Блескметр
Блескметр ) — это прибор , (также блескомер который используется для измерения при зеркальном отражении блеска поверхности . Блеск определяется путем проецирования луча света с фиксированной интенсивностью и углом на поверхность и измерения количества отраженного света под равным, но противоположным углом.
Для измерения блеска доступен ряд различных геометрических форм, каждая из которых зависит от типа измеряемой поверхности. Для неметаллов, таких как покрытия и пластмассы, количество отраженного света увеличивается с увеличением угла освещения, поскольку некоторая часть света проникает в материал поверхности и поглощается им или диффузно рассеивается от него в зависимости от его цвета. Металлы имеют гораздо более высокое отражение и поэтому менее зависимы от угла.
Существует множество международных технических стандартов, определяющих методы использования и характеристики различных типов блескомеров, используемых при работе с различными типами материалов, включая краску, керамику, бумагу, металлы и пластмассы. Многие отрасли используют блескомеры при контроле качества для измерения блеска продукции и обеспечения единообразия производственных процессов. Автомобильная промышленность является основным пользователем блескомеров, причем их применение простирается от заводских цехов до ремонтных мастерских.
История
[ редактировать ]
Из многих международных публикаций, посвященных измерению блеска, самые ранние зарегистрированные исследования (предполагаемые и инструментальные) принадлежат Ingersoll, [1] который в 1914 году разработал средство для измерения бликов бумаги. «Глариметр» компании Ingersoll, самый ранний известный прибор, разработанный для измерения блеска, был основан на принципе поляризации света при зеркальном отражении. В приборе использовались углы падения и обзора 57,5°, а также использовался метод контрастирования для вычитания зеркальной составляющей из общего отражения с использованием поляризационного элемента. Ingersoll успешно подала заявку и запатентовала этот инструмент несколько лет спустя, в 1917 году.
В 1922 году Джонс, [2] во время изучения блеска фотобумаги с помощью гониофотометрии на основе своих исследований разработал блескомер, который обеспечивал более тесную корреляцию с рейтингами блеска, присвоенными визуальной оценкой. В блескомере Джонса использовалась геометрическая конфигурация 45°/0°/45°, при которой поверхность освещалась под углом 45°, а два угла падающего отражения измерялись и сравнивались при 0° (диффузное отражение) и 45° (диффузное плюс зеркальное отражение). Джонс был первым, кто подчеркнул важность использования гониофотометрических измерений в исследованиях блеска.
Ранняя работа Пфунда 1925 года. [3] привело к разработке «глянцевика» с переменным углом для измерения зеркального блеска, который позже был запатентован в 1932 году. Инструмент Пфунда позволял изменять угол измерения, но сохранял угол зрения равным углу освещения. Отраженный свет измеряли с помощью пирометрической лампы в качестве фотометра. «Глоссиметр» был первым, кто использовал стандарты черного стекла в качестве основы для настройки отражательной способности. Поскольку угол был переменным, этот прибор также можно было использовать для измерения блеска или зеркального блеска под углами, близкими к скольжению.
За это время растущий интерес к этой области привел к ряду аналогичных исследований, проведенных другими людьми, каждый из которых имел свой собственный метод измерения блеска, большинство из которых были опубликованы в виде технических статей в научных журналах того времени. Некоторые из них также привели к получению патентов.
В 1937 году Хантер в рамках исследовательского проекта Национального бюро стандартов США подготовил статью о методах определения блеска. В этой статье он обсудил инструменты, которые были доступны в то время (включая упомянутые ранее) для классификации шести различных типов блеска. В этой статье Хантер также подробно изложил общие требования к стандартизированному блескомеру. Стандартизацию измерения блеска провели Хантер и ASTM (Американское общество по испытаниям и материалам), которые в 1939 году разработали стандарт ASTM D523 для определения зеркального блеска. Он включал метод измерения блеска под углом зеркального блеска 60 °. Более поздние издания Стандарта (1951 г.) включали методы измерения под углом 20° (высокий глянец) и 85° (матовый или слабый глянец). ASTM имеет ряд других стандартов, связанных с глянцем, разработанных для применения в конкретных отраслях.
