雾度仪主要用于测定透明材料的雾度值H,该值是透明材料的散透射比与该材料的总透射比的比值,用以表征透明材料的光学性能,而雾度仪上用来吸收光通量的部件称为光阱。那么,雾度仪的光阱吸收比对雾度的测量有什么影响呢?本文为大家做了简要介绍。
雾度仪的雾度测量原理:
透明材料的散透射比Td与该材料的总透射比Tt的比值被定义为透明材料的雾度,常用百分数表示。若用H代表透明材料的雾度,则有:H=(Td/Tt)x100%。
在测量透明材料的雾度值H时,垂直入射到被测试样表面上的入射光束是总光通量为Φ1的近似准直光束。Φ1中绝大部分的光通量Φ5集中在6°的发散角α之内,称之为直入射光通量,而偏离到α角以外的、极微小的一部分光通量Φ3,被称之为散入射光通量。显然,Φ1与Φ3、Φ5有如下关系:Φ1=Φ3+Φ5。
Φ1经过被测试样的透射,形成总透射光通量Φ2。Φ2中的大部分,Φ6集中在5°的发散角β之内,称之为直透射光通量。包括Φ3•Tt在内的一小部分光通量Φ4偏离到发散角β之外,称之为散透射光通量。显然,Φ2与Φ4、Φ6的关系如下:Φ2=Φ4+Φ6。
根据透射比定义、被测试样的总透射比Tt等于:Tt=Φ2/Φ1。
散透射比等于:Td=(Φ4/Φ2-Φ3•Tt)/Φ1。
将Tt、Td代人到雾度计算式中,得到用Φ1、Φ2、Φ3、Φ4表示的被测试样雾度值H的计算公式:H=Φ4/Φ2-Φ3/Φ1。
雾度仪的光阱吸收比对雾度测量的影响:
通常用雾度仪测定透明材料的雾度值H。雾度仪上用来吸收光通量的部件称为光阱。
由雾度计算公式H=Φ4/Φ2-Φ3/Φ1可以看出,要测定被测试样的雾度值H,就要分别测定光通量Φ1、Φ2、Φ3、Φ4。光阱的作用就是在测量Φ3时,将Φ5完全吸收;在测量Φ4时,将Φ6完全吸收。在光阱吸收比ρ等于1的理想情况下,光阱可以将进入其内部的Φ5或Φ6完全吸收。此时将测量得到的Φ1、Φ2、Φ3、Φ4代入雾度计算公式H=Φ4/Φ2-Φ3/Φ1计算得到的雾度值H即为被测试样的真实雾度值。
实际上,雾度仪上的光阱吸收比ρ总是小于1的。光阱不能将进人其内部的多Φ5或Φ6完全吸收,仍会有极少量的光通量△Φ3或△Φ4被光阱反射出来、分别叠加到Φ3或Φ4。△Φ3、△Φ4分别等于:△Φ3=(1-ρ)Φ5、△Φ4=(1-ρ)Φ6。
此时,雾度仪实际测量的不再是Φ1、Φ2、Φ3、Φ4,而是Φ1、Φ2、Φ'3、Φ'4分别等于:Φ'3=Φ3+△Φ3、Φ'4=Φ4+△Φ4。
将△Φ3=(1-ρ)Φ5、△Φ4=(1-ρ)Φ6两个公式分别代入Φ'3=Φ3+△Φ3、Φ'4=Φ4+△Φ4中,就有:Φ'3=Φ3+(1-ρ)Φ5、Φ'4=Φ4+(1-ρ)Φ6。
此时,雾度仪所显示的不是被测试样的真实雾度值H,而是被测试样的实测雾度值H'。值H'可以该式计算得到:H'=Φ'4/Φ2-Φ'3/Φ1。将Φ'3、Φ'4计算公式代入其中,得到H'=[Φ4+((1-ρ)Φ6)]/Φ2-[Φ3+((1-ρ)Φ5)]/Φ1。
再将Φ1=Φ3+Φ5和Φ2=Φ4+Φ6两式代入H'=[Φ4+((1-ρ)Φ6)]/Φ2-[Φ3+((1-ρ)Φ5)]/Φ1中,并简化得到:H'=ρ(Φ4/Φ2-Φ3/Φ1)。将H=Φ4/Φ2-Φ3/Φ1代入H'=ρ(Φ4/Φ2-Φ3/Φ1)中,得到H=H'/ρ。
由以上的计算公式可以看出,被测试样的真实雾度值H与其实测雾度值H'成正比,与光阱吸收比ρ成反比。在H'和H之间存在着系统误差△H',△H'=H'-H。将H=H'/ρ代入△H'=H'-H,得到△H'=[(ρ-1)/ρ]•H'。该式即为根据H'和ρ计算。因ρ<1给测量结果H'带来的系统误差△H'的公式。
显然通常将雾度仪上的光阱吸收比ρ当作1是不严格的。应该精确测定光阱吸收比ρ的准确值,然后根据△H'的计算公式计算出ρ给测量结果H'带来的系统误差△H',视△H'的大小、决定是否对测量结果H'进行修正,以保证测量结果H'的准确性。