CN111103264B - 一种测试玻璃涂层防雾性能的方法 - Google Patents
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Abstract
一种测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：包括有如下步骤，1)室温下，检测电路记录结雾前的光源经玻璃测试块透射后的透射光强i1；2)持续保持一定的温差，得到光源经玻璃测试块透射后的透射光强Ii随时间t变化的曲线L；3)判断曲线L上最新In是否同时大于前三个连续检测到的透射光强，若是，则出现拐点，停止检测；若否，循环本步骤；4)求得曲线L上透射光强最小值的点记录为i2；5)计算i2/i1的比值。本发明的优点在于：可直接检测经玻璃测试块透射后的光强度值，结果稳定性和精度高；计算精度高，测量结果可靠性更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试玻璃涂层防雾性能的方法。
背景技术
当透明光学材料的表面结雾的时候，会形成很多大小不一的小水珠，不同水珠对光的反射和散射的方向也不同，从而降低透明材料的透光率，影响人们透过光学材料表面观察其他物体的效果，进而破坏科学实验测得结果的准确性，比如太阳能电池，能量利用率与光的透过率成正比，显而易见，结雾会降低能量利用率。另外，冷凝液量和小水珠的形状决定着雾化后的透光性能，尽管与大液滴相比，小液滴对光的反射更加明显，并不意味着光学透光性更好，毫无规律地向四周反射比只向一个方向反射对表面透光率的影响更大，而表面的润湿性决定着液滴在表面的形状，疏水表面上形成的液滴比亲水表面更圆。
目前，解决雾化问题的主要方式是改变表面的润湿性，从而控制冷凝液在表面的形态，即通过增大基材的表面能，构造亲水表面，这样水蒸气在表面并不能形成分散的冷凝液滴，而是铺展成一层均匀的水膜，从而避免了小液滴无规律地漫反射，因此当玻璃表面存在超亲水涂层时，其防雾性能可得到很大的提升。
现有技术中，针对上述方案所采用的防雾性能测试装置和方法主要有以下两种：
一、将盛有不同温度水的锥形瓶放置在写了字的纸上，将玻璃表面放在锥形瓶的上方，用肉眼透过玻璃表面观察写了字的纸张；
二、测量水滴在玻璃表面的接触角或者前进角。
但是，上述现有的防雾性能测试装置和方法存在如下缺点：
第一种防雾性能的测试装置过于简易，测试方法的结果是偏定性的，没有量化，通过肉眼观察测试结果，完全凭个人经验，测试结果因人而异，偏差大。
第二种防雾性能的测试装置涉及到专业角度测量器械，且测试方法的结果相对来说比较定量，但是考量的是单个液滴的形状，无法获得如光信号强度或透光率等对视线有直接影响的相关指标。
综上，目前的现有测试装置和测试方法都存在一定的缺陷和不足，无法获得最佳的检测效果，还有待于做出进一步的改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种测量方法简单且测试结果更为直观可靠的测试玻璃涂层防雾化性能的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述测试玻璃涂层防雾性能的方法通过以下装置实现，该装置包括有
信号发射组件，包括有可发射平行光的光源；
挡光板，位于所述信号发射组件的发射光源前部；
信号接收组件，设置有可采集光照强度的检测探头；
夹持部，位于所述挡光板和检测探头之间，该夹持部用于固定待测试用的玻璃测试块；
检测电路，处理并记录所述检测探头采集到的光强信号以及每一光强信号所对应的采集时间；
所述测试玻璃涂层防雾性能的方法包括有如下步骤：
(1)、室温下，将带有防雾涂层的玻璃测试块放入所述夹持部固定，并且，带有防雾涂层的一侧朝向挡光板，开启光源，检测电路记录检测探头采集到的光强信号，该光强信号记录为结雾前的光源经玻璃测试块透射后的透射光强i1；
(2)、在玻璃测试块的两侧持续保持一定的温差，开启光源，检测电路记录检测探头采集到的光强信号，得到光源经玻璃测试块透射后的透射光强Ii随时间t变化的曲线L，测得的透射光强按时间顺序依次分别记录为I1，I2，…，In；
