Способ измерения коэффициентов рассеяния объектов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСИИХРЕСПУБЛИК 09) (И) 3 ЬВ С 01 М 21/47 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ/ Д, О.Цв где 0 А П О цГОСУДАРСТВЕННЬ)Й КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАССЕЯНИЯ ОБЪГКТОВ СЛОЖНОЙ ФОРИЫ, заключающийся в том, что поочередно измеряют световые потоки, рассеянные объектом и эталоном с известным сечением и коэффициентом рассеяния при их освещении равномерным по сечению световым пучком, измеряют полный световой поток этого пучка и световой поток с затенением части этого пучка экраном известной площади и рассчитывают коэффициент рассеяния, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа и повышения точности измерений, дополнительно измеряют суммарный поток рассеянного объектом и рассеянного неэкранируемого объектом света и суммарный поток рассеянного эталоном и рассеянного неэкранируемого эталоном света при их освещении тем же пучком, а коэффициент рассеяния объекта рассчитывают по формуле коэффициент рассеяния эталона;площадь проекции эталона в плоскости, перпендикулярной оси освещающего пучка; площадь экрана;сигнал фотоприемного устройства, соответствующий рассеянному объектом потоку; сигнал фотоприемного устройства, соответствующий рас 19 сеянному эталоном потоку;сигнал фотоприемного устройства, соответствующий полному потоку освещающего пучка;сигнал фотоприемного устройства, соответствующий суммарному потоку рассеянного объек том и рассеянного неэкранируемого объектом света;сигнал фотоприемного устройства, соответствующий потоку с затенением части пучка экраном известной площади А,сигнал фотоприемного устройства, соответствующий суммарному потоку рассеянного эталоном и рассеянного неэкранируемого эталоном света.Изобретение относится к энергетической фотометрии объектов и может быть использовано при оценке их оптических характеристик.Известен способ измерения коэффи" 5 циентов рассеяния объектов, использующий измерение в Фотометрическом шаре 1 .Недостатком этого способа является невозможность определения оптических характеристик объектов сложной формы.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения коэффициентов рассеяния объектов сложной Формы, заключающий ся в том, что поочередно измеряют световые потоки, рассеянные объектом и эталоном с известным сечением и коэффициентом рассеяния при их освещении равномерным по сечению световым 20 пучком, измеряют полный световой поток этого пучка и световой поток с затенением части этого пучка экраном известной площади и рассчитывают коэффициент рассеяния 2 .Недостатком известного способа является наличие операции перестановки поворотного устройства с повторным выставлением нулевого положения объекта и с последовательной пере ориентацией его в одних и тех же угловых положениях, что усложняет и удлиняет процесс измерений за счет погрешностей выставления и переориентации объекта. Кроме того, при измерениях площади проекции объектов возможно попадание бликов от элементов объекта, соответствующих скользящему отражению освещающих его лучей, на светособирающую поверхность 40 (внутрь фотометрического шара), что снижает точность измерений и приводит, как правило, к заниженным значениям площадей проекций. Нанесение же на поверхность объектов (во избежание появления бликов) черного глубокоматового покрытия усложняет измеренид и по ряду причин не всегда возможно.