JT∕T 690-2022 逆反射體光度性能測量方法

標準分享吧標準分享吧http://www.bzfx標準分享吧JT/T690—2022前言 Ⅱ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 1 25絕對測量法 26相對測量法 5附錄A(資料性)共平面幾何逆反射系數(shù)測量方法 8附錄B(資料性)水平涂層逆反射亮度系數(shù)測量方法 ⅠJT/T690—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。為主,整合了JT/T689—2007和JT/T691—2007,與JT/T690—2007相比,除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動外,主要技術(shù)變化如下:—增加了逆反射體光度性能測量方法分類(見第4章);—更改了測量方法的內(nèi)容,按測量原理分為絕對測量法和相對測量法(見第5章、第6章,2007請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由全國交通工程設施(公路)標準化技術(shù)委員會(SAC/TC223)提出并歸口。本文件起草單位:交通運輸部公路科學研究所、中路高科交通檢測檢驗認證有限公司、國家道路與橋梁工程檢測設備計量站。本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為:ⅡJT/T690—2022逆反射體光度性能測量方法本文件規(guī)定了逆反射體光度性能測量的分類,以及絕對測量法和相對測量法。本文件適用于對逆反射體光度性能的測量。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。JT/T688逆反射術(shù)語3術(shù)語和定義JT/T688界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1產(chǎn)生逆反射的最小光學單元。[來源:JT/T688—2022,3.2]3.2具有逆反射性能的反光面或器件。[來源:JT/T688—2022,3.4]3.3圓形孔面的直徑或張角。3.4從逆反射體中心到光源的出射光闌或光瞳的直徑或張角。3.5從逆反射體中心到接收器的入射光闌或光瞳的直徑或張角。3.6從接收器中心看到的逆反射元表面的直徑或張角。3.7垂直于觀測軸平面上的接收器所測量到的照度。1JT/T690—20223.8逆反射體軸、照明軸和觀測軸位于同一平面的逆反射幾何條件。4分類4.1分類依據(jù)逆反射體光度性能測量方法按測量原理分為絕對測量法和相對測量法。4.2絕對測量法4.2.1絕對測量法包括直接發(fā)光強度法、直接照度法(含比率法)和直接亮度法。4.2.2直接發(fā)光強度法采用照度計測量逆反射體表面的法向照度(E┴),采用發(fā)光強度測試儀測量逆反射體的發(fā)光強度。4.2.3直接照度法采用照度計測量逆反射體表面的法向照度(E┴),采用微弱光照度計測量逆反射體的反射照度(Er)。當使用同一臺照度計測量法向照度和反射照度時,又稱為比率法。直接照度法在共平面幾何條件下逆反射系數(shù)的測量方法見附錄A,對于水平涂層逆反射亮度系數(shù)的測量方法見附4.2.4直接亮度法采用照度計測量逆反射體表面的法向照度(E┴),采用亮度計測量逆反射體的亮度,普遍用于對水平涂層材料的測量。當試樣為漫反射體時,可用亮度計測量并計算得出漫反射體的照度,測量幾何條件應為0°/45°。4.3相對測量法4.3.1相對測量法主要為替代法,分為逆反射標準器替代法和漫反射標準器替代法。相對測量法是一種比較測量方法,適用于需要對同類試樣進行大量測試的情況。便攜式逆反射測量儀、車載式逆反射測量儀的測量一般采用相對測量法。4.3.2逆反射標準器替代法依賴于帶有逆反射量值(逆反射系數(shù)、逆反射亮度系數(shù)或發(fā)光強度系數(shù))的逆反射體。該逆反射體可以是參考標準或工作標準。