(3)、判断曲线L上检测到的当前最新的一个透射光强In是否同时大于前三个连续检测到的透射光强，即In是否同时大于In-1、In-2和In-3，若是，则判定曲线L出现拐点，停止检测，并执行下一步骤；若否，则保持当前检测状态，并循环本步骤；
(4)、求得曲线L上透射光强最小值的点，该透射光强最小值的点记录为结雾后的光源经玻璃测试块透射后的透射光强i2；
(5)、计算i2/i1的比值，通过i2/i1的比值大小反映涂层的防雾效果。
作为优选，所述的检测电路可以通过现有的各种电路结构实现，为了进一步提高信号输出的可靠性，需要对采集信号进行放大处理，所述的检测电路包括有
发光二极管电路，电连接所述信号发射组件的光源；
光敏电阻电路，电连接所述信号接收组件的检测探头；
检测信号放大电路，接收所述光敏电阻电路输出的检测信号，并将该检测信号放大；
变送电路，与所述检测信号放大电路的输出端相连，该变送电路将放大后的检测信号传输至主控制器；
计时电路，对采集到的每一个检测信号进行计时，并将时间信号输出至主控制器；
供电电路，给所述的发光二极管电路、光敏电阻电路、检测信号放大电路、变送电路和计时电路供电。
作为优选，所述信号发射组件包括有相互连通的第一发射室和第二发射室，所述光源设置于所述第一发射室内，所述挡光板可拆卸的卡设于所述第一发射室和第二发射室的连接面上。
考虑到结构紧凑，安装方便，作为进一步优选，所述第一发射室和第二发射室的截面分别呈矩形，且两者之间通过螺纹连接固定于一体。
为了实现玻璃两侧的温差，作为优选，所述第二发射室内设置有可提高该第二发射室内温度的加热电路。
作为优选，所述信号接收组件包括有底板和接收室，所述接收室呈矩形，所述检测探头设置于所述底板上，所述接收室与所述第二发射室相连通。
作为进一步优选，所述接收室内设置还可以有可降低该接收室内温度的制冷电路。制冷电路的设置可以进一步增大玻璃测试块两侧的温差，以方便测试的时候实现玻璃测试块上的雾气快速生成。
考虑到连接和拆卸的方便，作为优选，所述底板和接收室之间通过铆接或者螺钉实现固定连接。
为了方便安装和更换玻璃测试块，作为优选，所述接收室和第二发射室在对接处分别形成上下对称设置的上卡部和下卡部，所述夹持部为由所述上卡部和下卡部组成的竖直插槽。
为了方便玻璃测试块的安装固定和更换，作为优选，所述装置还包括有调节装置，该调节装置包括
导轨；
移动部，可沿所述导轨做直线运动，所述光源与所述移动部固定连接，并且，所述第一发射室与所述移动部固定连接；
调节手柄，具有操作部，可驱动所述移动部沿所述导轨滑移；
限位装置，固定于所述导轨的端部，所述的调节手柄可转动地安装在该限位装置上，所述移动部位于所述限位装置的一侧，所述调节手柄的操作部位于所述限位装置的另一端，该限位装置用于实现所述调节手柄和移动部沿水平方向的移动限位。
为了方便驱动移动部沿导轨滑移，作为优选，所述调节手柄为截面呈T型的螺杆，所述调节手柄的螺纹部与所述移动部之间为螺纹连接。
为了方便组装和拆卸，作为进一步优选，所述限位装置包括有挡块以及分别设置于所述挡块两侧的前限位块和后限位块。
作为优选，所述挡块、前限位块和后限位块之间通过销钉固定连接。
作为优选，所述导轨的端部与所述限位装置之间通过螺纹连接或者通过销钉连接或者通过焊接固定于一体。
为了方便拆装，作为优选，所述移动部和所述光源之间通过焊接或者通过铆接或者卡扣固定相连。
为了保证移动的平稳和可靠，作为优选，所述移动部和所述第一发射室之间通过焊接固定相连。
为了提高测量的准确性，保证光源照射到玻璃测试块上的均匀性，作为优选，所述挡光板上开设有出光孔，所述出光孔为3～6个并且沿所述挡光板的圆周方向均布，相应地，所述检测探头的数量与所述出光孔的数量相同并且一一对应设置。
为了保证通过出光孔的光线能被检测探头的检测视窗所接收，作为优选，所述检测探头的中心线与所述出光孔的中心线位于同一水平线上。
为了避免因出光孔过小造成检测信号太弱，或者因出光孔过大造成光线散射而影响测量准确度，作为优选，所述出光孔的孔径大小和所述检测探头的检测视窗开口大小相适配。
