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專利名稱：一種玻璃透光率的檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種玻璃透光率的檢測裝置。
背景技術(shù)：
目前中國的汽車市場已取代美國成為世界最大的新車市場，考慮到美觀、隔熱等因素，一般新車車窗都會(huì)貼有防爆膜。《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中明確規(guī)定:前風(fēng)窗玻璃及風(fēng)窗以外玻璃用于駕駛?cè)艘晠^(qū)部位的可見光透射比應(yīng)大于等于70%。優(yōu)質(zhì)的車窗貼膜不僅應(yīng)該具有良好隔熱性能，有效地阻隔汽車吸收熱量，同時(shí)也應(yīng)有較好的通透性，駕駛員透過車窗玻璃能夠清晰地看到前方，避免交通事故。《機(jī)動(dòng)車安全檢測項(xiàng)目和方法》中指出交警在檢查駕駛員兩側(cè)窗玻璃時(shí)，必要時(shí)可使用透光率計(jì)檢查可見光透射比。由于目前國內(nèi)檢測車窗玻璃的透光率專業(yè)儀器沒有大量普及，車主往往都不知道貼上防爆膜后車窗的透光率。尤其是貼上一些劣質(zhì)防爆膜后，車窗的透光率較低，既不符合技術(shù)規(guī)范，也影響駕駛，埋下事故隱患。目前市面上的透光率檢測儀一般有兩種測量結(jié)構(gòu)，一種為凹型結(jié)構(gòu)，另一種為分離式結(jié)構(gòu)。凹形結(jié)構(gòu)的檢測儀通過將玻璃卡在凹槽中央進(jìn)行檢測，但這種測量方式需要玻璃周圍至少一條邊界沒有阻隔，通常只能用來檢測駕駛員兩側(cè)車窗，且檢測時(shí)需將車窗搖下。由于凹槽存在一定深度，所以無法檢測玻璃任意位置的透光率。分離式結(jié)構(gòu)分為發(fā)射單元和接收單元，兩塊單元相互獨(dú)立，這種結(jié)構(gòu)是可以檢測玻璃任意位置透光率的。但是，由于發(fā)射單元與接收單元依靠手持對(duì)準(zhǔn)，端口不可能做到完全重合，貼合后可能有輕微傾斜或錯(cuò)位，發(fā)射單元的光束無法準(zhǔn)直進(jìn)入接收單元，故測量精度較低，重復(fù)性較差。此外，目前市面上的透光率儀的功能也比較單一，只能檢測玻璃的透射率，無法同時(shí)檢測貼膜玻璃的隔熱性和阻擋紫外線的效果。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種玻璃透光率的檢測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，功能齊全，測量精度高。一種玻璃透光率的檢測裝置，包括光路發(fā)射單元、光路接收單元和計(jì)算顯示單元，所述的光路發(fā)射單元和光路接收單元位于待測玻璃兩側(cè)；其中:所述的光路發(fā)射單元包括殼體，該殼體內(nèi)設(shè)有發(fā)射模塊，所述的發(fā)射模塊包括:光源，其用于發(fā)射光束；半透半反射器件，其用于透射光源發(fā)射出的光束，并將透射過的光束投射至待測玻璃；所述的光路接收單元包括殼體，該殼體內(nèi)設(shè)有接收模塊；所述的接收模塊包括第一光伏探測器，其接收經(jīng)待測玻璃透射過的光束，并將該光束的光照度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給計(jì)算顯示單元，所述的計(jì)算顯示單元根據(jù)該電信號(hào)計(jì)算出待測玻璃的透射率并顯示；所述的殼體外側(cè)設(shè)有多塊磁鐵，所述的光路發(fā)射單元與光路接收單元通過磁鐵對(duì)準(zhǔn)吸合。優(yōu)選的，所述的光源通過第一光闌發(fā)射光束；用于準(zhǔn)直光束，具體來說通過減小第一光闌孔徑使其近似于點(diǎn)光源。優(yōu)選的，所述的半透半反射器件將透射過的光束通過第四光闌投射至待測玻璃；第四光闌用于攔截透鏡和夾具產(chǎn)生的雜散光。優(yōu)選的，所述的半透半反射器件通過第一透鏡接收光源發(fā)射出的光束并對(duì)其透射；采用透鏡匯聚光束，使光束具有較強(qiáng)的穿透能力。優(yōu)選的，所述的第一光伏探測器依次通過第二透鏡和第二光闌接收經(jīng)待測玻璃透射過的光束；第二透鏡的作用在于匯聚透射光束，通過減小光斑面積提高光束照度，利于探測器檢測，第二光闌用于阻擋外界雜散光。