Способ измерения коэффициента яркости диффузно отражающих поверхностей,имеющих неоднородно отражающие элементы

 

СО 03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 N 21/47

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4089738/30-25 (22) 14.07. 86 (46) 15. 05. 88. Бюл. N t 8 (71) Научно-производственное объединение "Агроприбор" (72) В.А.Николаев и Г.И.3архин (53) 535.24(088.8) (56) Sumnich F. .-H. Absolutmessung des

spektralen Strauldichte factors von

gestrent reflecttierenden oberflachen.

Volt. 15, РгйЬ1ahrssch.,Opt. Karl-Marx-Stadt, 11-14, Apr, 1983, Berlin, S.152-153.

Джадд Д., Вьппецки Г. Цвет в науке и технике/ Перев. с англ. под ред.

Л.А.Артюшина„M.: Мир, 1978, с. 122, 127. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ЯРКОСТИ ДИФФУЗНО ОТРАЖАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ИИЕКЗЦИХ НЕОДНОРОДНО ОТРАЖАЮЩИЕ

ЭЛЕМЕНТЫ

1 (57) Изобретение относится к обласÄÄSUÄ„1396008 А 1 ти спектрометрии и может быть использовано в приборах, предназначенных для оценки качества или состава веществ, материалов и покрытий по коэффициенту яркости. Цель — повышение производительности измерения коэффициента яркости диффузно отраЖающих поверхностей с неравномерным распределением отражающих свойств и обеспечение непрерывности измерений в процессе с прямым отсчетом результатов из— мерения.Диффузно отражающую поверхность, имеющую неоднородно отражающие элементы, освещают параллельным пучком лучей под углом падения nL, измеряют отраженное излучение под углом Ъ от нормали к поверхности и сравнивают величину измеренного излучения с отражением от эталонного образца. ,Для достижения цели освещение проводят пучком лучей с распределением освещенности Е (х,у) по измеряемой поверхности, заданным зависимостью я приведенной в формуле изобретения.

1396008

Изобретение относится к спектрофотометрии и может быть использовано в приборах, предназначенных для оценки качества или состава веществ, материалов и покрытий по коэффициенту яркости.

Цель изобретения — повышение производительности измерения коэффициента яркости диффуэно отражающих по" верхностей с неравномерным распределением отражающих свойств и обеспечение непрерывности измерений в процессе с прямым отсчетом резульгатов измерения. 15

На фиг.i изображена схема освещения и наблюдения образца, на фиг.2и фиг.3 — графически изображены функции F (х,у) для стандартных условий освещения и наблюдения (oc =: 45, 20

1= О, ы= О, P= 45 ) параметра

ЮН = 0,4 для точек образца, расположенных на направлении *,у = 0 (фиг.2) и на направлении х = Е/2,у (фиг. 3) . 25

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемый образец помещают в плоскость измерения ХОУ (фиг.1), причем его измеряемая поверхность ограничивается диафрагмой диаметром

D расположенной в этой плоскости.

Поверхность образца освещается параллельным пучком лучей Ф, с координатно-зависимым распределением интен35 сивности излучения по сечению, обеспечивающим на поверхности образца освещенность Е(х,у), в соответствии с выражением

Е(х, у) = Е F(z, у), где Š— освещенность в точке с координатами х = О, у = О (начало координат помещается в крайней точке образца, .лежа- 45 щей в плоскости, проходяшей через оси падающего и наблюдаемого пучков), а функция F(x у) имеет вид

I 50

-т г. пзф

F(x,y)=c (н+ /L+ c7 ega (н y (L х) где С, Н и L - величины постоянные для данных условий освещенля и наблюдения, pclB яые

2 1 Иг

С = (Н + /Ь/ tgP.(Н + L) H= Roose

L = R sing — D/2

R — - расстояние от центра освещенной области до фотоприемника, х и у — координаты точки поверхности образца.

Отр а же нное образцом и элучение + преобразуется фотоприемником S, усTaHoBJIeHHbM в соответствии с выбранными условиями наблюдения, в сигнал, регистрируемый измерительным устройством. Коэффициент яркости образца определяется измерительным устройством как отношение сигнала I, полуogp чаемого от образца,к сигналу I,,получаемому от эталона отражения, установленного в тех же условиях освещения и наблюдения, и нормируется по известному коэффициенту яркости эталона В, аттестованному для условий и P

Таким образом, коэффициент яркости образца определяется однократным измерением, а не по усреднению нескольких замеров, полученных при сканировании его поверхности (например, посредством кругового вращения образца в пределах диафрагмы D), как это необходимо делать при условиях распределения освещенности на образце, отличных от задаваемых выражением

Е (х,у).