使用該方法時,一般要求逆反射標準器的測量尺寸、顏色和特性值和待測逆反射體相近。4.3.3漫反射標準器替代法依賴于漫反射體提供的準逆反射量值(準逆反射系數(shù)、準逆反射亮度系數(shù)或準發(fā)光強度系數(shù))。5絕對測量法5.1基本條件5.1.2測量儀器均應經(jīng)過校準。但當光接收器同時作為照度計使用時,光接收器無須校準,而應在測量范圍內(nèi)具有良好的線性度,且當光接收器重新通電前后測量結(jié)果的重復性小于±0.3%時,在測量過程中光接收器應保持通電。5.1.3測量儀器的觀測角、標準圓形孔徑和單個逆反射元孔徑應符合表1的要求。注:測量儀器的標準圓形孔徑包括光源孔徑和接收器孔徑。5.1.4測量區(qū)域是測量逆反射體的工作暗區(qū)。為減小雜散光的影響,試樣后面應為黑色平整背景,光澤度宜小于4%;遮光板應放置在投射光源和試樣之間;角度計的各部件及反射雜散光的其他表面(如墻體、地板以及天花板等)均應涂成黑色。23JT/T690—2022表1測量儀器光學元件孔徑單位為度觀測角標準圓形孔徑單個逆反射元孔徑照度計的相對示值誤差不應大于±4%,V(λ)匹配誤差(f)不應大于6%,余弦特性誤差不準許大于4%,非線性誤差不準許大于±1%。光接收器應滿足:a)光接收器裝有V(λ)濾光器,使光接收器的光譜響應度與CIE明視覺光譜光視效率相匹配,其匹配誤差(f)不應大于5%。b)在測量范圍內(nèi),光接收器穩(wěn)定性和線性誤差不大于1%。測量投射光源和逆反射光時讀數(shù)可分辨工作量程的1/50。c)光接收器裝有限制逆反射角向集光能力的裝置,如光闌或物鏡和孔徑。測量時對視場進行限制,將雜散光的影響減小到可以忽略的水平。測量水平涂層材料時,包括整個試樣或照射區(qū)域的視場被限制在一個最小的孔徑內(nèi)。使用物鏡時,在測量距離處可聚焦。光接收器的孔徑角由對試樣的張角確定。5.2.3.1光源為均勻照明的投射源,其光功率的分布應符合CIE標準A光源的要求。投射光源裝有一個可調(diào)節(jié)的光闌或可替換的通光孔徑。在整個測量期間其變化不應大于1%。投射光源的相關色溫一般宜為285投射光源的出口孔徑和試樣照明范圍的尺寸和形狀應符合相關規(guī)定。通過孔徑的光輻照強度均勻。5.2.4角度計-試樣架(試樣夾)5.2.4.1角度計-試樣架應能夾持符合規(guī)定要求的試樣。角度β1和β2設定的誤差應小于0接收器-光源支架用來精確設定投射光源和光接收器的空間位置,從而確定觀測角。接收器-光源支架有時被視為觀測角定位器(OAP)。接收器和光源間的定位誤差應控制在接收器孔徑角的1%以5.3.1測量時試樣應包括整個逆反射體。4JT/T690—20225.3.2大的逆反射體的測量可以通過平均其各個部分的測量值來實現(xiàn)。5.4.1選擇適合的最小孔徑,滿足從光接收器中可觀測到整個逆反射體,也可從逆反射體觀測到光源。5.4.2將照度計的入射孔徑放置在試樣位置,用照度計取代試樣來測量試樣表面的法向照度,記為m2(即E┴)。5.4.3將照度計和試樣放回到原來的位置,用光接收器(微弱光照度計或發(fā)光強度測試儀、亮度計)測量試樣的反射照度(或發(fā)光強度、亮度),記為m1(或I1、L1)。5.4.4用一個形狀和面積與試樣相同、其表面光澤度不會影響讀數(shù)的黑色表面來取代試樣,測量雜散光的大小。黑色表面的光澤度宜小于4%。從讀數(shù)m1(或I1、L1)中減去雜散光讀數(shù)m0(或I0、L0),得到5.4.5直接發(fā)光強度法采用式(1)計算發(fā)光強度系數(shù),采用式(2)計算逆反射系數(shù),采用式(3)和式(4)計算逆反射亮度系數(shù)。…………(1)式中:RI—發(fā)光強度系數(shù),單位為坎德拉每勒克斯(cd/lx);I—在光接收器位置測量的試樣的發(fā)光強度,單位為坎德拉(cd);E┴—垂直于入射光方向的平面上的光照度,單位為勒克斯(lx)?！?2)式中:RA—逆反射系數(shù),單位為坎德拉每勒克斯平方米[cd/(lx·m2)];A—試樣的面積,單位為平方米(m2)?！?3)式中:RL—逆反射亮度系數(shù),單位為坎德拉每平方米勒克斯[cd/(m2·lx)];v—視角。