CN215218019U - 一种广角散射光测试仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种广角散射光测试仪器，包括闭环光源模块、样品平台、积分球、光陷阱、采集板以及计算版，闭环光源模块提供测试光源，测试光源的光照能量通过闭环控制处于恒定状态；样品平台放置待测试的样品，测试光源发出的光照射在样品上，样品平台在对应于光透射样品后的位置处开有小口；积分球设有进光孔和接收孔，进光孔贴合连接样品平台的小口，接收孔外接采集板，采集板与计算版连接；光陷阱设置于积分球内部。本实用新型保障测试稳定性和准确性，不仅将精度提升到另一个量级，同时满足多种标准同时获取测试数据，提升工作效率。为快速变化的各种新型材料检测提供可行可靠方案。

Description

一种广角散射光测试仪器

技术领域

本实用新型涉及散射光测试领域，更具体地，涉及一种广角散射光测试仪器。

背景技术

散射光是由于光子与物质分子相互碰撞，使光子的运动方向发生改变而向不同角度散射的光线。散射光分为广角散射光和狭角散射光，偏离入射方向大于 2.5°的散射光称为广角散射光。广角散射光通量与透过材料的光通量之比的百分数，也称雾度(Haze)，为表征散射的指标，是透明或半透明材料光学透明性的重要参数。

雾度的计算主要是用标准“C”或标准“A”光源的一束平行光垂直照射到透明或半透明薄膜、片材、板材上，由于材料内部和表面造成散射，部分平行光偏离入射方向大于2.5°散射光(广角散射光)通量TD与透过材料的光通量T2之比的百分率记为雾度。

目前计算广角散射光的仪器光源相对不稳定，积分球无法避免的开口导致光能量的损失，即光效率无法达到100％。常见仪器光电池数据采集精度偏低，一般为8位或12位，使得测试结果准确度和重复性都较低，HAZE测试值一般只精确到0.1％。较难应用于检测材料表面的细微变化引起的散射光变化。现有仪器不能精确检测样品在同个测试位置不同旋转角度的均匀值，靠手工二次定位产生较大的人为误差。

公开日为2015年09月23日，公开号为CN204666508U的中国专利公开了一种透光率雾度测定仪，包括光源以及依次设置在所述光源发光方向上的聚光镜、光栏、物镜以及积分球；其中所述聚光镜包括两片用于将所述光源发出的光线会聚的凸透镜，所述光栏包括两块可调整间距的挡光板，所述积分球设有入射窗口、出射窗口、光电池以及可移动的反射标准器；所述光电池通过检波放大及A/D 转换模块与处理模块电连接，所述处理模块分别电连接有雾度显示单元、透光率显示单元以及打印输出单元。该专利同样存在光源相对不稳定的情况。

实用新型内容

本实用新型提供一种广角散射光测试仪器，解决现有技术中光源相对不稳定的情况。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种广角散射光测试仪器，包括闭环光源模块、样品平台、积分球、光陷阱、采集板以及计算版，其中：

所述闭环光源模块提供测试光源，所述测试光源的光照能量通过闭环控制处于恒定状态；

所述样品平台放置待测试的样品，所述测试光源发出的光照射在所述样品上，所述样品平台在对应于光透射所述样品后的位置处开有小口；

所述积分球设有进光孔和接收孔，所述进光孔贴合连接所述样品平台的小口，所述接收孔外接采集板，所述采集板与计算版连接；

所述光陷阱设置于所述积分球内部。

优选地，所述闭环光源模块还包括光源探测器和光源闭环自动调整电路板，其中所述光源探测器设置于所述测试光源处，所述光源探测器获取所述测试光源的光照强度，转换为电信号后传输至所述光源闭环自动调整电路板，所述光源闭环自动调整电路板对所述测试光源的供电电流进行实时调整。

优选地，所述样品平台为旋转平台，所述旋转平台连接有旋转平台电机，所述旋转平台电机带动所述旋转平台在水平方向上旋转。

优选地，还包括样品夹具机构，所述样品夹具机构设置于所述样品平台上，所述样品夹具机构用于夹紧样品于所述样品平台上。

优选地，还包括补偿光源，所述补偿光源设置于所述积分球内部。

优选地，所述补偿光源发出的光的波段与所述测试光源发出的光的波段相同。

优选地，还包括补偿光源探测器和补偿光源闭环自动调整电路板，其中，所述补偿光源探测器设置于所述补偿光源处，所述补偿光源探测器获取所述补偿光源的光照强度，转换为电信号后传输至所述补偿光源闭环自动调整电路板，所述补偿光源闭环自动调整电路板对所述补偿光源的供电电流进行实时调整。