В лакокрасочной промышленности измерения зеркального блеска проводятся в соответствии с международным стандартом ISO 2813. Этот стандарт эквивалентен национальным стандартам ASTM D523 (США), BS 3900, часть 5 (Великобритания); DIN 67530 (Германия), NFT 30-064 (Франция), AS 1580 (Австралия), JIS Z8741 (Япония).
Строительство
[ редактировать ]Типичный блескомер состоит из фиксированного механического узла, включающего стандартизированный источник света, который проецирует параллельный луч света на измеряемую поверхность, и детектор с фильтром, расположенный для приема лучей, отраженных от поверхности. Метод ASTM утверждает, что освещение должно быть определено таким образом, чтобы комбинация источник-детектор была спектрально скорректирована для получения светоотдачи CIE, V(?), с источником света CIE SC. [4]
На рынке имеется ряд приборов, которые соответствуют вышеуказанным стандартам с точки зрения геометрии измерений. Приборы калибруются с использованием эталонных стандартов, которые обычно изготавливаются из полированного плоского черного стекла с показателем преломления 1,567 для линии Sodium D, и им присваивается значение блеска 100 для каждой геометрии. [5]
Измерение и выбор угла
[ редактировать ]
Блескметр обеспечивает количественный способ измерения интенсивности блеска, гарантируя последовательность измерений путем определения точного освещения и условий просмотра. [6] Конфигурация углов приема источника освещения и наблюдения позволяет проводить измерения в небольшом диапазоне общего угла отражения. Результаты измерений блескомера связаны с количеством отраженного света от эталона черного стекла с определенным показателем преломления. Отношение отраженного и падающего света для образца по сравнению с соотношением стандарта блеска записывают в единицах блеска (GU).
Угол измерения относится к углу между падающим светом и перпендикуляром. Три угла измерения (20°, 60° и 85°) предназначены для большинства применений промышленных покрытий. Угол выбирается в зависимости от ожидаемого диапазона блеска, как показано в следующей таблице.
| Диапазон блеска | Значение 60° | Примечания |
| Высокий глянец | >70 ГУ | Если измерение превышает 70 GU, измените испытательную установку на 20°. |
| Средний блеск | 10 – 70 ГУ | |
| Низкий блеск | <10 ГУ | Если измерение меньше 10 GU, измените испытательную установку на 85°. |
Например, если измерение, выполненное под углом 60°, превышает 70 GU, угол измерения следует изменить на 20°, чтобы оптимизировать точность измерения.На рынке доступны три типа инструментов: инструменты с одним углом 60°, комбинация 20° и 60° и один тип, сочетающий 20°, 60° и 85°.
Для других материалов используются два дополнительных угла. Угол 45° указан для измерения керамики, пленок, текстиля и анодированного алюминия, а угол 75° — для бумаги и печатных материалов.
Единицы блеска
[ редактировать ]Шкала измерения блескомера в единицах блеска (GU) представляет собой шкалу, основанную на эталоне тщательно отполированного эталонного черного стекла с определенным показателем преломления и коэффициентом зеркального отражения 100GU под указанным углом.
Этот стандарт используется для установления верхней точки калибровки, равной 100, с нижней конечной точкой, установленной на уровне 0 на идеально матовой поверхности. Этот масштаб подходит для большинства неметаллических покрытий и материалов (красок и пластиков), поскольку они обычно попадают в этот диапазон. Для других материалов с высокой отражающей способностью на вид (зеркала, плакированные/необработанные металлические детали) могут быть достигнуты более высокие значения, достигающие 2000 единиц блеска. Для прозрачных материалов эти значения также могут быть увеличены из-за многократного отражения внутри материала. Для этих приложений обычно используют процент отражения падающего света, а не единицы блеска.
