 本发明的技术效果在于
1. 采用一定调制频率的LED红外光源模拟弧光中相应的红外线作自动变光护目镜 的触发源，采用的低功耗高亮度的半导体泵浦绿光激光源代替弧光(或2856K标 准光源A)作为测试光源，这些使得系统的功耗降低(<2W)，可起到节能的作用 又可使结构变得简单，轻便小巧(仪器尺寸(mm): 150 x 95 x 265 )和更长的使用 寿命。
2. 使用了光控反馈控制系统保证了测试光源的稳定性，提高了测试精度和测量结果 稳定性。
3. 采用立式布局结构免除了固定被测液晶屏的夹具。
4. 填补了国内的在自动变光护目镜响应时间专用测试设备的空白。
附图1为本发明的自动变光护目镜响应时间测试系统原理图。图中主要结构为测试 光源模块(1);触发模块(2);信号接收\预处理模块(3);数字信号处理/控制模块(4);
电源模块(5)。
附图2为本发明的自动变光护目镜响应时间测试系统的电路图。(a)为光源驱动I 电路；(b)为触发模块电路；(c)为信号接收\预处理模块的前放、滤波电路；(d)为信 号接收\预处理模块中的为A/D变换电路；(。为信号接收\预处理模块中的为接口电路。
附图3为本发明的自动变光护目镜响应时间测试系统的测试曲线图。(a)为响应时 间曲线；(b)为恢复时间曲线。
具体实施例方式
本发明的测试光源模块(1)是由532nm绿光激光器和光源驱动I构成，其中光源驱 动I如附图2的(a)是由光控反馈系统和驱动电路组成。因为测试光源的稳定性对测 试结果的精度和稳定性影响极大，所以测试光源必须有光控系统，当光源功率波动时， 光控系统给光源驱动电路提供一负反馈信号抑制光源的变化，达到稳定光源的目的；
触发模块(2)由780nmLED和光源驱动II构成，其中光源驱动II如附图2的(b) 是由LED驱动电路组成，当有触发信号时LED产生一定频率(《15kHz)的调制红外光， 以触发待测护目镜的红外探测器使液晶屏透过率发生翻转。
信号接收\预处理模块(3)是由PIN探测器、前放、主放、低通滤波，A/D变换和 接口电路构成，分别如附图2的(c)， (d)， (e)图。其中PIN将接收到的光信号转变 为电信号，通过前放把这一弱信号进行放大，再由低通滤波器去掉高频噪声和进一步放 大所需信号，然后通过A/D变换将模拟信号变为数字信号，由单片机、存储器等构成的 接口电路将数字信号进行采集、缓存最后送入计算机进行处理。
数字信号处理/控制模块(4)是由计算机和相应软件构成，用以对系统的控制、数 据的处理、分析计算、保存和输出；
电源模块(5)是一个将220V交流电转换成土5V直流的开关电源。
创新之处首先在于采用一定调制频率的LED红外光源模拟弧光中相应的红外线作自 动变光护目镜的触发源，可避免电子快门的结构复杂，体积相对庞大和使用不方便，又 可灵活改变调制频率以实现对自动变光护目镜的触发频响范围进行分析；其二，依据自 动变光面罩允许透过的绿光光谱范围，采用的半导体泵浦绿光532nm激光源代替弧光或 2856K标准光源A作为测试光源，使得系统的功耗降低，可起到节能的作用又可使结构 变得简单和轻便和延长使用寿命，使用反馈控制系统保证了测试光源的稳定性，提高了 测试精度和测量结果稳定性。其三，编制的具有系统控制，数据处理、依据欧洲标准BS EN379-2003的计算、保存、显示，测试报告的输出和测试曲线分析功能的测试软件；其 四，响应时间测试系统方案本系统采用一定频率调制的红外发光二极管LED作为激励 信号来触发自动变光护目镜亮/暗态的的翻转，利用带光控的反馈控制系统来稳定光源功 率的绿光半导体激光代替弧光或标准光源A作为测试光源，由计算机控制红外LED发出 触发信号使自动变光护目镜发生翻转，利用探测器记录这一过程透过护目镜的光强，采 用欧洲标准BS EN379-2003来检测响应时间，即关断/恢复时间。
当仪器开始测试工作时，计算机发出测试指令使系统按照预先设定的程序运行 保持测试光源接通，同时信号接收/预处理模块开始采集从护目镜(待测液晶屏)透 过的光强信息开始是亮态光强信息， 一定时间后，触发模块工作，LED发出一定调制 频率和强度的红外(约780nm)光到达待测液晶屏的红外探测器来触发屏的翻转(由亮态 变为暗态)，这时记录的是亮暗态转换和暗态透过率信息，再过一段时间后，触发模块 停止工作，待测液晶屏由暗态恢复到亮态，此时记录下的是液晶屏恢复段通过率信息， 整过采集过程约持续约l秒钟时间。然后将采集到的待测屏由亮暗态转换时的透光信息 传回计算机，由数字信号处理模块进行分析处理，并按式(1)、 (2)计算出响应时间恢
复时间:
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<formula>formula see original document page 5</formula>(2)
其中响应时间ts (关断时间)、恢复时间tr; 1=0是产生弧光的时刻(对应于触发模 块触发待测液晶屏的时刻)；^是亮态透过率；t-t(T(t"3T2)是透过率降为最暗透过率"2) 3倍时的时刻；T(t)是弧光触发后的透过率；to是触发模块中断触发液晶屏开始有暗态向 亮态恢复的时刻；t,是液晶屏完全恢复时的时刻，其测试曲线如附图3:
本发明是一种专用测试设备，适用于电焊，气焊等弧光环境中保护人眼免遭强光辐 射的自动变光护目镜响应时间的测试和分析。
权利要求
1. 一种自动变光护目镜响应时间测量系统，由测试光源模块(1)，触发模块(2)，信号接收/预处理模块(3)，数字信号处理\控制模块(4)和电源模块(5)构成；其特征在于该系统测试光源模块(1)是采用5mW低功耗半导体泵浦的532nm绿光激光器和光源驱动I带光控的反馈控制系统，用以代替2856K标准光源A或弧光中的绿光光谱；触发模块是由红外LED和可调制的光源驱动II组成；信号接收/预处理模块由可见光探测器PIN和相应的放大、滤波，A/D变换和接口电路构成；数字信号处理\控制模块由计算机和相应的测试软件构成；电源模块是一个交流220V转换到直流±5V的开关电源。
全文摘要
本发明为一种自动变光护目镜响应时间测量系统，具体涉及利用激光、调制的红外光、电子技术和计算机技术的自动变光护目镜响应时间测试系统。它由测试光源，触发，信号接收/预处理，数字信号处理\控制和电源模块组成。其特征在于利用计算机通过红外触发光源控制被测护目镜的液晶屏的亮暗态的转换，同时检测出护目镜的透过率的变化，以此分析出自动变光护目镜的响应时间或关断和恢复时间。本发明具有结构简单、轻便，节能降耗，使用方便，按欧洲标准BS EN379-2003适用于电焊，气焊，弧光环境中防护人眼受到辐射影响的自动变光护目镜响应时间测试。
文档编号G01M11/00GK101206156SQ20071017846
公开日2008年6月25日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者雷 付, 孟彦彬, 邹正峰, 陈淑芬 申请人:北京理工大学