为了进一步提高测量精度，避免偏差，作为优选，所述透射光强i1和透射光强i2的检测值为所有检测探头所检测到的光强信号的平均值。
为了增加拐点判断的精确度，避免测试过程中的信号干扰或波动影响，作为优选，所述步骤(3)中的k的取值范围为2～10。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用了光电检测系统的方法，可以直接检测经玻璃测试块透射后的光强度值，进而判定玻璃涂层的防雾性能，比肉眼观察的准确度高，结果稳定性和精度高；其次，采用相对封闭的装置进行检测，可以有效减少测试中外界干扰的影响，从而提高测试准确性和精度，测试得到的光强度信号与防雾性能的联系更加紧密，测试结果能够直接说明雾化对视线是否有明显的影响；再者，全程采用计算机控制和数据采集分析，计算精度高，测量结果准确稳定，可靠性更高。
附图说明
图1为本发明实施例的测试玻璃涂层防雾性能的方法结构示意图。
图2为本发明实施例的光电检测系统功能结构示意图。
图3为本发明实施例的测试玻璃涂层防雾性能的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例公开了一种测试玻璃涂层防雾性能的装置，该装置包括有信号发射组件、信号接收组件、检测电路和可实现玻璃测试块5安装的调节装置。
其中，信号发射组件包括有相互连通的第一发射室11和第二发射室12，第一发射室11内设置有可发射平行光的光源13，本实施例采用发光二极管作为光源13，第一发射室11和第二发射室12的截面分别呈矩形，且两者之间通过螺纹连接固定于一体，方便拆装；在第一发射室11和第二发射室12的连接面上卡设有可拆卸的挡光板2，该挡光板2位于信号发射组件的发射光源13前部，挡光板2上开设有出光孔21，光源13可通过出光孔21射出。
信号接收组件包括有底板31和接收室32，接收室32呈矩形且与第二发射室12相连通，底板31上设置有可采集光照强度的检测探头33，检测探头33的中心线与出光孔21的中心线位于同一水平线上；考虑到连接和拆卸的方便，底板31和接收室32之间通过铆接或者螺钉实现固定连接。
为了提高测量的准确性，保证光源13照射到玻璃测试块5上的均匀性，挡光板2的出光孔21以3～6个为宜，本实施例的出光孔21有四个，可同时检测到上下左右四个方向上的信号值，使得测试的结果更加精确，四个出光孔21沿挡光板2的圆周方向均布，相应地，本实施例设置于底板31上的检测探头33也有四个并且与出光孔21一一对应设置；为了避免因出光孔21过小造成检测信号太弱，或者因出光孔21过大造成光线散射而影响测量准确度，出光孔21的孔径大小和相对应的检测探头33的检测视窗开口大小相适配，如果出光孔21的孔径过小，则检测信号弱，出光孔21的孔径过大，则通过出光孔21的光线区域过大，当玻璃结雾时，散射的光线有可能被检测系统所接收，从而影响准确性。
为了方便测试起雾后玻璃的防雾性能，可通过增加玻璃两侧的温差来达到起雾的效果；其中，第二发射室12内设置可以有可提高该第二发射室12内温度的加热电路G，该加热电路G在玻璃测试块5的一侧加热后，可以增加玻璃测试块5两侧的温差，以实现雾气的快速生成；接收室32内设置还可以有可降低该接收室32内温度的制冷电路H，制冷电路H的设置可以进一步增大玻璃测试块5两侧的温差，以方便测试的时候实现玻璃测试块5上的雾气快速生成。
为了方便安装和更换玻璃，接收室32和第二发射室12在对接处形成夹持部，其中，接收室32的外侧边和第二发射室12的外侧边在对接处分别形成上下对称设置的上卡部41和下卡部42，夹持部为由上卡部41和下卡部42组成的竖直插槽，玻璃测试块5可以插设于该插槽内。
为了将玻璃测试块5夹紧，本实施例通过调节装置实现第二发射室12和接收室32之间的间隔距离调节，该调节装置包括导轨6、移动部7、调节手柄8和限位装置，其中，导轨6铺设在第一发射室11、第二发射室12和接收室32的两侧，移动部7可沿导轨6做直线运动，光源13与移动部7之间通过焊接或者通过铆接或者卡扣固定相连，并且，为了保证移动的平稳和可靠，移动部7和第一发射室11之间通过焊接固定相连。
