Устройство для определения отражательной способности твердых тел Советский патент 1992 года по МПК G01N21/55 

Изобретение относится к устройствам для определения отражательной способности твердых тел при оценке блеска их поверхности, Оно может быть использовано в хлебопекарной,кондитерской, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Известно устройство для определения отражательной способности твердых тел, содержащее держатель образцов, источник излучения с приспособлением для создание направленного на поверхность образца пучка света и приемник излучения, размещенный под углом зеркального отражения.

Недостаток известного устройства заключается в том что его приемник излучения селективно воспринимает отраженный пучок света. При этом воспринимается как зеркальная составляющая отраженного пучка света, так и часть диффузной составляющей. В итоге точность определения отражательной способности твердых тел

при оценке блеска их поверхности снижается.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения отражательной способности твердых тел, Оно также содержит держатель образцов, источник излучения с приспособлением для создания направленного на поверхность образца пучка света, зеркальную полусферу с отверстием для прохода создаваемого пучка света, интегрирующую сферу с отверстием для прохода отраженного пучка света и приемник излучения, размещенный перпендикулярно оси отверстия интегрирующей сферы.

В отличие от известного устройства, данное устройство лишено недостатка селективности приема отраженного пучка света, поскольку после его многократного переотражения внутри интегрирующей сферы, чувствительная поверхность приемника излучения равномерно освещена. Но недоа

ел

ю о

статок, связанный с приемом диффузно отраженного излучения при оценке блеска поверхности Увердых. тел, в известном устройстве не устраняется, а даже усугубляется из-за того, что диаметр отверстия ин- тегрирующей сферы намного превышает диаметр отверстия зеркальной полусферы,

Цель изобретения - повышение точности определения отражательной способности твердых тел при оценке блеска их поверхности.

На фиг.1 изображейа конструкция устройства для определения отражательной способности твердых тел, выполненного согласно изобретению; на фиг.2-схема, по- кэзывающая соотношение между расходимостью падающего и отраженного пучка света при определении отражательной способности твердых тел.

Устройство содержит зачерненную ка- меру 1 с отверстием 2, которое сопряжено с держателем 3 образцов А. В состав устройства входит также источник 5 излучения с приспособлением 6 для создания направленного на поверхность образца 4 пучка 7 света, интегрирующую сферу 8 с отверстием 9 для прохода отраженного пучка 10 света и приемник излучения в виде фоторезистора 11, соединенного с измерительным прибором 12. Узел 6 имеет выход- ное отверстие 13. Его ось образует с осью отверстия 2 угол, равный 45°, Это достигается соответствующим креплением источника 5 излучения с узлом 6 к стенкам камеры 1. Интегрирующая сфера 8 снабжена зачер- ненным патрубком 14 с тремя зачерненными диафрагмами 15, которые имеют отверстия 16. При этом патрубок 14 установлен соосно с отверстием 9 и крепится к стенкам камеры 1 таким образом, чтобы ось отверстия 9 образовывала с осью отверстия 2 угол, равный тоже 45 . Диаметр отверстия 9 (d) и диаметр отверстий 16 (выполняется, исходя из расстояний а и Ь, с учетом конкретного значения диаметра отверстия 13 (dBbix), где а - расстояние от выходного отверстия до держателя образцов, b - расстояние от держателя образцов до отверстия интегрирующей сферы.

Чтобы установить соотношение между этими величинами, рассмотрим на фиг.2 прямоугольный треугольник ABC. Его угол при вершине А будет равен половинному значению угла расхождения (р) создаваемого пучка 7 света. Отсюда сторона рассматрива- емого треугольника - ВС будет равна произведению АС tg( p /2), где сторона АС представляет собой сумму расстояний а и Ь. Тогда, вводя обозначение tg( p /2) К, получим, что ВС (а + Ь)К. Нетрудно показать, что сторона В С определяется также величиной (d-dewx) /2. Приравнивая эту величину к выражению стороны В С через расстояния а и Ь, получим, что диаметр отверстия 9 d двых + 2(a+b) K. Аналогичным путем получается соотношение и для диаметра отверстий 16:di dBbix + 2(a + bi)-K.

