[發明專利]自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數測量方法

有效

• 申請號: 201310638494.1
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103674492A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 劉慶鋼;郭德華;樊志國;劉士毅;劉超;郭婭;于雪
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王顕

技術領域

本發明涉及一種用于焊接作業時的防護裝備，特別涉及一種自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數的測量方法。

背景技術

在焊接作業時，會產生大量紫外線、紅外線、強光傷害眼睛。因此人們研制出自動變光焊接濾光鏡來保護焊工。自動變光焊接濾光鏡由弧光傳感器、光閥、控制電路、電源、框架、內外保護片等組成，通過弧光的引發和熄滅來自動控制濾光鏡的遮光號轉換，實現明暗態轉換，從而有效地提高對勞動者的保護以及工作效率。

如圖1所示，當一束平行光正面照射自動變光焊接濾光鏡時，方向改變的出射光稱為漫射光。如果用l_S表示漫射光的強度，E表示入射光的照度，l=l_S/E表示漫射的特性。由于l與透射比τ_V有關，為了直接表示漫射的特性，定義l*=l/τ_V，稱為漫射光的約化亮度系數。多數自動變光焊接濾光鏡產生的漫射光相對光軸是對稱的，因此通常測量與光軸夾角為α到△α之間的漫射光強來表示約化亮度系數的平均水平。一般我們選擇測量α=1.5°到α+△α=2°之間的立體角之間的漫射光強。

目前，針對漫射光指標，我國在國家標準GB/T3609.2-2009中已提出一種測量方法。這種方法的步驟是：首先測量樣品的非漫射光；其次，測量測量裝置與樣品總的漫射光；然后，測量測量裝置的漫射光，從而獲得樣品的漫射光；最后計算出樣品的約化亮度系數。這種方法需要采用高壓氙燈和面積較大的球面凹面鏡，導致該測量方法結構復雜、體積較大，搭建和調試系統很不方便，因此在實際應用中具有很大的局限性，這也導致了目前市場上的漫射光測量儀器很少。可見，提出一種體積小、使用方便、測量準確的漫射光的測量方法是十分必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是是提供一種能夠測量自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數的方法。

本發明所采用的技術方案是：一種自動變光焊接濾光鏡漫射光約化亮度系數測量方法，步驟一，測量裝置的建立和明態遮光號的設定；步驟二，獲取設定遮光號下的儀器和樣品總約化亮度系數；步驟三，獲取步驟二遮光號下的儀器的約化亮度系數；步驟四，按照下式計算出樣品在此遮光號下的自身產生的亮度約化系數l*，其表達式為：l*=l*g-l*a；步驟五，通過樣品的遮光號調節鈕增加樣品的遮光號，重復步驟二到步驟四，計算樣品在各遮光號下的漫射光約化亮度系數，當遮光號＞7時，樣品的遮光號需要利用觸發光源觸發后才能設定。

所述步驟一，在同一光軸上順次布置光源、樣品、環形光闌、凸透鏡和光電探測器，凸透鏡將樣品上被激光照射的區域成像在光電探測器上，觸發光源對準樣品的弧光傳感器，通過樣品的遮光號調節鈕設定樣品的最小遮光號。

所述步驟二，打開光源，激光經過樣品照射到環形光闌上，經凸透鏡匯聚到光電探測器上，光電探測器測得的光強即為漫射光強φ_1R，將環形光闌換成圓形光闌，測量由光電探測器接收的光強φ_1L，由于圓形光闌只允許通過光軸附近的光，因此光電探測器接收到的是非漫射光的光強，按照下式計算該遮光號下的樣品總的漫射光的約化亮度系數l*g，其表達式為：l*g=(1/ω)*(φ_1R/φ_1L)，其中：ω為由環形光闌決定的立體角，取α=1.5°到α+△α=2°之間的立體角。

所述步驟三，去掉樣品，測量該儀器的非漫射光強φ_2L，將圓形光闌換成環形光闌，測量該儀器的漫射光強φ_2R，計算該遮光號下的儀器的漫射光的約化亮度系數l*a，其表達式為：l*a=(1/ω)*(φ_2R/φ_2L)。

觸發光源正對樣品上面的弧光傳感器設置，發出脈沖紅外光線，使樣品處于暗態。

所述樣品距離圓形光闌或環形光闌為400±2mm；圓形光闌的通光直徑為10mm；環形光闌內環直徑21.0±0.1mm；外環直徑28.0±0.1mm。

所述光源為激光光源，波長范圍為600±70nm，發散角小于1mrad，光斑直徑為2-3mm。

所述觸發光源為調制紅外光源，打開觸發光源可以使樣品處于暗態遮光號下，使用紅外LED。

本發明的有益效果是：能夠按照國家標準測量出透過自動變光焊接濾光鏡的漫射光的亮度約化系數，并且能夠排除儀器自身的影響，測量精度高。

附圖說明

圖1為通過自動變光焊接濾光鏡的散射光示意圖；

圖2為本發明的測量系統結構示意圖。