优选地，所述光陷阱为自动光陷阱，所述自动光陷阱连接有驱动电机。

优选地，所述采集板为高精度采集板，所述高精度采集板为24位模拟信号采集。

优选地，还包括舱门以及舱门直线导轨，所述闭环光源模块设置于所述舱门内，所述舱门开有孔洞，使测试光源发出的光照射于所述旋转平台上，所述舱门设置于舱门直线导轨上，所述舱门沿着所述舱门直线导轨具有竖直方向的位移。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型利用闭环控制稳定测试光源的光强，进行广角散射光的测试。可用于光学镜片或材料的耐磨检测、玻璃树脂的散射检测、薄膜塑料的表面检测、材料辐照老化测试、匀光膜的匀光效率检测等，尤其对于低透射率样品材料具有测试准确度保障能力。本实用新型保障测试稳定性和准确性，不仅将精度提升到另一个量级，同时满足多种标准同时获取测试数据，提升工作效率。为快速变化的各种新型材料检测提供可行可靠方案。

附图说明

图1为本实用新型的仪器结构示意图。

图2为闭环光源模块的结构示意图。

图中，1为测试光源、2为光源闭环自动调整电路板，3为光源探测器，4为样品夹具机构，5为采集板，6为计算板，7为驱动电机，8为补偿光源闭环自动调整电路板，9为旋转平台电机，10为积分球，11为旋转平台，12为舱门直线导轨。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例提供一种广角散射光测试仪器，如图1所示，包括闭环光源模块、样品平台、积分球10、光陷阱、采集板5以及计算板6，其中：

所述闭环光源模块提供测试光源1，所述测试光源1的光照能量通过闭环控制处于恒定状态；

所述样品平台放置待测试的样品，所述测试光源1发出的光照射在所述样品上，所述样品平台在对应于光透射所述样品后的位置处开有小口；

所述积分球10设有进光孔和接收孔，所述进光孔贴合连接所述样品平台的小口，所述接收孔外接采集板5，所述采集板5与计算板6连接；

所述光陷阱设置于所述积分球10内部。

所述闭环光源模块还包括光源探测器3和光源闭环自动调整电路板2，其中所述光源探测器3设置于所述测试光源1处，所述光源探测器3获取所述测试光源1的光照强度，转换为电信号后传输至所述光源闭环自动调整电路板2，所述光源闭环自动调整电路板2对所述测试光源1的供电电流进行实时调整。

本实施例采用闭环光源，发射光源组件内置传感器接收光源亮度，将光照能量转换成电信号实时传达至光源自动调制电路板，光源自动调制电路板再根据实时反馈信号调整测试光源1的供电电流，通过此闭环系统，以保证光源能量始终处于恒定的状态，不受温湿度、光源器件老化等各种因素影响，均按设计要求实时输出恒定功率的光能量强度。确保每次检测的准确性和稳定性。

所述样品平台为旋转平台11，所述旋转平台11连接有旋转平台11电机9，所述旋转平台11电机9带动所述旋转平台11在水平方向上旋转。

特殊的样品旋转定位方式，通过旋转平台11可以按设定需要自动测试样品不同角度产生的散射光，并可最终自动计算平均值。更好的分别各类样品的散射光测试状态。通过对样品定位后自动旋转测试，在测试过程中按照技术要求设定旋转方向和角度，对每个设定的角度进行自动测试。解决现有技术需人工调整更换角度，易造成每次放置位置的微细偏差影响测试精度和重复性，存在主观误差的问题。

还包括样品夹具机构4，所述样品夹具机构4设置于所述样品平台上，所述样品夹具机构4用于夹紧样品于所述样品平台上。

所述补偿光源设置于所述积分球10内部，根据ISO 13468标准设计光路补偿。通过采用测量光以外的第二光源进行光源补偿，以弥补积分球10损失的光效率。

补偿光源同测试光源1，所述补偿光源发出的光的波段与所述测试光源1发出的光的波段相同。

为确保补偿稳定性，采用闭环实时自动调整技术，可自动修正独立工作，确保补偿光源能量恒定输出，还包括补偿光源探测器3和补偿光源闭环自动调整电路板82，其中，所述补偿光源探测器3设置于所述补偿光源处，所述补偿光源探测器3获取所述补偿光源的光照强度，转换为电信号后传输至所述补偿光源闭环自动调整电路板82，所述补偿光源闭环自动调整电路板82对所述补偿光源的供电电流进行实时调整。