Если принять диаметр выходного отверстия 13 (йвых) равным 4 мм, расстояние от него до держателя 3 образцов 4 (а) равным 60 мм, а расстояние от держателя образцов до отверстия 9 (Ь) равным 140 мм, то при параметре приспособления б, характеризующем расходимость создаваемого пучка 7 света (К) - 0,01, получится, что диаметр отверстия 9 составит величину d 8,0 мм. При расстоянии от держателя образцов до отверстия 16 первой диафрагмы 15 (bi), равном 50 мм, получится, что диаметр отверстия первой диафрагмы составит величину di 6,2 мм, При расстоянии от держателя образцов до отверстия 16 второй диафрагмы 15 Ьа равном 80 мм, получится, что диаметр отверстия второй диафрагмы составит величину d2 6,8 мм. При расстоя- нии от держателя образцов до отверстия 16 третьей диафрагмы 15 (Ьз), равном 110 мм получится, что диаметр отверстия третьей диафрагмы составит величину 6з 7,4 мм.

Принцип действия описанного выше устройства заключается в следующем. Источник 5 излучения создает пучок 7 света, который, выходя из отверстия 13 узла 6, направляется к поверхности образца 4 под углом падения, равным 45°. На поверхности образца 4 происходит отражение пучка 7 света. Отраженный от поверхности образца 4 пучок 10 света направляется в интегрирующую сферу 8 под углом, равным углу падения пучка 7 света. При этом пучок 10 света проходит через систему диафрагм 15, закрепленных в патрубке 14. В интегрирующей сфере 8 пучок 10 света вторично многократно отражается. Многократно отраженный пучок 17 света равномерно освещает внутреннюю поверхность интегрирующей сферы 8, в том числе и чувствительную поверхность фоторе- зистор а 11. Чем выше величина блеска у образца 4, тем с большей яркостью будет освещена чувствительная поверхность фоторезистора 11. В итоге его электрическое сопротивление изменится и как следствие изменится показание измерительного прибора 12. Учитывая это обстоятельство, блеск образца анализируемого тела может быть оценен по значению параметра ,

v M

Г Пэт

100%

где Поб - показание измерительного прибора при отражении пучка света от поверхности образца;

Пэт - показания измерительного прибора при отражении пучка света от поверхно- сти эталона, которым может являться металлическое зеркальце.

Пример1.С помощью устройства определяли блеск поверхности корки нарезанных батонов, выпеченных из пшеничной муки первого сорта.

Для этого после выпечки и остывания батонов готовили образец из корки с размерами 15x15 мм. Образец 4 вставляли в держатель 3, с помощью которого осуществляли сопряжение образца 4 с отверстием 2 камеры 1, От источника 5 излучения на поверхность образца 4 направляли пучок 7 света. Отраженный от поверхности образца 4 пучок 10.света направляли в ин- тегрирующую сферу 8. После чего регистрировали показание измерительного прибора 12. Оно соответствовало числу п0б 0,84. Такие же операции проводили и с эталоном, для которого Пэт 10 единицам измеритель- ного прибора 12. Блеск поверхности образца корки нарезанных батонов оценивали по значению параметра

у 0.100 84о/о

Использование изобретения по сравнению с прототипом позволяет снизить вели- чину погрешности оценки блеска поверхности твердых тел с 20 до 5%. При этом повышается степень достоверности определения качества производимых изделий с точки зрения состояния их поверхности (шероховатость, глянцевитость, появление нежелательного налета и т.д.).

Формула изобретения - Устройство для определения отражательной способности твердых тел. содержащее источник излучения с узлом для создания направленного пучка света и расположенные по ходу излучения держатель образцов, интегрирующую сферу с отверстием и приемник излучения, размещенный перпендикулярно оси устройства, на которой расположено отверстие интегрирующей сферы, отличающееся тем,что, с целью повышения точности определения при оценке блеска твердых тел, интегрирующая сфера снабжена патрубком с системой диафрагм, установленным соосно с отверстием интегрирующей сферы и направлением отраженного пучка света, при этом внутренняя поверхность патрубка и поверхности диафрагмы выполнены зачерненными, а диаметр di отверстий диафрагм выбран из соотношения

di - dBWx + 2(a + bj) k,

где deux - диаметр выходного отверстия узла для создания направленного на поверхность образца пучка света;

а - расстояние от выходного отверстия до держателя образцов; измеренное по оси направленного на поверхность образца пучка света:

bi - расстояние от держателя образцов до 1-го отверстия соответствующей диафрагмы, измеренное по оси отраженного пучка света;

k - параметр, характеризующий расходимость создаваемого пучка света. 8 17

Использование: в хлебопекарной, кондитерской, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности для определения отражательной способности твердых тел при оценке блеска их поверхности. Сущность изобретения: в устройство входит источник излучения с приспособлением для создания направленного пучка света, интегрирующая сфера с отверстием и приемник излучения, соединенный с измерительным прибором. Диаметр отверстий диафрагм выбирается из соотношения, приведенного в формуле изобретения. 2 ил. СП с

Фиг. /

Фиг. 2