Цель изобретения - упрощение спо соба и повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения коэффициентов рассеяния объектов сложной формы, заключающемуся в том, что поочередно измеряют световые потоки, рассеянные объектом и эталоном с известным сечением и коэффициентом рассеяния при их освещении равномерным по сечению световым пучком, измеряют полный световой поток этого пучф ка и световой поток с затенением части этого пучка экраном известной площади и рассчитывают коэффициент рассеяния, дополнительно измеряют суммарный поток рассеянного объектом и рассеянного неэкранируемого объектом света и суммарный поток рассеянного эталоном и неэкранируемого эталоном света при их освещении тем же пучком, а коэффициент рассеяния объекта рассчитывают по формулер Оо)Й 1 И 11 о3 оа 1 огде б - коэффициент рассеяния этало 3на;А - площадь проекции эталона вЭплоскости, перпендикулярнойоси освещающего пучка;Ап - площадь экрана;0 о - сигнал фотоприемного устройства, соответствующий полному потоку освещающего пучка;0 - сигнал фотоприемного устройства, соответствующий рассеянному объектом потоку;0 - сигнал Фотоприемного устройства, соответствующий суммарному потоку рассеянногообъектом и рассеянного неэкранируемого объектом света;сигнал фотоприемного устройства, соответствующий рассеянному эталоном потоку;сигнал фотоприемного устройства, соответствующий суммарному потоку рассеянногоэталоном и рассеянного неэкранируемого эталоном света;1 п- сигнал Фотоприемного устройства, соответствующий потокус затенением части пучкаэкраном известной площадиА,.На чертеже схематически изображен один из возможных вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ,Фотометрический шар 1 снабжен поворотным устройством 2, предназначенным для установки внутри шара (вблизи его центра) исследуемого объекта(4) О = КбАЕ 3 111 (или эталона рассеяния) 3 с возможностью изменения его угловой ориентации в пространстве. В качестве этало" на рассеяния применена высокоотражающая зеркальная сфера известного радиуса и коэффициента рассеяния, Шар имеет два диаметрально противоположных отверстия 4 и 5, Отверстие 4 служит для введения в шар коллимированного пучка света от осветителя 6. Отверстие 5 имеет размеры больше сечения пучка света осветителя и предназначено для выведения из шара той части потока освещающего пучка, которая проходит мимо освещаемого тела. Это отверстие может закрываться заглушкой 7, имеющей на внутренней стороне белое диффузное покрытие, идентичное покрытию стенки шара. За отверстием 8 в стенке шара расположено фотоприемное устройство 9, которое визирует белый диффузный экран 10, расположенный так, что его поверхность, обращенная к фотоприемному устройству, не освещается прямыми лучами, отраженными как от освещаемого тела 3, так и от заглушки 7 при закрытом отверстии 5. В пучок осветителя 6 может вводиться непрозрачный экран 11, площадь которого известна и меньше площади сечения пучка.Измерения осуществляют следующим образом.Устанавливают на поворотном устройстве 2 эталон рассеяния, снимают заглушку 7 с отверстия 5 в стенке шара 1 и, освещая эталон через от" верстке 4 параллельным пучком света от осветителя б, измеряют сигнал Ц на выходе фотоприемного устройства 9, Этот сигнал в силу линейности фо 40 топриемного устройства 9 пропорционален потоку рассеянного эталоном света и связан с ним зависимостью пучка, прошедшему на внутреннюю поверхность заглушки 7 в стенке шара мимо эталона, т.е. неэкранированному эталоном потоку освещающего пучка, При этом сигнал 0 на выходе фотоЭприемного устройства определяется вы- ражением Ц = К 6 А Е+ К Е(А -А )у (2) где К и К - коэффициенты пропорциональности при измерениях с закрытым заглушкой выходным отверстием в шаре (К - при рассеянии потока от этало"гна или объекта, расположенных вблизи центра шара, К 3 - при рассеянии потока от внутренней поверхности заглушки, расположенной в стенке шара).