调节手柄8可驱动移动部7沿导轨6滑移，调节手柄8为截面呈T型的螺杆，T型头部为操作部81，调节手柄8的螺纹部与移动部7之间为螺纹连接，当调节手柄8转动的时候，通过螺纹连接关系可以驱动移动部7沿导轨6来回移动。
限位装置固定于导轨6的端部，该限位装置用于实现调节手柄8和移动部7沿水平方向的移动限位；其中，调节手柄8可转动地安装在该限位装置上，移动部7位于限位装置的一侧，调节手柄8的操作部81位于限位装置的另一端；为了方便组装和拆卸，限位装置包括有挡块91以及分别设置于挡块91两侧的前限位块92和后限位块93，挡块91、前限位块92和后限位块93之间通过销钉固定连接。
导轨6的端部与限位装置之间通过螺纹连接或者通过销钉连接或者通过焊接固定于一体，导轨6的尾部与信号接收组件的底板31固定连接于一体。
当转动调节手柄8的操作部81时，可以驱动移动部7沿轨道滑动，进而带动第一发射室11和第二发射室12沿轨道滑动，靠近或者远离接收室32，从而实现玻璃测试块5的夹紧或者松开。
如图2所示，本实施例的检测电路用于记录检测探头33采集到的光照强度信号以及每一光照强度信号所对应的采集时间。检测电路可以通过现有的各种电路结构实现，为了进一步提高信号输出的可靠性，需要对采集信号进行放大处理，具体地，检测电路包括有如下各功能模块：发光二极管电路A、光敏电阻电路B、检测信号放大电路C、变送电路D、计时电路E和供电电路F，其中，发光二极管电路A电连接信号发射组件的光源13；光敏电阻电路B电连接信号接收组件的检测探头33；检测信号放大电路C接收光敏电阻电路B输出的检测信号，并将该检测信号放大；变送电路D与检测信号放大电路C的输出端相连，该变送电路D将放大后的检测信号传输至主控制器CPU；计时电路E对采集到的每一个检测信号进行计时，并将时间信号输出至主控制器CPU；供电电路F分别给发光二极管电路A、光敏电阻电路B、检测信号放大电路C、变送电路D和计时电路E供电，也同时给加热电路G和制冷电路H供电。检测电路中各功能模块的电路具体线路图都是常规电路，在此不作赘述。
如图3所示，采用本实施例装置进行玻璃防雾性能测试的方法包括有如下步骤：
(1)、在室温下，将带有防雾涂层的玻璃测试块5放入夹持部，转动调节手柄8以夹紧玻璃测试块5，玻璃测试块5带有防雾涂层的一侧朝向挡光板2，开启光源13，检测电路记录检测探头33采集到的光强信号，该光强信号记录为结雾前的光源13经玻璃测试块5透射后的透射光强i1；
(2)、同时启动加热电路G和制冷电路H，玻璃测试块5两侧能够持续产生温差，从而使得玻璃测试块5带有防雾涂层的那面持续起雾，开启光源13，检测电路记录检测探头33采集到的光强信号，得到光源13经玻璃测试块5透射后的透射光强Ii随时间t变化的曲线L，测得的透射光强按时间顺序依次分别记录为I1，I2，…，In；
(3)、判断曲线L上检测到的当前最新的一个透射光强In是否同时大于前k个连续检测到的透射光强，即In是否同时大于In-1，In-2，…，In-k，这里k的取值范围以2～10个为佳，若是，则判定曲线L出现拐点，停止检测，并执行下一步骤；若否，则保持当前检测状态，并循环本步骤；
(4)、求得曲线L上透射光强最小值的点，该透射光强最小值的点记录为结雾后的光源13经玻璃测试块5透射后的透射光强i2；
(5)、计算i2/i1的比值，通过i2/i1的比值大小反映涂层的防雾效果。
当玻璃检测块两侧温差不大的时候，一开始玻璃检测块是光滑干净的，因此初始检测得到的透射光强最大，即为i1；随着温差的产生会导致玻璃测试块5上慢慢结雾，透射光强随时间变化的曲线L以类似抛物线式地慢慢下降，当结雾到达一定程度后，雾珠之间相互聚积变成水珠滴下，这时雾滴变成水膜，透射光强又会突然增大，此刻即会在曲线L上出现一个拐点，当检测到有拐点时，停止测试，然后对曲线L上所有的检测点进行排序，找到透射光强最小值的点，即为结雾后的透射光强i2，i2/i1的比值越大，则说明防雾效果越好。
Claims (21)
1.一种测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述测试玻璃涂层防雾性能的方法通过以下装置实现，该装置包括有
