Спосіб вимірювання коефіцієнта направленого відбиття поверхні

Спосіб вимірювання коефіцієнта направленого відбиття поверхні, що включає опромінювання досліджуваної поверхні світловим потоком і вимірювання відбитого світлового випромінювання, який відрізняється тим, що вимірюють кількість імпульсів, що виникають у багатоелементному фотоприймачі при зменшенні відстані між випромінювачем і поверхнею відбиття, що дозволяє збільшити точність вимірювань. (19) (21) u201002078 (22) 25.02.2010 (24) 26.07.2010 (46) 26.07.2010, Бюл.№ 14, 2010 р. (72) ІВАНЧЕНКО ІРАЇДА ОЛЕКСАНДРІВНА, САНТОНІЙ ВОЛОДИМИР ІВАНОВИЧ, СМИНТИНА ВАЛЕНТИН АНДРІЙОВИЧ (73) ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. І.І. МЕЧНИКОВА 3 них, які трансформують світлові пучки і тому служать джерелом системних похибок вимірювань та невисокої точності вимірювань. Найближчий з відомих є фотометричний "Спосіб визначення білості борошна" [деклар. пат. України 54336 A, G01N 33/10, G01N 21/00], який передбачає порівняння відбивної здатності досліджуваного борошна і борошна, взятого за зразок. Спосіб реалізується за допомогою випромінювачів, що подають випромінювання на кювету з борошном, і фотоприймача, який реєструє відбите випромінювання. Білість досліджуваного борошна визначається порівнянням інтенсивності випромінювання, відбитого борошном, що перевіряють, і борошном, взятим за зразок. Недоліком способу є те, що в умовах штатного функціонування необхідна зміна зразків в процесі одного виміру, чим обумовлюється недостатня точність та низька продуктивність вимірів. Задача, на рішення якої спрямована запропонована корисна модель, є підвищення точності та продуктивності вимірювання коефіцієнта направленого відбиття поверхні. Поставлена задача вирішується запропонованим методом вимірювання коефіцієнта направленого відбиття поверхні, згідно з яким досліджувана поверхня опромінюється світловим потоком, а відбите світлове випромінювання вимірюється шляхом підрахунку кількості імпульсів, що виникають у багатоелементному фотоприймачі при зменшенні відстані між випромінювачем і поверхнею відбиття. Загальними ознаками найближчого аналога і запропонованого способу вимірювання коефіцієнта направленого відбиття поверхні є наступні: прототип і запропонований спосіб містять опромінення досліджуваної поверхні світловим потоком і вимірювання відбитого випромінювання. Відмітними ознаками запропонованого способу вимірювання коефіцієнта відбиття від найближчого аналога є те, що вимірюється кількість імпульсів, що виникають у багатоелементному фотоприймачі при зменшенні відстані між випромінювачем і поверхнею відбиття, яка дорівнює коефіцієнту направленого відбиття поверхні. На Фіг. 1 приведена схема вимірювань коефіцієнта направленого відбиття. На Фіг. 2 показана залежність сигналу фотоприймача від дальності для поверхонь з різними відбивними властивостями. На Фіг. 3 показана залежність координати центру зображення від відстані до відбивної поверхні. На Фіг. 4 приведений графік розрахункового співвідношення між коефіцієнтом направленого відбиття і координатою зображення у фокальній площині фотоприймача. Схема методу (Фіг. 1) містить випромінювач 1, багатоелементний фотоприймач 2 і відбивний екран 3, встановлені на фотометричній лавці 4, вихідний 5 та вхідний 6 оптичні об'єктиви. На Фіг. 1: b - вимірювальна база, lдн - дальність настройки, 2 - кут перетину оптичних осей випромінювача 1 і фотоприймача 2, f - фокусна відстань вхідного об'єктиву 6, аз - координата зображення на площадці фотоприймача 2, l - дальність. Пучок променів, генерованих випромінювачем 1, через вихідний оптичний об'єктив 5 падає на 51732 4 поверхню відбивного екрану 3. Відбитий поверхнею пучок променів через вхідний об'єктив 6 поступає на фоточутливу поверхню приймача 2. Сигнал фотоприймача Uф пов'язаний з відбивними властивостями поверхні співвідношенням Uф=Аρ/l2, (1) де А - коефіцієнт пропорційності, визначуваний енергетичними і оптичними характеристиками випромінювача і фотоприймача; ρ - коефіцієнт відбиття поверхні. До складу розрахункового коефіцієнту А входять відомі технічні параметри елементів вимірювальної схеми, такі як потужність випромінювача 1, вольтова чутливість фотоприймача 2, коефіцієнти пропускання вхідного 6 та вихідного 5 оптичних об'єктивів, коефіцієнт пропускання середовища розповсюдження випромінювання, площа вхідної зіниці приймальної оптичної системи. Вид залежності Uф(l) (Фіг. 2) змінюється із зміною коефіцієнта відбиття від максимальної ρmax до мінімальної ρmin величини. Пороговий рівень вхідного сигналу фотоприймача Uпор для поверхонь у вказаному діапазоні коефіцієнта відбиття досягається на дальностях lmax і lmin відповідно. При цьому залежність порогової дальності lпор від коефіцієнта відбиття ρ досліджуваної поверхні має вигляд lnop A Unop . (2) При зміні дальності між відбивною поверхнею і приймально-випромінювальним блоком вимірювальної схеми має місце переміщення світлової плями у фокальній площині фотоприймача. При цьому координата аз центру світлової плями на фоточутливій площадці приймача визначається дальністю і оптико-геометрическими параметрами приймально-випромінювального блоку (рис. 1) таким чином bf l lдн , (3) aз l lдн b tg l lдн З рівняння (3) виходить, що функція а3(l) є знакозмінною функцією відносно точки l=lдн, в якій аз(l)=0 (Фіг. 3). Знак аз змінюється від (+) до (-) при зменшенні дальності від l>lдн до l