После этого эталон заменяют на исследуемый объект, устанавливают с помощью поворотного устройства 2 необходимое его угловое положение в пространстве и с закрытым заглушкой1 7 отверстием 5 измеряют сигнал и на выходе фотоприемного устройства 9. Этот сигнал равен сумме двух сигналов, один из которых пропорционален потоку, рассеянному поверхностью объекта, а второй - потоку, прошедшему на поверхность заглушки в стенке шара.1При этом сигнал Ц определяется выра- жением О КРАЕ + К Е(Ао А) После этого заглушку 7, закрывающую отверстие 5, вновь снимают и беэ изменения положения объекта измеряют сигнал И на выходе фотоприемного устройства, Этот сигнал пропорционален потоку, рассеянному объектом, и определяется выражениемЦ =КбАЕ,45 где К - коэффициент пропорциональнос" ти при измерениях с открытым отверстием 5 в шаре.50После этого измерения закрывают заглушкой 7 выходное отверстие 5 в шаре и измеряют сигнал Оэ . Этот сигнал в силу аддитивности фотоприемного устройства равен сумме двух сигна лов, один из которых пропорционален потоку, рассеянному поверхностью эталона, а второй - потоку освещающего(Оба эти измерения (Ц и Ц ) повторяют при дРугих угловых ориентациях объекта в пространстве относительно осветителя 6, изменяемых и фиксируемых с помощью поворотного устройства 2.По окончании измерений с объектом его снимают с поворотного устройства и при закрытом заглушкой отверстии 5 измеряют сигнал Оо от полного потока коллимированного освещающегопуч- ка. Затеи часть пучка коллимированного осветителя затеняют экраном 11 известной площади Ап и измеряют сиг 1117(96цал 11 который пропорционален пото 3ку, прошедщему мимо экрана 11. При этом соответствующие сигналы определяются выражениямиО . - .: К Е(Л-А),о П ф Система шести незанисимых уравнений (1 - 6) содержит шесть неизвестных величин: К, К 2, К 3, Л , А и с и разрешима относительно искомой величины С (а также Л).П р и м е р. На установке, содер жащей фотометрический шар диаметром 600 мм, коллимировацный осветитель с угловым расхождением лучей 32 угл, мин. и .полезной апертурой диаметром 80 мм, фотоприемное устройство на ба О зе ФЭУ, измерялис.ь угловые завис:.-: - мости коэффициентов рассеяния(; и площадей проекции Л в функции угла с 1 между осью конуса (считая от его вершины) и направлением на освети тель. Б качестве эталона использова лась зеркальная сфера диаметром 45 мм (А = 15,9 см и б = 0,950), В качестве экранов использовались три квадратные пластины площадью Л= 9, ЗО А = 16 и А = 25 см. Б числе иссле-. пдуемых образцов были конусы из сплава Д 16 ЛТ с диаметром осцонания 59,5 мм и высотой 61 мм, поверхность одного из них полирована, второго - покрыта алюминиевой пудрой, третьего - покрыта белой диффузной эмалью ЛК, В результате измерений получены следующие значения сигналов;(для эталона 11 а = 341 мВ, Оз = 820 мВ; (О для экранов 0 п = 638 мВ, 11= 481 мВ,фЦ,(, = 271 мВ; для полного потокаО( = 868 мВ. й(я исследуемого образна, например,опри 1 = 80 сигналы составили: для полированного конуса= 336 мВ и (О = 720 мВ; для конуса, покръ(того алюминиевой пудрой, Ч = 352 мВ и 0 := 733 мВ; для конуса, покрытого эмалью ЛК, О = 390 мВ и О - 777 мВ, По этим данным при усредненном по трем экранам значении величины (11 - 11 )/А = 24,5 мВ/см получены следующие значения площадей проекций Л и коэффициентов рассеяния 6: цля полированного конуса А19 75 см, б = 0,754; для покрытого алюминиевой пудрой А = 19,88 см 2, 6 = 0,785; для покрытого эмалью ЛКЛ =. 19, 64 см, = О, 880, 11 ри этом расчетное значение площади проекции конуса 20,35 см . Полученные результаты показывают высокие воспроизнодимость (погрешность воспроизведения площеи проекции меньше 1%) и точность результатов измерений (погрешность измерения площади составила величину порядка 3%). Исп(ользонание предлагаемого способа измерений коэффициентов рассеяния объектов обеспечивает следующие преимущества.: не требуется перестановки поворотного устройства с установленным на нем объектом; не требуется последовательной двукратной установки объекта и воспроизведения одних и тех же его угловых положенийотносительно осветителя; измерениясечения рассеяния и площади проекцииобъектов осуществляются выполнениемединой серии операций, а не раздельно,как н известном методе; не требуетсячернения и матирования поверхностиооьекта.1117496 Составитель В. Калечиа Техред Л.Микеш ктор С. Зака Подписнокомитета СССРи открытийаушская наб.,5 ППП "Патент жгород, ул. Проектная, 4 Тираж 822 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Корректор М. Леонтю