一种清晰度测量装置制造方法及图纸

技术编号:14172250 阅读:68 留言:0更新日期:2016-12-13 00:06
本发明专利技术公开了一种清晰度测量装置,包括第一光源系统,成像系统、光纤束和第一探测器;所述的光纤束由两个及以上有序排列的光纤单元组成,第一光源系统的发光光源或出光口通过成像系统成像在光纤束的输入端,第一探测器接收并测量光纤束的出射光;被测样品位于成像系统与光纤束之间或者成像系统的成像元件之间的光路中。本发明专利技术通过光纤单元有序排列的可以实现被测样品规则透射光以及角度散射特性的测量,同时,通过调制的第一光源系统,屏蔽环境光干扰,实现在线清晰度测量。与传统方案相比,本发明专利技术的清晰度测量装置具有结构紧凑、适用范围广、测量精度高、速度快的优点,并使得不同样品之间清晰度的比较更为客观、更有意义。

A measuring device for clarity

The invention discloses a resolution measuring device comprises a first light source system, imaging system, optical fiber bundle and the first detector; fiber optical fiber bundle unit comprises two or more ordered, the first light source light source system or exit through the imaging system at the input end of the optical fiber bundle, the first detector and the measurement of fiber bundle light; optical path between the imaging element is located between the sample imaging system and the optical fiber bundle or imaging system in. The present invention through the optical fiber unit ordered measurement can be realized, the sample rules of transmitted light and angle scattering characteristics at the same time, through the first light modulation system, shielding ambient light interference, the realization of online measuring function. Compared with the traditional scheme, the definition of the measurement device of the invention has the advantages of compact structure, wide application range, high accuracy, fast speed, and makes the definition between different samples are more objective, more meaningful.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学测量装置,具体涉及一种清晰度测量装置
技术介绍
半透明产品以及透明产品的应用十分广泛,相关产品包括玻璃、塑料薄膜、塑料瓶等。不同的应用需求对产品的光学性能要求不同;如对于温室所采用的玻璃制品,通常需要较高的光学透过率以使得接收充足的室内光照;而用来包装产品所采用的透明薄片则需要可以清晰地辨认包装内的物品。因此,对半透明及透明产品的清晰度(Clarity)和雾度(Haze)等光学特性参数进行测量评估具有重大意义。雾度,根据GB/T 2410,定义为透过被测样品而偏离入射光光轴2.5°以外的散射光通量与透射总光通量之比。清晰度(透明度)用于评价被测样品的透光性,根据标准ASTM D1746规定,在清晰度测量中测量所用光源相对于被测样品平面的对边角必须在0.025±0.005°以内;同时,在接收端探测器的接收面相对于被测样品平面的对边角要限制在0.1±0.025°以内,清晰度被定义为样品在上述几何条件下测量的规则透光率。为了实现如此小的对边角,现有技术中,一般通过长距离来实现,因而,此类测量设备体积一般非常大,运输不便,也无法进行在线测量。为此,BYK公开专利号为US8749791B2的透明材料光学参数测量装置,该方案中对清晰度的测量是通过设置中心探测器和环形探测器来分别测量被测样品的规则透射光以及在指定角度处的散射光,并通过分析中心和环形探测器的读数来实现清晰度的评价。与此同时,3M公开了专利号为CN101680837A的光学性质传感器,该方案中在透明率的测量方案中在积分球轴上开孔的出射光路上设置抛物面镜,经由样品透射和散射的光线通过设置在积分球轴上开孔出射光路上的抛物面镜反射至透光率传感器处实现指定角度区域内的总光度测量。