CN101196469A - 基于线性渐变滤波片的纺织品光学性能测试*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于线性渐变滤波片的纺织品光学性能测试***。它由光源、平行光管、分光镜、线性渐变滤波片、光电二极管列阵探测器、信号处理电路和计算机组成。该***利用了线性渐变滤波片具有结构简单、紧凑、宽连续光谱范围、热稳定性好等优点，能够一次完成各光谱段的分光。测试结果能够有效地反映纺织品对紫外光、可见光和红外光的反射、透射以及吸收等性能。本发明主要适用于服装用纺织品、装饰用纺织品和产业用纺织品等对各类光的反射、透射和吸收等性能的测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于线性渐变滤波片的纺织品光学性能测试***。
背景技术
纺织品光学性能是纺织品性能的重要组成部分。现在基于光学原理的理化分析仪器被应用到纺织品行业来，为定性甚至定量分析纺织品对不同光谱段波长光的反射、吸收和透射特性提供了分析依据。目前常用的测试方法主要有直观法、分光光度计法、辐射强度累积法、照度计法等。以上方法对纺织品光学性能的测试存在以下不足：(1)只是对纺织品光学性能某一方面的研究，如仅对紫外光、可见光或者红外光谱的单一作用的测试和表征；或仅限于一般应用的光反射、光吸收和光透射性质的研究。而纺织品使用中是各种光谱的综合作用。因此有必要研究纺织品对全光谱段光(包括紫外光、可见光以及红外光)的吸收、透射、反射等共同作用结果，以得到正确评价。(2)测试仪器多采用商用的分光光度计或者辐射强度计，由于它们并非专为针对纺织品的性能测试而设计，所以带来诸如同一样品不同仪器测试结果的不一致、测试速度慢等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于线性渐变滤波片的纺织品光学性能测试***，采用线性渐变滤光片作为分光器件，实现纺织品光学性能的快速、多通道、宽光谱波段的测试(包括反射特性、透射特性以及吸收特性)。
本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：
光源发出包括紫外、可见和红外的宽光谱的光，经过第一平行光管后的平行光入射到分光镜后分成两路，一路反射光作为参考光入射到第一线性渐变滤光片，经第一光电二极管阵列探测器转化为电信号，接入第一信号处理电路；另一路透射光作为测量光照射到被测纺织品样品上，被测纺织品样品反射的第二光经平行光管形成反射平行光，反射平行光入射到第二线性渐变滤光片，经第二光电二极管阵列探测器转化为电信号，接入第二信号处理电路；透过被测纺织品样品的光经第三平行光管、反射镜的反射光，作为纺织品的透射平行光，纺织品的透射平行光入射到第三线性渐变滤光片，经第三光电二极管阵列探测器转化为电信号，接入第三信号处理电路；经三个信号处理电路处理和采集后，由计算机串口通信接口送入计算机进行数据处理和分析。
本发明具有的有益效果是：
本发明适用于不同类型的纺织品材料，具有适用范围广的特点，并且利用了线性渐变滤波片具有的结构简单、紧凑、宽连续光谱范围、热稳定性好等优点，以及光电二极管阵列探测器的响应度高、线性度高、分辨率高等优点，能够有效地反映纺织品对紫外光、可见光和红外光的反射、透射以及吸收等性能。本发明主要适用于服装用纺织品、装饰用纺织品和产业用纺织品等对各类光的反射、透射和吸收等性能的测试。
附图说明
图1是基于线性渐变滤波片的纺织品光学性能测试***。
图2是第一片单片机AD转换电路连接图。
图3是第二片单片机时序驱动及片选电路连接图。
图中：1.光源，2.分光镜，3.纺织品样品，4、4’、4”.平行光管，5.参考光，6.反射平行光，7.反射镜，8.透射平行光，9、9’、9”.线性渐变滤波片，10、10’、10”.光电二极管阵列探测器，11、11’、11”.信号处理电路，12.计算机。
具体实施方式
如图1所示，光源1发出包括紫外、可见和红外的宽光谱的光，经过第一平行光管4后的平行光入射到分光镜2后分成两路，一路反射光作为参考光5入射到第一线性渐变滤光片9，经第一光电二极管阵列探测器10转化为电信号，接入第一信号处理电路11；另一路透射光作为测量光照射到被测纺织品样品3上，被测纺织品样品3反射的第二光经平行光管4’形成反射平行光6，反射平行光入射到第二线性渐变滤光片9’，经第二光电二极管阵列探测器10’转化为电信号，接入第二信号处理电路11’；透过被测纺织品样品3的光经第三平行光管4”、反射镜7的反射光，作为纺织品的透射平行光8，纺织品的透射平行光8入射到第三线性渐变滤光片9”，经第三光电二极管阵列探测器10”转化为电信号，接入第三信号处理电路11”；经三个信号处理电路11、11’、11”处理和采集后，由计算机串口通信接口送入计算机12进行数据处理和分析。
如图2、图3所示，信号处理电路采用两片单片机，第一片单片机P0口分别与U3的DB0到DB11口和U4的D1到D8口连接；第一片单片机的TXD、RXD口与RS232的TXD、RXD口连接，采用串口通讯与上位机通讯；第二片单片机的P1.0接三片C9001的GAIN，选择高增益；P1.1、P1.2、P1.3分别与三片C9001的第一脚CLK1、CLK2、CLK3连接；P1.5、P1.6、P1.7分别与三片C9001的第二脚ST1、ST2、ST3连接；第一片单片机的P1.5、P1.6、P1.7分别与三片C9001的第三脚EOS1、EOS2、EOS3连接；第一片单片机的P1.4、P1.5、P1.6分别与三片C9001的第四脚TRIG1、TRIG2、TRIG3连接。U5的IN2、IN3分别与第一片单片机的P1.0、P1.1、P1.2连接；S1、S2、S3分别与三片C9001的Video1、Video2、Video3连接；D1、D2、D3与U3的10Vspn口连接。
