實(shí)驗(yàn)十四材料透光性的測定-readpudncom

1、實(shí)驗(yàn)十四 材料透光性的測定 一目的意義 在材料中，玻璃、陶瓷、塑料等是透明或半透明材料。透光性是指材料透過光線的能力，它是一個(gè)綜合性的指標(biāo)，與材料對(duì)光線的吸收和反射性質(zhì)有關(guān)通常用透光率或霧度(渾濁度)來表征。 傳統(tǒng)的光學(xué)材料是玻璃透光性是玻璃最重要的性質(zhì)。早在十五世紀(jì)，人們就開始應(yīng)用這個(gè)光學(xué)性質(zhì)。自那以后，光學(xué)玻璃和平板玻璃的光學(xué)性質(zhì)給人類帶來了文明和繁榮?，F(xiàn)在，無論是在人們的生活中還是在各種生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域里都離不開玻璃。對(duì)于平板玻璃，由于其用途的需要，對(duì)光的透過率有較高的要求，在各國的玻璃標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)透過率都有具體的規(guī)定。因此，透過率的測定是平板玻璃質(zhì)量檢測的重要項(xiàng)目。 乳白玻璃和半透明瓷器

2、的一個(gè)重要光學(xué)性質(zhì)是半透明性。一些重要的工藝瓷，例如骨灰瓷和硬瓷，其半透明性是主要的鑒定指標(biāo)之一。單相氧化物陶瓷的半透明性是它的質(zhì)量標(biāo)志。因此，測定乳白玻璃和半透明瓷器的半透明性對(duì)科研和生產(chǎn)都是十分重要的。 對(duì)于陶瓷材料，好磁器的一種特殊性質(zhì)是高度的透光性。透明的AlO、MgO、YO等氧化物陶瓷也有較高的透明度。其透光性也是這些材料的質(zhì)量指標(biāo)。 此外，有機(jī)玻璃、透明或半透明塑料薄膜也以透光性作為其質(zhì)量鑒定和老化后性能變化程度的評(píng)定指標(biāo)。 本實(shí)驗(yàn)的目的： 1 明確總透光率、霧度的基本概念； 2 了解玻璃透光率測定儀、透光率霧度測定儀的基本測量原理及使用方法； 3 掌握材料透光率、霧度的測定技術(shù)。

3、二基本原理 1總透光率的定義與測量原理 (1) 總透光率的定義 透光率是衡量一種物體透射光通量的尺度。1 9 3 3年，國際照明委員會(huì)( C I E )對(duì)透光率做了明確的定義：透過率是透過物體的光通量和射到物體的光通量之比，即 T= （14-1）式中：T總透過率；光通量之比，即 0射到物體上的光能量，流 (明)； 透過物體的光能量； IA光源的分譜輻射強(qiáng)度，瓦每球面度； V明視覺相對(duì)光譜靈敏度(或視見函數(shù))； 單色光透過率。 d波長間隔，納米。這樣，只要用分光光度計(jì)測出物體的一系列單色光的透過率，就可以累計(jì)計(jì)算物體的可見光(3 8 07 8 0 nm) 透過率。不過，手工計(jì)算十分麻煩，將算法編

4、成程序，讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算則方便得多。 (2) 玻璃透光率測定儀的測試原理 平板玻璃的可見光總透過率 (簡稱透光率) 是指光源A發(fā)出的一束平行光束垂直照射平板玻璃時(shí)，透過它的光通量對(duì)入射光通的百分?jǐn)?shù)，以T () 表示，即 T=% （14-2）由秦皇島玻璃研究設(shè)計(jì)，無錫建筑材料儀器機(jī)械廠生產(chǎn)的“BT一1型玻璃透光率測定儀”，是國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2 6 8 08 1指定的測試儀器，其結(jié)構(gòu)如圖141所示。 由燈泡(3)發(fā)出的光經(jīng)過聚光鏡 ( 4 ) 與物鏡 ( 7 ) 變成一束平行光，該束光通過試件 ( 1 0 ) 后進(jìn)入積分球 ( 1 4 ) ，經(jīng)球內(nèi)壁反射層多次反射后成為柔和的漫射光，使球壁表面各處的