優(yōu)選地，所述的發(fā)射模塊還包括第二光伏探測器，所述的半透半反射器件接收經(jīng)待測玻璃反射回的光束，并將該光束反射至第二光伏探測器，所述的第二光伏探測器將接收到的光束的光照度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給計(jì)算顯示單元，所述的計(jì)算顯示單元根據(jù)該電信號(hào)計(jì)算出待測玻璃的反射率并顯示；通過采用半透半反射器件簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過控制透反射比來估算反射光束光強(qiáng)，通過采用這種結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有測量反射光強(qiáng)的能力。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的第二光伏探測器依次通過第三透鏡和第三光闌接收經(jīng)半透半反射器件反射的光束；第三透鏡的作用在于匯聚透射光束，通過減小光斑面積提高光束照度，利于探測器檢測，第三光闌用于阻擋外界雜散光。優(yōu)選地，所述的光源連接有驅(qū)動(dòng)控制模塊，所述的驅(qū)動(dòng)控制模塊與計(jì)算顯示單元相連，其用于為光源提供工作電壓，控制光源發(fā)光；通過控制光源亮暗達(dá)到減少雜散光，濾除背景噪聲的目的。優(yōu)選地，所述的光路發(fā)射單元的殼體內(nèi)設(shè)有三個(gè)發(fā)射模塊，三個(gè)發(fā)射模塊中的三個(gè)光源分別采用白光發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和紫外發(fā)光二極管，所述的光路接收單元的殼體內(nèi)設(shè)有與發(fā)射模塊對(duì)應(yīng)的三個(gè)接收模塊；使系統(tǒng)具備測量較寬光譜波段的透光率的能力。所述的半透半反射器件采用一側(cè)表面鍍有光學(xué)薄膜的光學(xué)玻璃；光伏探測器采用光電二極管；計(jì)算顯示單元由信號(hào)處理模塊、DSP和人機(jī)界面構(gòu)建，信號(hào)處理模塊與光伏探測器連接，DSP與人機(jī)界面和信號(hào)處理模塊連接。本發(fā)明的工作原理為:光路發(fā)射單元用于發(fā)射光束，其中部分光束穿透樣品玻璃，被光路接收單元接收，部分光束被樣品玻璃反射回光路發(fā)射單元。光路接收單元中有紫外、可見、紅外光束接收模塊用于接收透射光束，并將信號(hào)傳輸至計(jì)算顯示單元，計(jì)算出透光率；光路發(fā)射單元中的發(fā)射模塊具有半透半反射器件，通過將玻璃反射回的光束反射至光伏探測器上，同樣將信號(hào)傳輸至計(jì)算顯示單元，計(jì)算出反射率。本發(fā)明的有益效果如下:(I)本發(fā)明綜合磁力定位和光路糾正兩種方式，使檢測儀在略微傾斜或錯(cuò)位的情況下也能得到較為可靠的紫外光、可見光、紅外光的透光率數(shù)據(jù)。(2)本發(fā)明通過驅(qū)動(dòng)控制模塊優(yōu)化檢測流程，減少雜散光，自動(dòng)實(shí)時(shí)濾除背景噪聲，提聞檢測精度。(3)本發(fā)明采用多光路分時(shí)測量玻璃的可見光、紅外光、紫外光透光率，簡化操作步驟，可以比較全面的評(píng)估玻璃透光率。(4)本發(fā)明采用半透半反結(jié)構(gòu)同時(shí)測量防爆膜反射率，可以較為直觀的測得玻璃隔熱及遮擋紫外光性能。(5)本發(fā)明采用透鏡將光束匯聚后可穿透較厚的玻璃，除車窗玻璃外也適用于建筑中空玻璃的透光率檢測。


圖1為本發(fā)明檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為發(fā)射模塊與其對(duì)應(yīng)接收模塊的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為磁鐵的擺放示意圖。圖4為本發(fā)明檢測裝置的檢測流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及其工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1和圖2所示，一種玻璃透光率的檢測裝置，包括光路發(fā)射單元、光路接收單元和計(jì)算顯示單元，光路發(fā)射單元和光路接收單元位于車窗玻璃兩側(cè)；其中:光路發(fā)射單元包括殼體，該殼體內(nèi)設(shè)有三個(gè)發(fā)射模塊(可見光發(fā)射模塊、紅外光發(fā)射模塊、紫外光發(fā)射模塊)和一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制模塊，發(fā)射模塊包括光源1、第一光闌2、第一透鏡3、半透半反射器件