信号发射组件，包括有可发射平行光的光源(13)；
挡光板(2)，位于所述信号发射组件的发射光源(13)前部,所述挡光板(2)上开设有出光孔(21),所述光源(13)可通过出光孔(21)射出；
信号接收组件，设置有可采集光照强度的检测探头(33)；
夹持部，位于所述挡光板(2)和检测探头(33)之间，该夹持部用于固定待测试用的玻璃测试块(5)；
检测电路，处理并记录所述检测探头(33)采集到的光强信号以及每一光强信号所对应的采集时间；
所述测试玻璃涂层防雾性能的方法包括有如下步骤：
(1)、室温下，将带有防雾涂层的玻璃测试块(5)放入所述夹持部固定，并且，带有防雾涂层的一侧朝向挡光板(2)，开启光源(13)，检测电路记录检测探头(33)采集到的光强信号，该光强信号记录为结雾前的光源(13)经玻璃测试块(5)透射后的透射光强i1；
(2)、在玻璃测试块(5)的两侧持续保持一定的温差，开启光源(13)，检测电路记录检测探头(33)采集到的光强信号，得到光源(13)经玻璃测试块(5)透射后的透射光强Ii随时间t变化的曲线L，测得的透射光强按时间顺序依次分别记录为I1，I2，…，In；
(3)、判断曲线L上检测到的当前最新的一个透射光强In是否同时大于前k个连续检测到的透射光强，即In是否同时大于In-1，In-2，…，In-k，若是，则判定曲线L出现拐点，停止检测，并执行下一步骤；若否，则保持当前检测状态，并循环本步骤；
(4)、求得曲线L上透射光强最小值的点，该透射光强最小值的点记录为结雾后的光源(13)经玻璃测试块(5)透射后的透射光强i2；
(5)、计算i2/i1的比值，通过i2/i1的比值大小反映涂层的防雾效果。
2.根据权利要求1所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述的检测电路包括有
发光二极管电路(A)，电连接所述信号发射组件的光源(13)；
光敏电阻电路(B)，电连接所述信号接收组件的检测探头(33)；
检测信号放大电路(C)，接收所述光敏电阻电路(B)输出的检测信号，并将该检测信号放大；
变送电路(D)，与所述检测信号放大电路(C)的输出端相连，该变送电路(D)将放大后的检测信号传输至主控制器CPU；
计时电路(E)，对采集到的每一个检测信号进行计时，并将时间信号输出至主控制器CPU；
供电电路(F)，给所述的发光二极管电路(A)、光敏电阻电路(B)、检测信号放大电路(C)、变送电路(D)和计时电路(E)供电。
3.根据权利要求1所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述信号发射组件包括有相互连通的第一发射室(11)和第二发射室(12)，所述光源(13)设置于所述第一发射室(11)内，所述挡光板(2)可拆卸的卡设于所述第一发射室(11)和第二发射室(12)的连接面上。
4.根据权利要求3所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述第一发射室(11)和第二发射室(12)的截面分别呈矩形，且两者之间通过螺纹连接固定于一体。
5.根据权利要求3所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述第二发射室(12)内设置有可提高该第二发射室(12)内温度的加热电路(G)。
6.根据权利要求3所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述信号接收组件包括有底板(31)和接收室(32)，所述接收室(32)呈矩形，所述检测探头(33)设置于所述底板(31)上，所述接收室(32)与所述第二发射室(12)相连通。
7.根据权利要求3所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述接收室(32)内设置有可降低该接收室(32)内温度的制冷电路(H)。
8.根据权利要求6所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述底板(31)和接收室(32)之间通过铆接或者螺钉实现固定连接。