5、光照度相等。固定在積分球上的硒光電池 ( 1 2 ) 將球內(nèi)的光照吸收后轉(zhuǎn)換成光電流，并由檢流計(jì) ( 1 5 ) 指示反映出來。圖14-1 BT一1型平板玻璃透光率儀的測試原理圖(1)直流穩(wěn)壓電源 (2)園弧反光鏡 (3)燈泡 (4)聚光鏡 (5)平行光管 (6)固定光欄(7)物鏡 (8)可調(diào)光欄 (9)快門 (10)試件 (11)濾光片 (12)硒光電池 (13)微調(diào)電位器 (14)積分球 (15)檢流計(jì) 當(dāng)光路中沒有試樣時(shí)，設(shè)光通量為的平行光束進(jìn)入積分球內(nèi)之后，此光束被硒光電池吸收所轉(zhuǎn)換成的光電流是I1，此時(shí)打開快門 ( 9 ) ，光電流使檢流計(jì) ( 15 )的光亮點(diǎn)偏轉(zhuǎn) 1 0 0格：而

6、將試樣 ( 1 0 )推入光路后，平行光束經(jīng)試件反射，吸收后進(jìn)入積分球內(nèi)腔的光通量為，被硒光電池吸收轉(zhuǎn)換成的光電流為I2，檢流計(jì)光亮點(diǎn)偏轉(zhuǎn)的格數(shù)為a，則試樣的透光率為： T= % （14-3）這樣；從檢流計(jì)光亮點(diǎn)偏轉(zhuǎn)的格數(shù)就可以直接讀出被測試洋的透光率值。 2霧度的定義與測量原理 (1)霧度的定義 光線射到一透明或半透明物體上時(shí)，部分產(chǎn)生定向反射，部分產(chǎn)生漫反射，如圖142中的左半球所示。光線進(jìn)入樣品后部分被吸收，部分被透過。在出射樣品的光中，主透射部分按折射定律前進(jìn)，其余部分產(chǎn)生半球透射，其前進(jìn)方向是散亂的，因此稱為漫透射，如圖中的右半球所示。按照G B 2 4 1 08 0及ASTM D1

7、 0 0 36 1( 1 9 9 7 )，以半球透射來考核的透光率，稱為半球透光率。透過試樣而偏離入射方向的散光通量與透射光通量之比稱為霧度，同樣，在GB 2 4 1 08 0及ASTM D 1 0 0 36 1(1 9 9 7)中所定義的霧度是指樣品的半球霧度 (2)測量原理霧度測定儀采用平行照射，半球散射，積分球光 圖14-2 半球反射與透射原理電接收的方式，其測量原理如圖143所示。由光源1 (鹵鎢燈)發(fā)出的光經(jīng)過聚光鏡2，通過光欄3，經(jīng)遮光式調(diào)制器4射到物鏡5上。物鏡5射出一束平行光束，其光線偏離角不大于30，并將光攔3成像在出射窗口1 0上。出射窗對(duì)入射窗口中心的張角為80，光斑邊緣

8、與出射窗形成1.30的環(huán)帶。積分球7內(nèi)裝有一可擺動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器9，當(dāng)測定透光率及總透射光時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器被控在位，擋住出射窗；當(dāng)測散射光時(shí)，從出射窗處讓開。固定在積分球 圖14-3霧度測定儀的測量原理圖1光源 2聚光鏡 3光欄 4調(diào)制器5物鏡 6試樣 7積分球8光電池9發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)器10出射窗口 11入射窗口上的硒光電池8將球內(nèi)的光照吸收后轉(zhuǎn)換成光電流，經(jīng)檢波放大AD轉(zhuǎn)換，微機(jī)處理后，顯示透光率和霧度的測定值，需要時(shí)還可打印輸出。三玻璃總透光率的測定 (一)儀器結(jié)構(gòu) 透光率測定儀主要由直流穩(wěn)壓電源、平行光管、光接受器、檢測計(jì)四部分組成。 1穩(wěn)壓電源 (見141圖) 直流穩(wěn)壓電源的作用是將2 2 0