所述的光电二极管阵列探测器采用型号为S8378；采用C9001电路驱动。
如图1所示，光源1采用氙灯，发出紫外光(200nm-400nm)/可见光(400nm-780nm)/红外光(780nm-2500nm)的连续宽光谱的光波，经过平行光管4内部的会聚和准直透镜变换为平行光，入射到分光镜2，经分光镜2分光后反射光作为参考光5、透射光作为测量光；参考光入射到线性渐变滤光片9，线性渐变滤光片可将入射的200nm-2500nm的连续光谱分光为200nm-2500nm的离散单色光后，照射到光电二极管阵列探测器10，光电二极管阵列探测器10的每一个像元与离散单色光相对应，实现200nm-2500nm离散光谱波段的光电转换，转化为参考电信号，其值计为参考光强I0 i(i＝1，2，....，n；n为光电二极管阵列探测器的像元数)；测量光照射到被测纺织品样品3上，由被测纺织品样品反射的光经平行光管4’形成反射平行光6，反射平行光入射到同类型的线性渐变滤光片9’，经同类型的光电二极管阵列探测10’转化为对应200nm-2500nm离散光谱波段反射电信号，其值计为反射光强IR i(i＝1，2，....，n；n为光电二极管阵列探测器的像元数)，透过被测纺织品样品的光经平行光管4”、反射镜7形成透射平行光8，透射平行光入射到同类型的线性渐变滤光片9”，经同类型的光电二极管阵列探测器10”转化为对应200nm-2500nm离散光谱波段透射电信号，其值计为参考光强IT i(i＝1，2，....，n；n为光电二极管阵列探测器的像元数)；上述三路电信号经各自的信号处理电路11、11’、11”进行数据处理，由ADG211选通一片C900 1工作，其数据经AD574进行数模转换后，经计算机串口通信接口送入计算机12，三片C9001依次完成工作见图2、图3所示，最终数据按以下公式进行数据处理：
被测纺织品样品的反射率：
被测纺织品样品的透射率：
被测纺织品样品的吸收率：αi＝1-ρi-τi
式中：i＝1，2，....，n；n为光电二极管阵列探测器的像元数。用标准光源代替上述氙灯光源进行***标定，可得每一像元对应的单波长的光强值。以波长为横坐标，分别以上述被测纺织品样品的反射率、透射率和吸收率为纵坐标，可绘制出被测纺织品样品的反射率、透射率和吸收率的光谱特性曲线。至此完成了被测纺织品的反射、透射和吸收等性能的测试。
Claims (3)
1.一种基于线性渐变滤波片的纺织品光学性能测试***，其特征在于：光源(1)发出包括紫外、可见和红外的宽光谱的光，经过第一平行光管(4)后的平行光入射到分光镜(2)后分成两路，一路反射光作为参考光(5)入射到第一线性渐变滤光片(9)，经第一光电二极管阵列探测器(10)转化为电信号，接入第一信号处理电路(11)；另一路透射光作为测量光照射到被测纺织品样品(3)上，被测纺织品样品(3)反射的第二光经平行光管(4’)形成反射平行光(6)，反射平行光入射到第二线性渐变滤光片(9’)，经第二光电二极管阵列探测器(10’)转化为电信号，接入第二信号处理电路(11’)；透过被测纺织品样品(3)的光经第三平行光管(4”)、反射镜(7)的反射光，作为纺织品的透射平行光(8)，纺织品的透射平行光(8)入射到第三线性渐变滤光片(9”)，经第三光电二极管阵列探测器(10”)转化为电信号，接入第三信号处理电路(11”)；经三个信号处理电路(11、11’、11”)处理和采集后，由计算机串口通信接口送入计算机(12)进行数据处理和分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于线性渐变滤波片的纺织品光学性能测试***，其特征在于：所述的信号处理电路采用两片单片机，第一片单片机P0口分别与U3的DB0到DB11口和U4的D1到D8口连接；第一片单片机的TXD、RXD口与RS232的TXD、RXD口连接；第二片单片机的P1.0接三片C9001的GAIN，选择高增益；P1.1、P1.2、P1.3分别与三片C9001的第一脚CLK1、CLK2、CLK3连接；P1.5、P1.6、P1.7分别与三片C9001的第二脚ST1、ST2、ST3连接；第一片单片机的P1.5、P1.6、P1.7分别与三片C9001的第三脚EOS1、EOS2、EOS3连接；第一片单片机的P1.4、P1.5、P1.6分别与三片C9001的第四脚TRIG1、TRIG2、TRIG3连接。U5的IN2、IN3分别与第一片单片机的P1.0、P1.1、P1.2连接；S1、S2、S3分别与三片C9001的Video1、Video2、Video3连接；D1、D2、D3与U3的10Vspn口连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于线性渐变滤波片的纺织品光学性能测试***，其特征在于：所述的光电二极管阵列探测器采用型号为S8378；采用C9001电路驱动。
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