纵观以上两个专利不难发现,BYK方案对散射光的测量只针对局限角度处的散射光,而3M的方案则直接测量的是某一区域内的总光度值,不仅不能完整的反映经由待测样品透射和散射后整个指定角度内的散射光分布信息,而且很难实现标准要求的清晰度测量条件,以BYK的方案为例,假设被测样品到探测器的距离为50cm,则测量规则透射的中心探测器受光面尺寸应在0.87mm以内,而环形探测器的外径需在21.8mm以内,现有单通道探测器技术几乎不能达到该要求;更重要的是,由于清晰度测量中收集测量的光束角度很小,对于光束对准的要求也非常高;如果机械振动或者光路调校不够,极小的对准偏差也会对最终的测量结果产生影响。而对于散射性能与标准样不同的被测样品,而该方法测量误差将会非常大,进而影响对样品清晰度的评价和比较。此外,在传统的清晰度测量中,如果要实现小角度内的散射分布测量,通常采用切换接收光阑的位置或者转动接收器的方式,相对测量时间较长、效率不高,同时接收器的转动精度对测量结果的准确度也有着极大的影响。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术所要解决的技术问题是提供一种清晰度测量装置,可以通过合理的设计实现清晰度测量中对入射光源小对边角以及接收器以小对边角测量被测样品规则透射光的要求,同时又可以高精度测量被测样品特定角度范围内的散射光分布,从而实现清晰度以及散射特性的准确评价和测量。本专利技术通过以下技术方案实现:一种清晰度测量装置,其特征在于,包括第一光源系统,成像系统、光纤束和第一探测器;所述的光纤束由两个及以上有序排列的光纤单元组成,所述的第一光源系统的发光光源或出光口通过成像系统成像在光纤束的输入端,第一探测器接收并测量光纤束的出射光。被测样品位于成像系统与光纤束之间,或者成像系统的成像元件之间,或者第一光源系统与成像系统之间的光路中。本专利技术装置中,第一光源系统的发光光源或出光口相对被测样品的张角可以通过调整光纤束输入端与被测样品之间的距离来准确控制,且光纤单元的孔径可以非常小,可以在紧凑体积的装置中实现小对边角接收的要求,实现标准规定的清晰度测量。此外,通过光纤单元的有序排列可以实现被测样品在光纤输入端的透射光的光分布情况,进而获得被测样品的角度散射特性,不仅可以更加准确评价清晰度,还对被测样品的散射特性研究以及改进具有指导意义。与传统方案相比,本专利技术克服了传统方案中由于被测样品透射特性不同而导致的不同样品之间清晰度比较不客观、不准确、误差大的缺点,而是通过测量被测样品的规则透射光以及透射光分布,得到准确的清晰度以及角度散射数据,具有适用范围广、测量精度高、速度快的优点,并使得不同样品之间清晰度的比较更为客观、更有意义。上述技术方案中的第一探测器由一个或一个以上的探测单元组成。作为优选,探测单元为硅光电池,硅光电池可以快速对光变化作出响应,可以对调制光进行测量。本技术方案中探测单元与光纤束的光纤单元的对应关系以及测量方式包括以下几种方案:A.还包括光纤切换装置,第一探测器只有一个探测单元,所有的光纤单元的输出端均对应于该探测单元,且各光纤单元通过光纤切换装置按时序控制方式,依次切换至探测单元处,从而实现探测单元对每个光纤单元输出光的测量,得到被测样品透射光的空间光分布。b.光纤单元与探测单元的位置和数量一一对应,被测样品的透射光通过每个光纤单元传输至对应的探测单元上实现空间光分布的测量。c.部分光纤单元连接至同一个探测单元上,按a中所述时序方式实现各光纤单元输出光的测量;另一部分光纤单元与探测单元成一一对应关系,按b中所述方式实现对应光纤单元输出光的测量。作为一种技术方案,其特征在于,所述光纤单元可以为单独的一根光纤,也可以为两根及以上的光纤组合。光纤单元是由光纤组成的,根据需要,光纤单元可以为单独的一根光纤,可以是两根或两根以上的光线组合。作为一种技术方案,其特征在于,所述的光纤束输入端的接收面与测量光束的光轴的垂直面相倾斜,倾角为1°~15°之间的一个角度。本专利技术中为了防止光纤束输入端对被测样品的规则透射光进一步反射到被测样品上从而造成清晰度测量的不准确性,将光纤束输入端的接收面与测量光束的光轴成1~15°倾斜设置。测量光束是指从第一光源系统发出最终照射在被测样品上的光束。作为一种技术方案,在所述的光纤束输入端的接收面上光纤单元可排列成矩形、圆环形或者弧形。在实际的测量中,可根据第一光源系统的发光光源或者出光口的形状,将光纤单元排列为矩形、圆环形或者弧形。例如,当采用第一光源系统的出光口形状为线形时,则将光线单元成矩形排列。作为一种技术方案,所述的第一探测器为硅光电池。硅光电池响应快、线性度好,并且可以对经调制的光进行测量,是光度测量的优选方案。作为一种技术方案,所述的第一光源系统为光源与出光口的组合,所述出光口为针孔或狭缝;或者所述的第一光源系统为激光。第一光源系统是为清晰度测量提供照明条件,为了实现清晰度测量中入射光源小对边角的设置,第一光源系统可以为光源与针孔或者光源与狭缝的组合,通过尺寸极小的针孔或狭缝,可以方便的产生所需的点光源或者线度极小的光源;作为优选,所述的光源为LED光源。此外,由于激光具有发散角小的优点也可以作为第一光源系统。作为一种技术方案,所述的第一光源系统发射可调制光。当在开阔场中进行清晰度测量时,周围的环境杂散光可能会造成光度测量结果不准确,本专利技术中采用可发射调制光的第一光源系统,通过在不同的光频率下,第一探测器测量对应的光度值数据,分析则本文档来自技高网
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一种清晰度测量装置