9、v交流電源變?yōu)橥腹鈨x所需的測定1 2 v直流電源。透光率儀采用的是天津市無線電元件三廠生產(chǎn)的WYJ1 5A型晶體管穩(wěn)壓電源。 2平行光管 (見141圖) 平行光管是光路系統(tǒng)的主要部件，由，圓弧反光鏡、燈泡、聚光鏡、固定光欄和物鏡組成。其作用是將燈泡發(fā)出的光變成較強(qiáng)的平行光，這光束的大小由可調(diào)光欄 ( 8 ) 進(jìn)行調(diào)節(jié)，用快門 ( 9 ) 截?cái)喙庠?，校?duì)檢流計(jì)的零點(diǎn)。 3光接受器 (見141圖) 光接受器由積分球、硒光電池、濾光片組成，其作用是接收射入積分球內(nèi)的光，并轉(zhuǎn)換成光電流。 4檢流計(jì)檢流計(jì)用來顯示光電流的大小，檢流計(jì)的標(biāo)尺長1 3 0mm，等分為1 3 0分度，每分度1毫米。標(biāo)度為6 0

10、06 0，測量時(shí)可從標(biāo)尺上直 l電流表2檢流計(jì)3分流器4電源開關(guān)接讀出試樣透光率的值。透光率測定儀的外形簡 圖14-4透光率測定儀外形簡囪圖如圖144所示。 5零點(diǎn)調(diào)節(jié)器6試件夾7指示燈8零點(diǎn)快門 9滿度細(xì)調(diào) 1 0短路零點(diǎn)(二)測定方法 1取樣方法 對(duì)于平板玻璃原板，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2 6 8 08 1規(guī)定取三塊樣，即在與玻璃拉引方向相垂直的方向大約相等的距離的三個(gè)地方，分別取一塊樣品，如圖145所示。每片尺寸為4 0 X 6 0毫米。 圖47-5從平板玻璃原片上取樣的示意圖 對(duì)于其它板材玻璃，如果不便于按上述方法取樣時(shí)，可直接切成4 0 6 0mm大小的試樣進(jìn)行測試。 應(yīng)當(dāng)注意，所取試樣不應(yīng)

11、有明顯可見的劃傷、疙瘩、不易清洗的附著物及直徑大于1毫米的氣泡。 2試樣的準(zhǔn)備 用浸有無水乙醇 (或乙醚) 的脫指棉 (或軟布條) 將待測試樣擦干凈、晾干，裝入試件夾。將試件夾插入儀器，推出光路位置。3. 儀器測定前的準(zhǔn)備 (1) 穩(wěn)壓電源 電源開前在關(guān)的位置 ( 向下 ) ； 電源選擇開關(guān)在斷的位置； “粗調(diào)”、“細(xì)調(diào)”旋鈕在最小位置 ( 向左轉(zhuǎn) ) ； 取樣開關(guān)在“內(nèi)”一側(cè)。 (2)透光率儀 電源開關(guān)，光源開關(guān)和測量開關(guān)都在關(guān)的位置 ( 向下 ) ； 零點(diǎn)快門旋鈕置于“零”，滿度細(xì)調(diào)旋鈕置于最小位置 ( 向左方旋轉(zhuǎn) ) ； 檢流計(jì)各開關(guān)的位置 分流器旋鈕置于“短路”位置，電源開關(guān)置于220