1-α)2…………(4)式中:β1—垂直入射角,單位為度(°);α—觀測角,單位為度(°);β2—水平入射角,單位為度(°)。5.4.6直接照度法采用式(5)計算發(fā)光強度系數(shù),采用式(6)計算逆反射系數(shù),采用式(7)計算逆反射亮度系數(shù),采用式(8)計算線逆反射系數(shù),采用式(9)計算逆反射因數(shù),采用式(10)計算每單位立體角的光通量系數(shù)。…………(5)式中:m—光接收器位置的反射照度(減去散光),單位為勒克斯(lx);d—觀測距離,單位為米(m);5JT/T690—2022m—試樣垂直于入射光方向的平面上的光照度(減去散光),單位為勒克斯(lx)?！?6)…………(7)…………(8)式中:RM—線逆反射系數(shù),單位為坎德拉每勒克斯米[cd/(lx·m)];l—線性測量器的長度,單位為米(m)?！?9)式中:RF—逆反射因數(shù);β—入射角,單位為度(°)?！?10)式中:RΦ—每單位立體角的光通量系數(shù),單位為坎德拉每流明(cd/lm)。5.4.7直接亮度法采用式(11)或式(12)計算逆反射亮度系數(shù)?！?11)式中:L—在光接收器位置測量的試樣的亮度,單位為坎德拉每平方米(cd/m2)?！?12)式中:β—亮度因數(shù);LS—光源直射時,45°視角的完全漫反射體的亮度,單位為坎德拉每平方米(cd/m2)。6相對測量法6.1.1測量儀器一般為便攜式逆反射測量儀或車載式逆反射測量儀,一般由光源、光接收器、光學系6.1.2光源可以采用鹵素燈、激光、氙燈、LED等。當僅使用白色逆反射標準器或漫反射標準器測量不同顏色的試樣時,應使用標準A光源,相關色溫應為2856K±50K。6.1.3光接收器具有滿足測量要求的靈敏度和量程,V(λ)匹配誤差(f)不應大于8%。注1:光學控制:該方法中經(jīng)常使用準直光路,光源和光接收器都位于光度元件的焦距上,減小測量距離并保證孔徑角不變。6JT/T690—2022注2:角度控制:可使用高質(zhì)量的反射鏡或透鏡等光學器件。如未使用準直光路而將光程縮短,可給出每個光學元件的最大孔徑角的限制。對于準直光路,當光學元件處于無窮遠處時,其孔徑大小可不受限制。注3:光譜控制:由于工作標準應和試樣顏色相似或相同,所以系統(tǒng)的光譜要求不是特別重要。但可對工作標準進行階段性再校準,以補償其老化損失。6.2.1根據(jù)絕對測量法或者用一個校準過的參考標準確定標準器的特性值。6.2.2將標準器放在平臺上,用測量儀器讀取m1(std),再將試樣放6.2.3采用式(13)計算發(fā)光強度系數(shù)。…………(13)式中:(test)—使用試樣得到的光接收器的讀數(shù)(未經(jīng)校準的),以相應的單位表示;(std)—使用工作標準或參考標準得到的光接收器的讀數(shù)(未經(jīng)校準的),以相應的單位表示;RI(std)—工作標準或參考標準的發(fā)光強度系數(shù)(和固定的測量條件相關),單位為坎德拉每勒克斯(cd/lx)。6.2.4采用式(14)計算逆反射系數(shù)。…………式中:A(std)—工作標準或參考標準的逆反射面積,單位為平方米(m2);A(test)—試樣的逆反射面積,單位為平方米(m2);RA(std)—工作標準或參考標準的逆反射系數(shù)(和固定的測量條件相關),單位為坎德拉每勒克斯平方米[cd/(lx·m2)]。6.2.5采用式(15)計算逆反射亮度系數(shù)?！街?RL(std)—工作標準或參考標準的逆反射亮度系數(shù)(和固定的測量條件相關),單位為坎德拉每平方米勒克斯[cd/(m2·lx)]。6.2.6采用式(16)計算線逆反射系數(shù)?！街?l(std)—工作標準或參考標準的長度,單位為米(m);l(test)—試樣的長度,單位為米(m);RM(std)—工作標準或參考標準的線逆反射系數(shù)(和固定的測量條件相關),單位為坎德拉每勒克斯米[cd/(lx·m)]。