9.根据权利要求6所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述接收室(32)和第二发射室(12)在对接处分别形成上下对称设置的上卡部(41)和下卡部(42)，所述夹持部为由所述上卡部(41)和下卡部(42)组成的竖直插槽。
10.根据权利要求3所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述装置还包括有调节装置，该调节装置包括
导轨(6)；
移动部(7)，可沿所述导轨(6)做直线运动，所述光源(13)与所述移动部(7)固定连接，并且，所述第一发射室(11)与所述移动部(7)固定连接；
调节手柄(8)，具有操作部(81)，可驱动所述移动部(7)沿所述导轨(6)滑移；
限位装置，固定于所述导轨(6)的端部，所述的调节手柄(8)可转动地安装在该限位装置上，所述移动部(7)位于所述限位装置的一侧，所述调节手柄(8)的操作部(81)位于所述限位装置的另一端，该限位装置用于实现所述调节手柄(8)和移动部(7)沿水平方向的移动限位。
11.根据权利要求10所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述调节手柄(8)为截面呈T型的螺杆，所述调节手柄(8)的螺纹部与所述移动部(7)之间为螺纹连接。
12.根据权利要求10所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述限位装置包括有挡块(91)以及分别设置于所述挡块(91)两侧的前限位块(92)和后限位块(93)。
13.根据权利要求12所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述挡块(91)、前限位块(92)和后限位块(93)之间通过销钉固定连接。
14.根据权利要求12所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述导轨(6)的端部与所述限位装置之间通过螺纹连接或者通过销钉连接或者通过焊接固定于一体。
15.根据权利要求10所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述移动部(7)和所述光源(13)之间通过焊接或者通过铆接或者卡扣固定相连。
16.根据权利要求10所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述移动部(7)和所述第一发射室(11)之间通过焊接固定相连。
17.根据权利要求1所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述出光孔(21)为3～6个并且沿所述挡光板(2)的圆周方向均布，相应地，所述检测探头(33)的数量与所述出光孔(21)的数量相同并且一一对应设置。
18.根据权利要求17所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述检测探头(33)的中心线与所述出光孔(21)的中心线位于同一水平线上。
19.根据权利要求17所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述出光孔(21)的孔径大小和所述检测探头(33)的检测视窗开口大小相适配。
20.根据权利要求17所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述透射光强i1和透射光强i2的检测值为所有检测探头(33)所检测到的光强信号的平均值。
21.根据权利要求1所述的测试玻璃涂层防雾性能的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的k的取值范围为2～10。
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