8、第四光闌4、第三透鏡9、第三光闌11和第二光伏探測器10 ;其中:光源I通過第一光闌2發(fā)射光束，其與驅(qū)動(dòng)控制模塊相連，驅(qū)動(dòng)控制模塊與計(jì)算顯示單元相連，其用于為光源提供工作電壓，并根據(jù)計(jì)算顯示單元的信號(hào)控制光源發(fā)光；三個(gè)發(fā)射模塊中的三個(gè)光源分別米用白光發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管(峰值波長為960nm)和紫外發(fā)光二極管(峰值波長為390nm)；第一透鏡3設(shè)于光源I與半透半反射器件8之間，其用于匯聚光源I發(fā)射出的光束；半透半反射器件8用于透射經(jīng)匯聚后的光束，并將透射過的光束通過第四光闌4投射至車窗玻璃，半透半反射器件8還接收經(jīng)車窗玻璃反射回的光束，并將該光束通過第三透鏡9反射至第二光伏探測器10 ；第三透鏡9設(shè)于第二光伏探測器10與半透半反射器件8之間，其用于匯聚經(jīng)半透半反射器件8反射的光束；第二光伏探測器10依次通過第三光闌11將接收到的光束的光照度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給計(jì)算顯示單元，計(jì)算顯示單元根據(jù)該電信號(hào)計(jì)算出車窗玻璃的反射率并顯示。光路接收單元包括殼體，該殼體內(nèi)設(shè)有與發(fā)射模塊對(duì)應(yīng)的三個(gè)接收模塊；接收模塊包括第一光伏探測器7、第二透鏡5和第二光闌6 ;其中:第一光伏探測器7依次通過第二透鏡5和第二光闌6接收經(jīng)車窗玻璃透射過的光束，并將該光束的光照度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給計(jì)算顯示單元，計(jì)算顯示單元根據(jù)該電信號(hào)計(jì)算出車窗玻璃的透射率并顯示；第二透鏡5用于將經(jīng)車窗玻璃透射過的光束進(jìn)行匯聚后投射至第一光伏探測器 。本實(shí)施方式中，半透半反射器件采用一側(cè)表面鍍有光學(xué)薄膜的光學(xué)玻璃；光伏探測器采用光電二極管；計(jì)算顯示單元由信號(hào)處理模塊、DSP和人機(jī)界面構(gòu)建，信號(hào)處理模塊與光伏探測器連接，DSP與人機(jī)界面、驅(qū)動(dòng)控制模塊和信號(hào)處理模塊連接；信號(hào)處理模塊用于對(duì)光伏探測器輸出的電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理及模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳送給DSP，DSP根據(jù)接收到的信號(hào)計(jì)算出車窗玻璃的透視率和反射率，并通過人機(jī)界面顯示；用戶可通過人機(jī)界面輸入指令進(jìn)而通過DSP控制驅(qū)動(dòng)控制模塊，以控制光源的開關(guān)及光強(qiáng)。通常介質(zhì)的光譜透射比可定義為τ =Φ' /Φ，其中Φ'為介質(zhì)出射的光通量，Φ為介質(zhì)入射的光通量。根據(jù)光照度定義，在光接收面上的光照度等于照射在這個(gè)面元上的光通量φ與該面元的面積S之比，S卩:Ε = Φ/S。本實(shí)施方式的技術(shù)原理即上述兩個(gè)定義，首先檢測光束穿透空氣后照射在探測器上的照度E (光源各光強(qiáng)條件對(duì)應(yīng)的照度Ε，在DSP中均有存儲(chǔ))，其次檢測光束穿透樣品玻璃后的照射在探測器上的照度E'，由于空氣的透射比基本等于1，而探測器接收面積不變，故樣品玻璃的透光率可表示為τ =E' /E0同理介質(zhì)反射率r的定義為反射的光通量Φγ與入射光通量Φ之比，SP r = Φγ/Φ，由于已測得入射光的光照度值Ε，通過測量反射光的光照度值Er，即可計(jì)算得到r = Er/E。上述殼體外側(cè)均設(shè)有四塊磁鐵，光路發(fā)射單元與光路接收單元通過磁鐵對(duì)準(zhǔn)吸合。磁鐵的安裝方式如圖3所不,方式a為殼體上下方放置極性相反的磁鐵,方式b為殼體左右放置極性相反的磁鐵，方式c為盒體錯(cuò)位放置極性相反的磁鐵。由于殼體依靠磁鐵吸力固定時(shí)會(huì)發(fā)生 錯(cuò)位或者傾斜的情況，矩形盒體中磁鐵上下方空余的位置較大，而左右方空余的位置較小，采用方式b的安裝的盒體錯(cuò)位程度略小于方式a。方式c對(duì)角位置磁鐵極性相同，兩單元中任意一單元旋轉(zhuǎn)180度后兩者仍可以吸合，這樣會(huì)造成發(fā)射端口與接收端口不匹配的問題。