6.2.7采用式(17)計算逆反射因數(shù)?！街?RF(std)—工作標準或參考標準的逆反射因數(shù)(和固定的測量條件相關)。7JT/T690—20226.2.8采用式(18)計算每單位立體角的光通量系數(shù)。RΦ×R(std)…………(18)式中:R(std)—工作標準或參考標準的每單位立體角的光通量系數(shù)(和固定的測量條件相關),單位為坎德拉每流明(cd/lm)。8JT/T690—2022(資料性)共平面幾何逆反射系數(shù)測量方法測量儀器包括:投射光源、接收器、角度計-試樣架和接收器-光源支架等。光源為投射型,其條件為:a)試樣表面的法向照度一般宜為10lx;b)光源為非偏振光,相關色溫為2856K±50K,其光譜功率分布與CIE標準A光源相符;c)出射光孔為標準的圓形孔,出射光均勻,當觀測角(α)的范圍為0.2°≤α≤2.0°時,出射光直徑d)光源穩(wěn)定性:測量期間,測量表面的照度的變化不大于±1%;e)照射均勻性:垂直于光源,試樣表面照度的均勻性不大于±5%。接收器應滿足:a)響應度:能分辨工作量程的1/50,光譜響應度與CIE1931明視覺標準觀察者相匹配,對偏振光不敏感。b)穩(wěn)定性:測量期間,在光源穩(wěn)定條件下,接收器的信號波動不大于±1%。c)線性:不大于±1%?？墒褂眯拚蜃?保證線性響應。d)視域:不大于測量樣品上的投射面積。e)接收器入射孔為標準的圓形孔,當觀測角范圍在0.2°≤α≤2.0°時,入射光直徑為26mm±測量距離處的入射角為0.05°。f)使用擋板限制視場范圍,使整個試樣完全置于視場內(nèi),同時要減少雜散光,使背景光小于能接收到的最小讀數(shù)的5%。注:用10lx的入射照度,從一個測量面積為200mm2、逆反射系數(shù)為1cd/(lx·m2)的逆反射體上反射到接收器上的角度計-試樣架(圖A.1)應滿足:a)如無特別指定,設定入射角分量β1;b)樣品定位時,調(diào)整樣品表面入射角,入射角的精度控制在其余角的0.5%內(nèi)(例如,入射角為9JT/T690—20222的試樣;d)支架及試樣邊緣不產(chǎn)生反射;e)試樣架上有替代樣品安裝光度探測器的裝置。標引序號和符號說明:α—觀測角;1—基準標記;β—入射角;2—接收器;ε—旋轉(zhuǎn)角;3—投射光源。圖A.1角度計-試樣架示意圖支架應滿足:a)能支撐接收器和光源。在觀測位置上,接收器相對于光源的位置在0.2°到2.0°范圍可調(diào);b)光源出射孔徑與接收器入射孔徑之間距離的精度為±0.1mm。測量區(qū)域應滿足:b)使用無光澤的黑色涂料、黑色幕布、黑色紙帶或其他方法消除雜散光。A.2試樣A.2.3測量時試樣應平直,將試樣置于一測量平板上,或采用膠帶紙、噴霧狀黏結(jié)劑、機械方法和真空方法等,使試樣平直地黏附在角度計-試樣架上。A.2.4當實驗室之間進行比對試驗時,試樣上標注逆反射體的基準標記,以保證實驗室測量時采用相同的方位,即在試樣背面作出指向中心的箭頭。基準標記標示出0°旋轉(zhuǎn)角。A.3測量方法A.3.1按圖A.2布置測量儀器。試樣置于試樣架上,使試樣的中心位置與光源出射孔之間的距離為JT/T690—2022表面垂直于光源(即0°入射角)。由光源出射孔、接收器入射孔和試樣中心所確定的平面垂直于試樣表面。標引序號和符號說明:α—觀測角;2—接收器;5—逆反射體中心;β—入射角;3—觀測軸;6—逆反射體;1—投射光源;4—逆反射體軸;7—照明軸。圖A.2共平面測量結(jié)構(gòu)示意圖A.3.2光源應校準到與CIE標準A光源的光譜分布相匹配,記錄使用的電流或電壓值并使其在整個測量過程保持恒定。A.3.3用接收器代替試樣,在四個有代表性的占總面積四分之一的等面積上,即從200mm試樣中心位置向左或向右75mm,向上或向下75mm,進行入射照度的測量。在測量時,光源出射孔在接收器視場中心,接收器入射孔通過試樣中心位置并垂直于光源。記錄四個讀數(shù)的平均值作為初始的入射照度2。各個讀數(shù)對平均值的變化不大于±5%。A.3.4接收器放回觀測位置,調(diào)整入射孔與光源出射孔之間的距離,得到所需觀測角。