12、伏的一側(cè)；零點(diǎn)調(diào)節(jié)器旋鈕置于適當(dāng)位置 ( 約在中間位置 ) 。 4測試步驟 (1) 插上電源插頭 ( 2 2 0 v )，開啟穩(wěn)壓器“電源開關(guān)”，指示燈亮，旋轉(zhuǎn)“電壓選擇”旋鈕至12 v處，預(yù)熱十分鐘； (2) 打開透光率儀“電源開關(guān)”，指示燈亮；打開“光源開關(guān)”，指示燈亮；打開“測量開關(guān)”硒光電池開始開作； (3) 將檢流計(jì)面板“分流器”旋鈕置于X 1的位置； (4) 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器上的“粗調(diào)”、 “細(xì)調(diào)”旋鈕，使透光儀上電流表指針調(diào)到色溫電流規(guī)定值 ( 該燈泡為4.2 6A ) ； (5) 撥動(dòng)檢流計(jì)“零點(diǎn)開關(guān)”，使光點(diǎn)移至標(biāo)尺左邊“5 0”刻度線上，該線稱為零點(diǎn)； (6) 將“零點(diǎn)快門”旋鈕

13、緩慢轉(zhuǎn)向“滿”位，指示燈亮，光路開通，稍停35分鐘，光亮點(diǎn)轉(zhuǎn)向標(biāo)尺右邊“5 0”刻度附近； (7) 調(diào)節(jié)“滿度細(xì)調(diào)”旋鈕，使檢流計(jì)光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)右邊刻線“5 0”，此時(shí)稱為“滿度”； (8) 將試件夾向后拉入光路，此時(shí)檢流計(jì)光點(diǎn)向左偏移，停止對(duì)準(zhǔn)“XX“刻線，即可按“XX”刻度線數(shù)值直接讀出試件透光率值透光率值的計(jì)算方法是： T= ( 光亮點(diǎn)的偏移格數(shù)+5 0 )例如，光亮點(diǎn)偏移至右邊“4 0”刻度線上，則試樣的透光率值直接讀為9 0； (9) 檢流計(jì)光亮點(diǎn)“滿度”和“零”點(diǎn)的校對(duì)； 讀出透光率值之后，將被測試樣推出光路，若光亮點(diǎn)回移至“滿度”線，則此測量值有效；若光亮點(diǎn)偏離“滿度”線，則此值無效，

14、應(yīng)重新調(diào)正“滿度”和“零點(diǎn)”，再一次進(jìn)行測量。 另一方面，若被測試樣推出光路，光亮點(diǎn)雖然回到“滿度”線位置，但當(dāng)“零點(diǎn)快門”旋鈕轉(zhuǎn)向“零”位時(shí)，光亮點(diǎn)沒有回移至“零點(diǎn)”線，則此值仍然無效，應(yīng)重新調(diào)正“零點(diǎn)”和“滿度”，再進(jìn)行測量； (10) 測量完畢，將“零點(diǎn)快門”旋至“零”，將檢流計(jì)的“分流器”旋至“短路”位置，關(guān)上“測量開關(guān)”， “光源開關(guān)”；最后將穩(wěn)壓電源的“電壓選擇”開關(guān)旋至“斷”，將“電源開關(guān)”關(guān)上，撥掉電源插頭。用布罩蓋好儀器，以防塵染。 5測試注童事項(xiàng) (1) 在測量中，當(dāng)檢流計(jì)指示器搖晃不停時(shí)，可按下“短路點(diǎn)”按鈕，使檢流計(jì)受到阻尼，在改變電路、使用結(jié)束和搬動(dòng)儀器時(shí)，均應(yīng)將檢流

15、計(jì)的分流器旋鈕置于“短路”位置。(2) 如在檢流計(jì)標(biāo)尺上找不到光點(diǎn)，可將檢流器的分流器置于“直接”處，并將檢流計(jì)輕微擺動(dòng)，如有光點(diǎn)影象掃掠，則可調(diào)節(jié)零點(diǎn)調(diào)節(jié)器，將光點(diǎn)凋至標(biāo)度盤上。如仍無光點(diǎn)影象掃掠，則應(yīng)查燈泡是否燒壞 (3)透光率儀的光源燈泡壽命大約只有l(wèi) 0 0小時(shí)，因此，儀器連續(xù)使用時(shí)間不得過長，不用時(shí)應(yīng)立即關(guān)閉光源。 6測定結(jié)果 · (1) 對(duì)每片試樣測定三次，取算術(shù)平均值作為該片試樣的透光率值。 (2) 將三片試樣的透光率值取算術(shù)平均值，作為該批試樣的測定結(jié)果。測定結(jié)果可按下列格式記錄。試樣編號(hào)試樣厚度(mm)測定值(%)每塊試樣的透光率(%)平均透光率(%)備注12312