故本實(shí)施例采用方式b安裝磁鐵，可以減小一定程度的錯(cuò)位和傾斜的情況。通過磁力吸合的方式可以將儀器牢固地靠在玻璃上，但儀器的出射端口和發(fā)射端口嚴(yán)格意義上未必能準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)，可能會(huì)有I 2mm的傾斜或錯(cuò)位，需要依靠光學(xué)透鏡的方式糾正。本實(shí)施例中由于第一光闌2的孔徑較小，可以近似看作點(diǎn)光源，發(fā)射出的光束經(jīng)第一透鏡3準(zhǔn)直和第四光闌4過濾后光斑均勻性較好。由于第一光伏探測器7感光面積略小于光斑面積，經(jīng)調(diào)試后的出射光束錯(cuò)位或傾斜范圍在I 2mm內(nèi)時(shí)，第二透鏡5匯聚后的光斑基本覆蓋了第一光伏探測器7的感光面，故達(dá)到糾正光路的目的。同時(shí)，本實(shí)施方式采用第二光闌6和驅(qū)動(dòng)控制模塊減小雜散光和背景噪聲，提高檢測精度。第二光闌6的作用為阻擋外界的雜散光，保證準(zhǔn)直光束照射在光伏探測器上。在檢測時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制模塊通過控制光源，使其有一定時(shí)間的延遲點(diǎn)亮，在這段時(shí)間內(nèi)光伏探測器接收到的光信號(hào)即為背景噪聲，光伏探測器將轉(zhuǎn)換的電信號(hào)反饋給DSP，DSP經(jīng)過換算得到暗態(tài)透光率T'，隨后三個(gè)光源依次點(diǎn)亮，此時(shí)光伏探測器將轉(zhuǎn)換的電信號(hào)傳輸給DSP，經(jīng)換算得到亮態(tài)透光率T，最后實(shí)際透射率t = T-T'。反射率測量過程與其相同，通過測量暗態(tài)反射率和売態(tài)反射率，最后兩者相減得到實(shí)際反射率。另外，由于光源依次點(diǎn)売，探測器依次接收，這樣避免了多個(gè)光源同時(shí)點(diǎn)亮產(chǎn)生的干擾信號(hào)，減少了雜散光信號(hào)。本實(shí)施方式的檢測流程如圖4所示，基本分為三個(gè)步驟，分別是:系統(tǒng)自檢、測量暗態(tài)透光率及反射率、測量亮態(tài)透光率及反射率。
系統(tǒng)自檢部分是為了檢測儀器各部件是否正常，同時(shí)也通過測量空氣透光率確定基準(zhǔn)。首先，在顯示器上提示用戶進(jìn)行系統(tǒng)自檢，將發(fā)射單元與接收單元直接吸合。用戶確認(rèn)儀器吸合后，系統(tǒng)開始檢測，依次點(diǎn)亮光源。當(dāng)?shù)谝还夥綔y器7接收到正常信號(hào)后，將其傳輸至DSP，經(jīng)運(yùn)算得到空氣透光率，同時(shí)提示用戶自檢通過。若系統(tǒng)開始工作后，光源沒有點(diǎn)亮，或是第一光伏探測器7接收的信號(hào)異常，則提示報(bào)錯(cuò)，并給出故障代號(hào)，用戶通過查詢說明書或報(bào)修，待解決故障后系統(tǒng)重新自檢。自檢通過后，顯示器提示用戶將儀器吸合車窗玻璃，測量暗態(tài)透光率及暗態(tài)反射率。系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉光源，并開始檢測。第一光伏探測器7和第二光伏探測器10分別將檢測得到的背景噪聲信號(hào)傳輸至DSP，經(jīng)運(yùn)算得到暗態(tài)透光率T'和暗態(tài)反射率R'。測得數(shù)據(jù)后顯示器提示用戶進(jìn)行亮態(tài)透光率和亮態(tài)反射率測量。系統(tǒng)開始進(jìn)行亮態(tài)透光率及反射率檢測。光源依次點(diǎn)亮，第一光伏探測器7探測到的光信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換運(yùn)算得到亮態(tài)透光率T，由第二光伏探測器10的光信號(hào)可得到亮態(tài)反射率R。DSP對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，得到車窗玻璃的三種光波段的實(shí)際透光率τ和實(shí)際反射率r。
權(quán)利要求