【技术保护点】
一种清晰度测量装置,其特征在于,包括第一光源系统(1),成像系统(2)、光纤束(3)和第一探测器(4);所述的光纤束(3)由两个及以上有序排列的光纤单元(3‑1)组成,所述的第一光源系统(1)的发光光源或出光口通过成像系统(2)成像在光纤束(3)的输入端,第一探测器(4)接收并测量光纤束(3)的出射光,被测样品位于成像系统(2)与光纤束(3)之间或者位于成像系统(2)的成像元件之间的光路中。

【技术特征摘要】
1.一种清晰度测量装置,其特征在于,包括第一光源系统(1),成像系统(2)、光纤束(3)和第一探测器(4);所述的光纤束(3)由两个及以上有序排列的光纤单元(3-1)组成,所述的第一光源系统(1)的发光光源或出光口通过成像系统(2)成像在光纤束(3)的输入端,第一探测器(4)接收并测量光纤束(3)的出射光,被测样品位于成像系统(2)与光纤束(3)之间或者位于成像系统(2)的成像元件之间的光路中。2.如权利要求1所述的清晰度测量装置,其特征在于,所述的第一探测器(4)由一个或一个以上的探测单元(4-1)组成,且探测单元(4-1)与光纤单元(3-1)一一对应实现测量;或者还包括光纤切换装置,光纤束(3)的部分/全部光纤单元(4-1)连接至同一个探测单元(4-1),并由光纤切换装置按时序控制方式将光纤单元(4-1)依次切换至探测单元(4-1)处实现测量。3.如权利要求1或2所述的清晰度测量装置,其特征在于,所述的光纤束(3)输入端的接收面与测量光束的光轴的垂直面相倾斜,倾角为1°~15°之间的一个角度。4.如权利要求1或2或3所述的清晰度测量装置,其特征在于,在所述光纤束(3)输入端的接收面上光纤单元(3-1)排列成矩形、圆环形或者弧形。5.如权利要求1所述的清晰度测量装置,其特征在于,所述的第一光源系统(1)为LED光源与出光口的组合,且所述出光口为针孔或狭缝;或者所述的第一光源系统(1)为激光光源。6.如权利要求1或5所述的清晰度测量装置,所述的第一光源系统(1)发射可调制光。7.如权利要求1所述的清晰度测量装置,其特征在于,还包括沿测量光束光轴方向设置的凹面反射镜(5),所述第一光源系统(1)发出的光通过成像系统(2)后,经凹面反射镜(5)反射至所述的光纤束(3)的输入端。8.如权利要求1所述的清晰度测量装置,其特征在于,还包括将第一光源系统(1)的发射光束分光形成参考光束和测量光束的分光器(6)和用于监测光源稳定性的参考探测器(7),所述参考探测器(7)接收并测量参考光束。9.如权利要求8所述的清晰度测量装置,其特征在于,所述的分光器(6)为部分透射部分反射的反射镜或棱镜。10.如权利要求1或7或8所述的清晰度测量装置,其特征在于,还包括用于被测样品散射...

【专利技术属性】
技术研发人员:潘建根黄艳李倩
申请(专利权)人:远方谱色科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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