CN112461797A - 一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，涉及滤光片技术领域；包括包括样品夹持运动台，测量光源，触发光源、光电传感器、检测和控制电路和供电电路，具体步骤如下：样品放置，将样品放置于样品夹持移动台；开启测量光源，测量明态下透过滤光镜样品的光强信号，并记录整个光强变化过程曲线；开启触发光源，测量暗态下透过滤光镜样品的光强信号，并记录整个光强变化过程曲线。本发明响应时间测量结果较为准确，且绝对误差低于国标要求的0.1ms重复性达到8us精度要求，对变光焊接护目镜新产品质量监督评价、新产品选择使用以及避免焊工电光性眼炎职业病的发生有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及滤光片技术领域，尤其涉及一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法。
背景技术
在焊接作业中，自动变光焊接滤光镜是一种广泛应用的安全防护产品，与传统的焊接防护镜不同的是这种特制的滤光镜能够根据外界光的强弱自动调整入射光线的透过率从而在焊接过程中始终能够为焊工提供合适的通光量能够有效地预防电光性眼炎，自动变光焊接滤光镜的响应时间是该产品的主要技术指标指滤光镜从接受弧光。
目前动变光焊接滤光镜已在世界上逐渐普及很多厂家生产的滤光镜都具有很短的响应时间，如3M公司生产的Speedglas9002系列滤光镜的响应时间能够达到0.1～0.4ms-Optrel公司生产的P550型滤光镜响应时间可达到0.22ms等，国内也有一些厂家生产类似产品，国内虽然有针对该类产品的国家标准，但缺乏标准测试仪器，本发明就旨在解决这一问题而提出一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，包括样品夹持运动台，测量光源，触发光源、光电传感器、检测和控制电路和供电电路，具体步骤如下：
S1：样品放置，将样品放置于样品夹持移动台；
S2：开启测量光源，测量明态下透过滤光镜样品的光强信号，并记录整个光强变化过程曲线；
S3：开启触发光源，测量暗态下透过滤光镜样品的光强信号，并记录整个光强变化过程曲线；
S4：将S2与S3中得到的光强曲线进行计算，即可得到样品滤光镜的相应时间。
优选地：所述供电电路中，其包含元件有220V市电、整流器、线性稳压器、电流采样电路和高精密基准电压源。
优选地：所述线性稳压器采用并联达林顿三极管的方式实现。
优选地：所述S2中，测量光源使用前，需对其进行准直处理，所需元件包括椭球反射镜、标准A灯、光阑和平凸透镜，具体准直步骤为：
A1：将标准A灯放置于椭球反射镜的内焦点处；
A2：将光阑垂直于光束方向放置，并将其通孔与椭球反射镜的外焦点对齐；
A3：将平凸透镜垂直于光束方向放置，并将位于平面侧的焦点与椭球反射镜的外焦点对齐；
A4：标准A灯启动时，即可在平凸透镜的凸面侧得到准直光源。
优选地：所述标准A灯的发散角为±5°。
优选地：所述检测和控制电路中，包含元件有触发光源、传感器、I-V变换器、信号电压滤波器、A/D转换器、微处理器和双路脉冲发生器。
优选地：所述光电传感器采用光电二极管。
优选地：所述I-V变换器所用运算放器为单电源轨对轨运放，所述信号电压滤波器由二阶Sallen-Key低通滤波器和Fliege滤波器构成，所述信号电压滤波器的介质频率为50kHz。
优选地：所述A/D转换器采用最高采样率为500kHz的16位A/D转换器。
优选地：所述微处理器与A/D转换器并行连接，外接25MHz晶振，具有16KB内存，所述触发光源为高速红外LED，其启动时间不超过100ns。
本发明的有益效果为：
1.本发明突破了类似测量系统无法测量0.5m以内的响应时间的局限，使测量范围达到13us～30ms适用于现今市面上大多数滤光镜产品标称响应时间参数的检测，并且本发明响应时间测量结果较为准确，且绝对误差低于国标要求的0.1ms重复性达到8us精度要求，对变光焊接护目镜新产品质量监督评价、新产品选择使用以及避免焊工电光性眼炎职业病的发生有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，包括样品夹持运动台，测量光源，触发光源、光电传感器、检测和控制电路和供电电路，具体步骤如下：
S1：样品放置，将样品放置于样品夹持移动台；
S2：开启测量光源，测量明态下透过滤光镜样品的光强信号，并记录整个光强变化过程曲线；
S3：开启触发光源，测量暗态下透过滤光镜样品的光强信号，并记录整个光强变化过程曲线；
S4：将S2与S3中得到的光强曲线进行计算，即可得到样品滤光镜的相应时间。
所述供电电路中，其包含元件有220V市电、整流器、线性稳压器、电流采样电路和高精密基准电压源，220V市电输入后，首先经过线性稳压器进行稳压，并输出电压值为28V的直流电压，所述线性稳压器采用并联达林顿三极管的方式实现，电流采样电阻将输出电流采样，并转换为电压反馈回来与高精密基准电压源比较，使输出电流趋于恒定，所述电流采样电阻选用低温系数的锰铜电阻，以减小温度对电流稳定度的影响。