光路补偿设计的自动控制，一次测试即可同时满足GB中国标准\ISO国际标准\ASTM美国材料实验协会标准\JIS日本工业标准的测试方法和计算要求。

所述光陷阱为自动光陷阱，所述自动光陷阱连接有驱动电机7。

所述采集板5为高精度采集板5，所述高精度采集板5为24位模拟信号采集，采集精度有效数字可达8位数，是最高级别的精度采集方案。高精度的采集可准确探测微弱信号，满足更多测试样品种类。同时高精度采集，在实际运算中提供更多位数的可靠数据。使计算精度得到实质性提高。

还包括舱门以及舱门直线导轨12，所述闭环光源模块设置于所述舱门内，所述舱门开有孔洞，使测试光源1发出的光照射于所述旋转平台11上，所述舱门设置于舱门直线导轨12上，所述舱门沿着所述舱门直线导轨12具有竖直方向的位移。

在具体的实施例中，以测试雾度值为例，通过测测量无样品时入射光通量 T1与仪器造成的散射光通量T3，有样品时通过样品的光通量T2与散射光通量 T4来计算雾度：

公式中，T1、T2、T3、T4都是测量相对值，无入射光时，接受光通量为0，

当无样品时，入射光全部透过，接受的光通过量为100，即为T1，此时再用光陷阱将平行光吸收掉，接受到的光通量为仪器的散射光通量T3，若放置样品，仪器接受透过的光通量为T2，此时若将平行光用光陷阱吸收掉，则仪器接受到的光通量为样品与仪器的散射光通量之和T4。因此根据T1、T2、T3、T4 的值可计算雾度值。

由于测试光源1的稳定，HAZE测试结果HAZE精度达到0.005％，重复性达到连续测试50次绝对值偏差0.01％，远超现有技术。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种广角散射光测试仪器，其特征在于，包括闭环光源模块、样品平台、积分球、光陷阱、采集板以及计算版，其中：

所述闭环光源模块提供测试光源，所述测试光源的光照能量通过闭环控制处于恒定状态；

所述样品平台放置待测试的样品，所述测试光源发出的光照射在所述样品上，所述样品平台在对应于光透射所述样品后的位置处开有小口；

所述积分球设有进光孔和接收孔，所述进光孔贴合连接所述样品平台的小口，所述接收孔外接采集板，所述采集板与计算版连接；

所述光陷阱设置于所述积分球内部。

2.根据权利要求1所述的广角散射光测试仪器，其特征在于，所述闭环光源模块还包括光源探测器和光源闭环自动调整电路板，其中所述光源探测器设置于所述测试光源处，所述光源探测器获取所述测试光源的光照强度，转换为电信号后传输至所述光源闭环自动调整电路板，所述光源闭环自动调整电路板对所述测试光源的供电电流进行实时调整。

3.根据权利要求1所述的广角散射光测试仪器，其特征在于，所述样品平台为旋转平台，所述旋转平台连接有旋转平台电机，所述旋转平台电机带动所述旋转平台在水平方向上旋转。

4.根据权利要求1所述的广角散射光测试仪器，其特征在于，还包括样品夹具机构，所述样品夹具机构设置于所述样品平台上，所述样品夹具机构用于夹紧样品于所述样品平台上。

5.根据权利要求1所述的广角散射光测试仪器，其特征在于，还包括补偿光源，所述补偿光源设置于所述积分球内部。

6.根据权利要求5所述的广角散射光测试仪器，其特征在于，所述补偿光源发出的光的波段与所述测试光源发出的光的波段相同。

7.根据权利要求6所述的广角散射光测试仪器，其特征在于，还包括补偿光源探测器和补偿光源闭环自动调整电路板，其中，所述补偿光源探测器设置于所述补偿光源处，所述补偿光源探测器获取所述补偿光源的光照强度，转换为电信号后传输至所述补偿光源闭环自动调整电路板，所述补偿光源闭环自动调整电路板对所述补偿光源的供电电流进行实时调整。

8.根据权利要求1所述的广角散射光测试仪器，其特征在于，所述光陷阱为自动光陷阱，所述自动光陷阱连接有驱动电机。

9.根据权利要求1所述的广角散射光测试仪器，其特征在于，所述采集板为高精度采集板，所述高精度采集板为24位模拟信号采集。

10.根据权利要求1所述的广角散射光测试仪器，其特征在于，还包括舱门以及舱门直线导轨，所述闭环光源模块设置于所述舱门内，所述舱门开有孔洞，使测试光源发出的光照射于所述旋转平台上，所述舱门设置于舱门直线导轨上，所述舱门沿着所述舱门直线导轨具有竖直方向的位移。

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