A.3.5試樣支架置于所需入射角的位置上。入射角分為分量β1和β2,本文件中涉及的入射角β2=0°。A.3.6當試樣裝在支架上時,試樣將處于接收器中心位置并完全置于接收器的視場內(nèi),用黑色平面代替試樣,測量背景光mb。A.3.7用試樣取代黑色平面,記錄第一次逆反射讀數(shù),根據(jù)要求作線性修正,并記錄為m1。A.3.8測量m1時旋轉(zhuǎn)角的規(guī)定如下:a)如指定了旋轉(zhuǎn)角,在此旋轉(zhuǎn)角下進行測量,測量結(jié)果記錄為m1;注:一個指定的旋轉(zhuǎn)角,通常意味著逆反射材料在某一特定方位上使用。b)如未指定旋轉(zhuǎn)角,測量時旋轉(zhuǎn)角取0°和90°,測量結(jié)果的平均值記錄為m1;c)如未指定旋轉(zhuǎn)角,且無基準標記,則需以15°的間隔在0°~345°的范圍上進行測量(m1測量24次),按用戶要求記錄其平均值m1或者最小值m1;d)進行實驗室間比對時,在有基準標記的試樣上,取0°和90°旋轉(zhuǎn)角進行測量,兩個測量值的平A.3.10若要求改變觀測角,將接收器移到另一個預定的位置,并重復A.3.6~A.3.9的操作,得到一A.3.11當一組逆反射光的讀數(shù)完成后,按A.3.3取得四個另外的入射照度讀數(shù),當四個最后讀數(shù)值與四個初始的讀數(shù)比較時,其差值不能大于1%。取八個照度讀數(shù)的平均讀數(shù)值。若要求做線性修正,則修正后記為m2。JT/T690—2022A.3.12測定試樣表面實際有效的逆反射面積(A),單位為平方米(m2),精確到±0.5%。A.4計算A.4.1在每個試樣和每組入射角和觀測角的測量條件下,反光膜的逆反射系數(shù)按式(A.1)計算:22-b)A.2-b)A.式中:RA—逆反射系數(shù),單位為坎德拉每勒克斯平方米[cd/(lx·m2)];m1—在觀測位置上逆反射試樣的讀數(shù),單位為勒克斯(lx);b—背景讀數(shù),單位為勒克斯(lx);d—測量距離,單位為米(m);2—試樣上垂直于光源的平均照度讀數(shù),單位為勒克斯(lx);A—試樣面積,單位為平方米(m2)。A.4.2取試樣的平均值為最終測量結(jié)果。JT/T690—2022(資料性)水平涂層逆反射亮度系數(shù)測量方法B.1測量幾何關系水平涂層樣品測量幾何關系見圖B.1。標引序號和符號說明:α—觀測角;a—余視角;2—觀測軸;β—入射角;e—余入射角;3—逆反射體軸。ν—視角;1—照明軸;注:逆反射體軸、照明軸和觀測軸位于同一平面上。圖B.1水平涂層樣品測量幾何關系B.2測量儀器測量儀器包括:投射光源、光接收器、角度計-試樣架和接收器-光源支架等。B.2.2投射光源光源為投射型,其條件為:a)色溫為2856K±50K,其光譜功率的分布符合CIE標準A光源的要求;b)光源入射角接近90°;d)照射面積:投射儀在樣品上的照射能夠僅使測量樣品和極少的背景受到照射;e)光源穩(wěn)定性:測量期間,測量表面的照度的改變不大于±1%;f)照射均勻性:測量距離下,垂直于光源,樣品表面獲得的照度的變化不大于±5%。B.2.3光接收器光接收器應滿足:a)響應度:計數(shù)刻度的分辨率至少為1/50;b)光譜反應度:與CIE標準明視覺觀測器的響應相對應;JT/T690—2022c)穩(wěn)定性:測量期間,接收器的信號波動不大于±1%;d)線性度:讀數(shù)范圍內(nèi)的光度刻度的線性度不大于±1%;e)視域:不大于測量樣品上的投射面積;f)接收器相對于光源的位置在0.2°~2.0°范圍內(nèi)可調(diào)。B.2.4角度計-試樣架角度計-試樣架應保證入射角的精度為其余角的0.5%。B.2.5接收器-光源支架能支撐光接收器和光源,并能將光接收器和光源分開。光源出射孔與光接收器入射孔的分離準確B.2.6測量區(qū)域B.2.6.1測量區(qū)域足夠黑,以便雜散光不會影響測量結(jié)果。B.3試樣的制備2。B.3.2將試樣涂覆或粘接到鋁板或其他合適的