所述S2中，测量光源使用前，需对其进行准直处理，所需元件包括椭球反射镜，标准A灯，光阑和平凸透镜，所述标准A灯的发散角为±5°，具体准直步骤为：
A1：将标准A灯放置于椭球反射镜的内焦点处；
A2：将光阑垂直于光束方向放置，并将其通孔与椭球反射镜的外焦点对齐；
A3：将平凸透镜垂直于光束方向放置，并将位于平面侧的焦点与椭球反射镜的外焦点对齐；
A4：标准A灯启动时，即可在平凸透镜的凸面侧得到准直光源。
所述检测和控制电路中，包含元件有触发光源、传感器、I-V变换器、信号电压滤波器、高精度A/D转换器、微处理器和双路脉冲发生器。
所述光电传感器采用光电二极管，由被测光强信号产生电流，首先经过I-V变换器将电流信号转为电压信号。
所述I-V变换器所用运算放器为单电源轨对轨运放，所述信号电压滤波器由二阶Sallen-Key低通滤波器和Fliege滤波器构成，信号电压滤波器介质频率不能过低，否则电路的之后时间会很大，无法准确几率下实际的光强变化曲线，从而使相应时间、测量结果失准，所以，所述信号电压滤波器的介质频率为50kHz。
如果整个电路的之后时间太大，则A/D转换器的精度也会对相应时间的测量结果产生影响，特别是对暗态遮光号在10以上的滤光镜，透过滤光镜的光强极小，I-V变换器输出的电压信号也就很小，这要求A/D转换器有极高的分辨率，否则无法判断出透射比最低时的时间点，另外，由于明态和暗态下透过滤光镜的光强有将近四万被的差异，因此A/D转换器必须有足够高的位数才能同时满足动态范围和分辨率要求，A/D转换器的采样率决定采样点的时间间隔，对相应时间测量精度有更直接的影响，因此采样率也不能过低，综合考虑，所述A/D转换器采用最高采样率为500kHz的16位A/D转换器。
所述微处理器与A/D转换器并行连接，外接25MHz晶振，具有16KB内存，所述出发光源为高速红外LED，其启动时间不超过100ns。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，其特征在于，包括样品夹持运动台，测量光源，触发光源、光电传感器、检测和控制电路和供电电路，具体步骤如下：
S1：样品放置，将样品放置于样品夹持移动台；
S2：开启测量光源，测量明态下透过滤光镜样品的光强信号，并记录整个光强变化过程曲线；
S3：开启触发光源，测量暗态下透过滤光镜样品的光强信号，并记录整个光强变化过程曲线；
S4：将S2与S3中得到的光强曲线进行计算，即可得到样品滤光镜的相应时间。
2.根据权利要求1所述的一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，其特征在于，所述供电电路中，其包含元件有220V市电、整流器、线性稳压器、电流采样电路和高精密基准电压源。
3.根据权利要求2所述的一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，其特征在于，所述线性稳压器采用并联达林顿三极管的方式实现。
4.根据权利要求1所述的一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，其特征在于，所述S2中，测量光源使用前，需对其进行准直处理，所需元件包括椭球反射镜、标准A灯、光阑和平凸透镜，具体准直步骤为：
A1：将标准A灯放置于椭球反射镜的内焦点处；
A2：将光阑垂直于光束方向放置，并将其通孔与椭球反射镜的外焦点对齐；
A3：将平凸透镜垂直于光束方向放置，并将位于平面侧的焦点与椭球反射镜的外焦点对齐；
A4：标准A灯启动时，即可在平凸透镜的凸面侧得到准直光源。
5.根据权利要求4所述的一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，其特征在于，所述标准A灯的发散角为±5°。
6.根据权利要求1所述的一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，其特征在于，所述检测和控制电路中，包含元件有触发光源、传感器、I-V变换器、信号电压滤波器、A/D转换器、微处理器和双路脉冲发生器。
7.根据权利要求1所述的一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，其特征在于，所述光电传感器采用光电二极管。
8.根据权利要求6所述的一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，其特征在于，所述I-V变换器所用运算放器为单电源轨对轨运放，所述信号电压滤波器由二阶Sallen-Key低通滤波器和Fliege滤波器构成，所述信号电压滤波器的介质频率为50kHz。
9.根据权利要求6所述的一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，其特征在于，所述A/D转换器采用最高采样率为500kHz的16位A/D转换器。
10.根据权利要求6所述的一种自动变光焊接滤光镜响应时间快速测量方法，其特征在于，所述微处理器与A/D转换器并行连接，外接25MHz晶振，具有16KB内存，所述触发光源为高速红外LED，其启动时间不超过100ns。
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