1.一種玻璃透光率的檢測裝置，包括光路發(fā)射單元、光路接收單元和計(jì)算顯示單元，所述的光路發(fā)射單元和光路接收單元位于待測玻璃兩側(cè)；其特征在于:所述的光路發(fā)射單元包括殼體，該殼體內(nèi)設(shè)有發(fā)射模塊，所述的發(fā)射模塊包括: 光源，其用于發(fā)射光束； 半透半反射器件，其用于透射光源發(fā)射出的光束，并將透射過的光束投射至待測玻璃； 所述的光路接收單元包括殼體，該殼體內(nèi)設(shè)有接收模塊；所述的接收模塊包括第一光伏探測器，其接收經(jīng)待測玻璃透射過的光束，并將該光束的光照度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給計(jì)算顯示單元，所述的計(jì)算顯示單元根據(jù)該電信號(hào)計(jì)算出待測玻璃的透射率并顯示； 所述的殼體外側(cè)設(shè)有多塊磁鐵，所述的光路發(fā)射單元與光路接收單元通過磁鐵對(duì)準(zhǔn)吸入口 O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述的光源通過第一光闌發(fā)射光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述的半透半反射器件將透射過的光束通過第四光闌投射至待測玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述的半透半反射器件通過第一透鏡接收光源發(fā)射出的光束并對(duì)其透射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述的第一光伏探測器依次通過第二透鏡和第二光闌接收經(jīng)待測玻璃透射過的光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述的發(fā)射模塊還包括第二光伏探測器，所述的半透半反射器件接收經(jīng)待測玻璃反射回的光束，并將該光束反射至第二光伏探測器，所述的第二光伏探測器將接收到的光束的光照度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給計(jì)算顯示單元，所述的計(jì)算顯示單元根據(jù)該電信號(hào)計(jì)算出待測玻璃的反射率并顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測裝置，其特征在于:所述的第二光伏探測器依次通過第三透鏡和第三光闌接收經(jīng)半透半反射器件反射的光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述的光源連接有驅(qū)動(dòng)控制模塊，所述的驅(qū)動(dòng)控制模塊與計(jì)算顯示單元相連，其用于為光源提供工作電壓，控制光源發(fā)光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述的光路發(fā)射單元的殼體內(nèi)設(shè)有三個(gè)發(fā)射模塊，三個(gè)發(fā)射模塊中的三個(gè)光源分別采用白光發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和紫外發(fā)光二極管；所述的光路接收單元的殼體內(nèi)設(shè)有與發(fā)射模塊對(duì)應(yīng)的三個(gè)接收模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于:所述的計(jì)算顯示單元由信號(hào)處理模塊、DSP和人機(jī)界面構(gòu)建，信號(hào)處理模塊與光伏探測器連接，DSP與人機(jī)界面和信號(hào)處理模塊連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玻璃透光率的檢測裝置，包括光路發(fā)射單元、光路接收單元和計(jì)算顯示單元；光路發(fā)射單元包括殼體，該殼體內(nèi)設(shè)有發(fā)射模塊，發(fā)射模塊包括光源和半透半反射器件；光路接收單元包括殼體，該殼體內(nèi)設(shè)有接收模塊；接收模塊包括第一光伏探測器；殼體外側(cè)設(shè)有多塊磁鐵，光路發(fā)射單元與光路接收單元通過磁鐵對(duì)準(zhǔn)吸合。本發(fā)明綜合磁力定位和光路糾正兩種方式，使檢測儀在略微傾斜或錯(cuò)位的情況下也能得到較為可靠的紫外光、可見光、紅外光的透光率數(shù)據(jù)；同時(shí)采用半透半反結(jié)構(gòu)同時(shí)測量防爆膜反射率，可以較為直觀的測得玻璃隔熱及遮擋紫外光性能。
文檔編號(hào)G01N21/59GK103149181SQ201310042548
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者黃文標(biāo), 戴義生, 王牧云 申請(qǐng)人:杭州華光光電有限公司