機(jī)動(dòng)車后視鏡反射率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)

摘 要：針對(duì)機(jī)動(dòng)車后視鏡質(zhì)量控制的需要，本文設(shè)計(jì)研制了一種測(cè)量機(jī)動(dòng)車后視鏡反射率參數(shù)的測(cè)試儀，著重?cái)⑹隽嗽摐y(cè)試儀的測(cè)試原理、結(jié)構(gòu)和測(cè)量精度分析。該測(cè)試儀采用比較測(cè)量法、光電積分和單片機(jī)相結(jié)合，不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便 、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，而且還具有測(cè)量精度高及重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。為機(jī)動(dòng)車后視鏡反射率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)提供必要的參考。

關(guān)鍵詞：反射率；機(jī)動(dòng)車后視鏡；比較測(cè)量法；光電積分

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.194

1 引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展和物質(zhì)生活的提供，機(jī)動(dòng)車越來(lái)越普及，道路行車安全日益重要。為了保障機(jī)動(dòng)車輛和行人的安全，在行車時(shí)不斷觀察后方和兩側(cè)的圖像尤為重要。機(jī)動(dòng)車后視鏡通過(guò)反射鏡面可以提供在規(guī)定視野內(nèi)后方和兩側(cè)的圖像，從而提高行車的安全系數(shù)。機(jī)動(dòng)車后視鏡作為機(jī)動(dòng)車后視和測(cè)視的“眼睛”，質(zhì)量至關(guān)重要。

反射率參數(shù)是反應(yīng)在規(guī)定的視野內(nèi)圖像的清晰程度、衡量機(jī)動(dòng)車后視鏡質(zhì)量是否合格的重要指標(biāo)之一。為了保證機(jī)動(dòng)車輛后視鏡的質(zhì)量，參考我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，將光電測(cè)量和信號(hào)檢測(cè)技術(shù)結(jié)合在一起，設(shè)計(jì)研制了一種機(jī)動(dòng)車后視鏡反射率測(cè)試儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車后視鏡的反射率參數(shù)的直觀便捷測(cè)量。

2 測(cè)試儀測(cè)試原理與結(jié)構(gòu)

2.1 測(cè)試儀測(cè)試原理

本測(cè)試儀采用比較測(cè)量法（間接標(biāo)定法），待測(cè)樣品的反射率數(shù)值根據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)板）的反射率的值相比較來(lái)確定。

準(zhǔn)直光源的入射光束按25°角穿過(guò)積分球并直接照射在積分被測(cè)樣品測(cè)量孔徑處的待測(cè)樣品或標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)板），發(fā)生鏡面反射，反射光束照射入積分球內(nèi)，經(jīng)過(guò)積分球內(nèi)壁均勻的射硫酸鋇表面產(chǎn)生高漫反射，通過(guò)模擬人眼視覺(jué)的光電測(cè)量組件接收積分球內(nèi)漫反射的反射光通量并經(jīng)單片機(jī)接收理電信號(hào)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換放大，測(cè)得待測(cè)樣品的反射率并在觸摸屏上顯示。

（1）

式中：：待測(cè)樣品反射率；：標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)板）反射率；：待測(cè)樣品反射光通量；：標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)板）反射光通量；：遮光筒反射光通量；

2.2 測(cè)試儀結(jié)構(gòu)

該測(cè)試儀由箱體、準(zhǔn)直光源、光電測(cè)量組件、積分球、標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)板）、遮光筒、單片機(jī)和彩色觸摸屏等組成。

光源的選擇在反射率測(cè)量中尤為重要，該設(shè)備采用符合CIE標(biāo)準(zhǔn)光源A（色溫2855.6k鹵素?zé)簦┎⒏郊油哥R組成準(zhǔn)直光源系統(tǒng)。給測(cè)試提供準(zhǔn)直入射光束。

光電測(cè)量組件采用光電傳感器和濾光片組成。光電傳感器采用硅光電池，其對(duì)可見(jiàn)光的敏感程度高，在可見(jiàn)光范圍線性度好，產(chǎn)生的電流和接收的反射光通量成正比。設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)選擇濾光片與硅光電池配合從而模擬人眼視覺(jué)函數(shù)（將相對(duì)光譜靈敏度修正成曲線），以滿足反射率測(cè)量的需求。

積分球采用輕型鋁合金，內(nèi)壁均勻噴涂高漫反射硫酸鋇，將其固定在箱體上面?？紤]球內(nèi)開孔面積不超過(guò)積分球內(nèi)總表面積的10%、積分測(cè)量效果和大小等因素，設(shè)計(jì)時(shí)選擇內(nèi)球徑尺寸Sφ=150mm，被測(cè)樣品測(cè)量孔徑φ=29mm為最佳尺寸。

標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)板）要求經(jīng)過(guò)嚴(yán)格標(biāo)定并長(zhǎng)期反射率不易改變，以免影響測(cè)量精度。遮光筒采用鋁合金并氧化黑色，用于標(biāo)定零點(diǎn)，扣除暗光。

本測(cè)試儀采用照明與探測(cè)為25°/d的幾何條件，準(zhǔn)直光源放置在積分球的光筒內(nèi)，通過(guò)調(diào)整準(zhǔn)直光源在積分球的光筒內(nèi)的位置，使入射光束在被測(cè)樣品表面上的直徑不小于19mm。

箱體采用精美鋁殼機(jī)箱，輕便美觀，底部安裝有四個(gè)橡膠墊腳，減少外部震動(dòng)對(duì)測(cè)試儀的影響。顯示屏與操作系統(tǒng)采用觸摸屏操作，放置在箱體前面板。

3 測(cè)試儀測(cè)量精度分析

本測(cè)試儀精度分析采用與標(biāo)準(zhǔn)樣品（標(biāo)準(zhǔn)板）相比對(duì)的方法。作者利用反射率數(shù)值為60.05%的標(biāo)準(zhǔn)樣品作為標(biāo)準(zhǔn)板和遮光筒在觸摸屏上進(jìn)行操作校準(zhǔn)、校零，來(lái)測(cè)量經(jīng)過(guò)計(jì)量部門標(biāo)定數(shù)值為85.15%（A樣）和72.31%（B樣）的被測(cè)樣品，來(lái)進(jìn)行測(cè)試儀的示值誤差和重復(fù)性的測(cè)量。測(cè)量結(jié)果如下表1所示。

從表1可見(jiàn)，本測(cè)試儀測(cè)量示值與計(jì)量部門標(biāo)定數(shù)值的差值均在±2%F.S范圍以內(nèi)，重復(fù)性誤差<1%，重復(fù)性好，滿足機(jī)動(dòng)車后視鏡反射率數(shù)值的測(cè)試要求。

4 結(jié)論

本測(cè)試儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量簡(jiǎn)便快速并能直觀得出反射率數(shù)值。該測(cè)試儀采用比較測(cè)量法、光電積分和單片機(jī)相結(jié)合，不僅具有外觀精美、操作方便 、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，而且在測(cè)量精度及重復(fù)性上還具有完全符合并高于國(guó)家對(duì)機(jī)動(dòng)車后視鏡反射率性能檢測(cè)的要求。

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作者簡(jiǎn)介：冀中祥（1988-），男，河南駐馬店人，助理工程師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及檢測(cè)技術(shù)研究。