Координатно-зависимое распределе ние освещенности Е(х,у) на образце обеспечивается„ например, установкой в параллельный и равномерный пучок излучения, формируемый осветителями, нейтрального нерассеивающего, ослабителя с координатно-зависимым коэффициентом пропускания (сеТчатого ослабителя, плоскопараллельной пластины из двух соединенных на оптическом контакте светофильтров с переменной толщиной смежного слоя и т.п.). Параметры ослабителя рассчитываются по известным в фотометрии формулам для коэффициента пропускания оптических материалов.

При установке, например, в нормально падающий (М = О) на образец световой пучок, коэффициент пропускания такого ослабителя, раслоложенного параллельно плоскости измерения, имеет вид с(х,у) -, Г(х,у), 1396008 ном повороте образца на 90 на входном отверстии прибора.

При использовании предлагаемого способа измерения коэффициента яркости за счет уменьшения погрешности от ориентации основная погрешность измерения, определяемая по формуле где < — погрешность образцовой меры (Q =17)! — погрешность от ориентации, 0 — погрешность метода сличе 3 ния (Q = 17.), — погрешность нестабильности во времени (Q = 27), уменьшена на 2,57, а время измерения сократилось в 3 раза за счет сокращения количества замеров на один образец.

Формула и з обретения

Способ измерения коэффициента яркости диффузно отражающих поверхностей, имеющих неоднородно отражающие элементы, заключающийся в том, что освещают поверхность параллельным пучком лучей под углом падения ос измеряют отраженное излучение под углом Р от нормали к поверхности и сравнивают величину измеренного излучения с отражением от эталонного образца, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности измерений и обеспечения непрерывности измерений в процессе с прямым отсчетом результатов измерения, освещение проводят пучком лучей с распределением освещенности Е(х,y) по измеряемой поверхности, заданным зависимостью

-t (Е (х,у) =E ° С ° (Н+(Т. + х)1 tgP) х ( х (Н + уi(L+ x)Q где Š— освещенность поверхности в точке с координатами х = О, у = 0;

D где, — коэффициент пропорциональности, численно равный коэффициенту пропускания светофильтра в точке, расположенной над .

Ъ началом координат (х=О, y=0);

F(x,у)- координатная функция, соответствующая выражению, приведенному вьппе. !О

Функциональное распределение освещенности Е(х,у) снижает погрешность

I измерения коэффициента яркости неравномерно,окрашенных образцов при углах освещения и наблюдения 0 + ot. u

Р с б5 и углах поля зрения фотоприемников, в пределах которых индикатриса яркости элементарных участков поверхности образца постоянна. Перечисленные ограничения удовлетворяют стандартным условиям освещения и наблюдения и реальным яркостным характеристикам значительного числа диффузно отражающих объектов.

Графическое изображение функции

F(x,у) для стандартных .условий освещения и наблюдения eh= 45 и P = О и .= О и P= 45 и параметра 1УК=0,4 приведено на фиг.2 (для точек образца, расположенных на направлении

x,у=0) и на фиг.3 (для направления

x=D/2, у).

Способ опробован на приборе

"ФОТОС-83" для определения качества табака по спектральному коэффициенту яркости, имеющем геометрию освещения (наблюдения — 0 ) 45 . Функциональное распределение освещенности на образце обеспечивалось введением в нормально падающий на образец равномерный и параллельный пучок лучей ос40 лабителя с координатно-зависимым коэффициентом пропускания, выполненным на основе нейтральных светофильтров из оптического стекла. Погрешность

Q от ориентации образцов табачных лйстьев с резко выраженной неоднородностью окраски, при изменении их положения на входном отверстии прибора, при измерении коэффициента яркости С,Н с ослабителем (т.е. по предлагаемо- 59 и Ь му способу) находилась в пределах случайной погрешности и принималась равной нулю.

Погрешность Q от ориентации для тех же образцов при измерении коэффициента яркости без ослабителя определялось по серии из четырех измерений, получаемых при последователь— постоянные для данных усло. вий величины, равные

z - (H+(L(tg P ) (Н + Л

R cosP

R sin f5 — D/2; — диаметр окружности, образуемой границей освещенной поверхности, 1.396008 ника;

7.0

R - расстояние от центра указанной окружности до фотоприемх и у — координаты точки поверхности образца.

1396008 фРГ 3

Составитель В.Калечиц

Техред Я.Дидик Корректор Л. Пилипенко

Редактор А. Ревин

Заказ 2487/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, 11роектная, 4