16、 (3) 透光率的測定報(bào)告還應(yīng)包括：取樣日期、測定日期等。四霧度的測定 (一). 儀器結(jié)構(gòu) 儀器外形如圖146所示。儀器分為發(fā)射系統(tǒng)(左側(cè))和接收系統(tǒng)(右側(cè))兩部分，中間是開啟式的樣品室。由于調(diào)制器的采用，儀器不受環(huán)境光的影響，不必采用暗室開啟式的樣品窗幾乎不受樣品尺寸的限1. 測試準(zhǔn)備指示燈 2.透光率顯示窗 3.霧度測試窗 4.電源開關(guān) 5.測試開關(guān) 6.樣品架 制，保證了大件樣品操作者的安全，可以測量平板玻璃，塑料板材和片材、塑料薄膜等透明及半透明的平行平面樣品的透光率、透射霧度，儀器采用微機(jī)自動(dòng)操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，無旋紐操作，使用方便。 (二). 試樣的制備 1. 試樣切割尺寸 對(duì)

17、于量少的材料，可切成小樣，尺寸為5 05 0mm。 對(duì)于面積和厚度大的材料，可切成大樣，寬度可達(dá)3 8 0 mm，厚度可達(dá)1 3 0 mm，長度不受限制。 2試樣的處理 試樣不應(yīng)有明顯可見的劃傷、疙瘩、不易清洗的附著物等。被測試樣表面應(yīng)清潔，因此試樣選好后，要用濾紙或潔凈的紗布擦干掙，必要時(shí)要用浸有無水乙醇 (或乙醚) 的脫脂棉 (或軟布條) 將待測試樣擦干凈，晾干后才能進(jìn)行測試。 (三)準(zhǔn)備工作 1將儀器電源插頭插入插座 (三眼) 。將打印機(jī)接上電源。 2將儀器的三只保護(hù)蓋旋下。 3在測小樣品時(shí)，須將樣品架裝于接受器的左側(cè) (擰上二只螺釘即可) 。 (四)測試方法 1儀器預(yù)熱 按一下電源按鈕

18、，儀器開始預(yù)熱。兩窗口各顯示一各小數(shù)點(diǎn)，準(zhǔn)備指示燈指示黃光。不久，指示燈指示綠光，左邊讀數(shù)窗出現(xiàn)“P”，右邊出現(xiàn)“H”，并發(fā)出呼叫聲。此時(shí)，按下測試開關(guān)，儀器將顯示“P 1 0 00”， “H 00 0 0”。 如果不顯示“P 1 0 00”， “H 00 0 0”，即“P<1 0 00”， “H>00 0 0”，說明光源預(yù)熱不夠?？申P(guān)閉電源后再開機(jī)，重復(fù)l2次，在顯示“P1000”， “H000”，穩(wěn)定數(shù)分鐘后即可結(jié)束預(yù)熱。 2空白的測試 按下測試開關(guān)，儀器中的微機(jī)采集儀器自身的數(shù)據(jù)后，再度顯示“P”， “H”，并呼叫，即可進(jìn)行測量。 3塊狀樣品的測量方法 將待測樣品裝在樣品架上，按測試鈕，指示燈轉(zhuǎn)為紅光，不久就在顯示屏顯示出透光率和霧度的數(shù)值。前者顯示單位為01，后者為00 1。此時(shí)，指示燈轉(zhuǎn)為綠光。 需要進(jìn)行復(fù)測時(shí)，可不拿下樣品，重按測試鈕即可。最后取其算術(shù)平均值作測量結(jié)果，以提高測量準(zhǔn)確度。儀器將自動(dòng)顯示透光率霧度的多次測量平均值。 更換樣