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霧度儀Haze Meter
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霧度儀的光阱吸收比對(duì)霧度的測(cè)量有什么影響?

作者:3nh時(shí)間:2023-01-11170 次瀏覽

信息摘要:

霧度儀主要用于測(cè)定透明材料的霧度值H,該值是透明材料的散透射比與該材料的總透射比的比值,用以表征透明材料的光學(xué)性能,而霧度儀上用來(lái)吸收光通量的部件稱(chēng)為光阱。那么,霧度儀的光阱吸收比對(duì)霧度的測(cè)量有什么影響呢?本文為大家做了簡(jiǎn)要介紹。

霧度儀主要用于測(cè)定透明材料的霧度值H,該值是透明材料的散透射比與該材料的總透射比的比值,用以表征透明材料的光學(xué)性能,而霧度儀上用來(lái)吸收光通量的部件稱(chēng)為光阱。那么,霧度儀的光阱吸收比對(duì)霧度的測(cè)量有什么影響呢?本文為大家做了簡(jiǎn)要介紹。

三恩時(shí)霧度儀

霧度儀的霧度測(cè)量原理:

透明材料的散透射比Td與該材料的總透射比Tt的比值被定義為透明材料的霧度,常用百分?jǐn)?shù)表示。若用H代表透明材料的霧度,則有:H=(Td/Tt)x100%。

在測(cè)量透明材料的霧度值H時(shí),垂直入射到被測(cè)試樣表面上的入射光束是總光通量為Φ1的近似準(zhǔn)直光束。Φ1中絕大部分的光通量Φ5集中在6°的發(fā)散角α之內(nèi),稱(chēng)之為直入射光通量,而偏離到α角以外的、極微小的一部分光通量Φ3,被稱(chēng)之為散入射光通量。顯然,Φ1與Φ3、Φ5有如下關(guān)系:Φ1=Φ3+Φ5。

Φ1經(jīng)過(guò)被測(cè)試樣的透射,形成總透射光通量Φ2。Φ2中的大部分,Φ6集中在5°的發(fā)散角β之內(nèi),稱(chēng)之為直透射光通量。包括Φ3?Tt在內(nèi)的一小部分光通量Φ4偏離到發(fā)散角β之外,稱(chēng)之為散透射光通量。顯然,Φ2與Φ4、Φ6的關(guān)系如下:Φ2=Φ4+Φ6。

根據(jù)透射比定義、被測(cè)試樣的總透射比Tt等于:Tt=Φ2/Φ1。

散透射比等于:Td=(Φ4/Φ2-Φ3?Tt)/Φ1。

將Tt、Td代人到霧度計(jì)算式中,得到用Φ1、Φ2、Φ3、Φ4表示的被測(cè)試樣霧度值H的計(jì)算公式:H=Φ4/Φ2-Φ3/Φ1。


霧度儀的光阱吸收比對(duì)霧度測(cè)量的影響:

通常用霧度儀測(cè)定透明材料的霧度值H。霧度儀上用來(lái)吸收光通量的部件稱(chēng)為光阱。

由霧度計(jì)算公式H=Φ4/Φ2-Φ3/Φ1可以看出,要測(cè)定被測(cè)試樣的霧度值H,就要分別測(cè)定光通量Φ1、Φ2、Φ3、Φ4。光阱的作用就是在測(cè)量Φ3時(shí),將Φ5完全吸收;在測(cè)量Φ4時(shí),將Φ6完全吸收。在光阱吸收比ρ等于1的理想情況下,光阱可以將進(jìn)入其內(nèi)部的Φ5或Φ6完全吸收。此時(shí)將測(cè)量得到的Φ1、Φ2、Φ3、Φ4代入霧度計(jì)算公式H=Φ4/Φ2-Φ3/Φ1計(jì)算得到的霧度值H即為被測(cè)試樣的真實(shí)霧度值。

實(shí)際上,霧度儀上的光阱吸收比ρ總是小于1的。光阱不能將進(jìn)人其內(nèi)部的多Φ5或Φ6完全吸收,仍會(huì)有極少量的光通量△Φ3或△Φ4被光阱反射出來(lái)、分別疊加到Φ3或Φ4?!鳓?、△Φ4分別等于:△Φ3=(1-ρ)Φ5、△Φ4=(1-ρ)Φ6。

此時(shí),霧度儀實(shí)際測(cè)量的不再是Φ1、Φ2、Φ3、Φ4,而是Φ1、Φ2、Φ'3、Φ'4分別等于:Φ'3=Φ3+△Φ3、Φ'4=Φ4+△Φ4。

將△Φ3=(1-ρ)Φ5、△Φ4=(1-ρ)Φ6兩個(gè)公式分別代入Φ'3=Φ3+△Φ3、Φ'4=Φ4+△Φ4中,就有:Φ'3=Φ3+(1-ρ)Φ5、Φ'4=Φ4+(1-ρ)Φ6。

此時(shí),霧度儀所顯示的不是被測(cè)試樣的真實(shí)霧度值H,而是被測(cè)試樣的實(shí)測(cè)霧度值H'。值H'可以該式計(jì)算得到:H'=Φ'4/Φ2-Φ'3/Φ1。將Φ'3、Φ'4計(jì)算公式代入其中,得到H'=[Φ4+((1-ρ)Φ6)]/Φ2-[Φ3+((1-ρ)Φ5)]/Φ1。

再將Φ1=Φ3+Φ5和Φ2=Φ4+Φ6兩式代入H'=[Φ4+((1-ρ)Φ6)]/Φ2-[Φ3+((1-ρ)Φ5)]/Φ1中,并簡(jiǎn)化得到:H'=ρ(Φ4/Φ2-Φ3/Φ1)。將H=Φ4/Φ2-Φ3/Φ1代入H'=ρ(Φ4/Φ2-Φ3/Φ1)中,得到H=H'/ρ。

由以上的計(jì)算公式可以看出,被測(cè)試樣的真實(shí)霧度值H與其實(shí)測(cè)霧度值H'成正比,與光阱吸收比ρ成反比。在H'和H之間存在著系統(tǒng)誤差△H',△H'=H'-H。將H=H'/ρ代入△H'=H'-H,得到△H'=[(ρ-1)/ρ]?H'。該式即為根據(jù)H'和ρ計(jì)算。因ρ<1給測(cè)量結(jié)果H'帶來(lái)的系統(tǒng)誤差△H'的公式。

顯然通常將霧度儀上的光阱吸收比ρ當(dāng)作1是不嚴(yán)格的。應(yīng)該精確測(cè)定光阱吸收比ρ的準(zhǔn)確值,然后根據(jù)△H'的計(jì)算公式計(jì)算出ρ給測(cè)量結(jié)果H'帶來(lái)的系統(tǒng)誤差△H',視△H'的大小、決定是否對(duì)測(cè)量結(jié)果H'進(jìn)行修正,以保證測(cè)量結(jié)果H'的準(zhǔn)確性。


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