Стандарты
[ редактировать ]| Стандартный | 20° | 60° | 85° | 45° | 75° |
| Высокий глянец | Средний блеск | Низкий блеск | Средний блеск | Низкий блеск | |
| Покрытия, пластмассы и сопутствующие материалы | Керамика, Полиэтиленовая пленка | Бумага | |||
| АСТМ С346 | Х | ||||
| АСТМ Д523 | Х | Х | Х | ||
| АСТМ С584 | Х | ||||
| АСТМ Д2457 | Х | Х | Х | ||
| БС3900 Д5 | Х | Х | Х | ||
| DIN 67530 | Х | Х | Х | ||
| ДИН ЭН ИСО 2813 | Х | Х | Х | ||
| В ИСО 7668 | Х | Х | Х | Х | |
| ДЖИ З 8741 | Х | Х | Х | Х | Х |
| ПИН Т480 | Х | ||||
Калибровка
[ редактировать ]Каждый блескомер настроен производителем так, чтобы он был линейным во всем диапазоне измерений путем калибровки по набору эталонных калибровочных плиток, прослеживаемых Федеральным институтом исследования материалов BAM или аналогичными организациями.
Чтобы сохранить производительность и линейность блескомера, рекомендуется использовать поверочную стандартную плитку. Этой стандартной плитке присвоены значения единиц блеска для каждого угла измерения, которые также соответствуют национальным стандартам, таким как Федеральный институт исследования материалов BAM. Прибор калибруется по этому проверочному стандарту, который обычно называют «калибровочной плиткой» или «калибровочным стандартом». Интервал проверки этой калибровки зависит от частоты использования и условий эксплуатации блескомера.
Было замечено, что стандартные калибровочные плитки, хранящиеся в оптимальных условиях, могут загрязниться и изменить блеск на несколько единиц в течение многих лет. Стандартные плитки, используемые в рабочих условиях, требуют регулярной калибровки или проверки со стороны производителя прибора или специалиста по калибровке блескомера.
Период в один год между стандартной повторной калибровкой плитки следует рассматривать как минимальный период. Если калибровочный стандарт в какой-либо момент окажется необратимо поцарапанным или поврежденным, потребуется немедленная повторная калибровка или замена, поскольку блескомер может давать неправильные показания.
Международные стандарты гласят, что калиброванным и отслеживаемым артефактом является плитка, а не блескомер. Однако производители часто рекомендуют также проверять прибор для проверки его работы на частоте, зависящей от условий эксплуатации.
Разработка
[ редактировать ]
Блескметр — полезный прибор для измерения блеска поверхности. Однако он не чувствителен к другим распространенным эффектам, ухудшающим внешний вид, таким как мутность и апельсиновая корка.
Мутность вызвана микроскопической структурой поверхности, которая слегка меняет направление отраженного света, вызывая цветение рядом с углом зеркального блеска. Поверхность имеет менее отражающий контраст и неглубокий молочный эффект.
Апельсиновая корка возникает в результате неравномерного образования крупных поверхностных структур, искажающих отраженный свет.
Две глянцевые поверхности могут быть одинаково измерены с помощью стандартного блескомера, но визуально могут сильно отличаться. Доступны инструменты для количественной оценки апельсиновой корки путем измерения четкости изображения (DOI) или качества отраженного изображения (RIQ) и дымки.
Приложения
[ редактировать ]Блескметр применяется во многих отраслях промышленности, от бумажных фабрик до автомобилестроения, и используется на каждом этапе производственного процесса, от поступления товара до окончательного контроля. Примеры включают: краски; порошковые и деревянные покрытия; добавки; чернила; пластмассы; производство автомобилей, стекла и яхт; аэрокосмическая промышленность, полированный камень и металл; бытовая электроника; и анодированные металлы.
См. также
[ редактировать ]- Карта просадки – инструмент для оценки непрозрачности и контрастности покрытий.
- Блеск краски – Глянцевость лакокрасочного покрытия.
- Визуальный вид - Как материя появляется в результате взаимодействия со светом.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ингерсолл, Л.Р. (1914) Средство измерения бликов бумаги, Electr. Мир, 63, 645–647; Ingersoll, RS Глариметр — прибор для измерения блеска бумаги, J. Opt. Соц. Являюсь. 5, 213 (1921); Электр. Мир 63645 (1914), Электр. Мир 64, 35 (1915); Статьи 27, 18 (9 февраля 1921 г.) и патент США 1225250 (8 мая 1917 г.).
- ^ Джонс, Л.А. Характеристики глянца фотобумаги, J. Opt. Соц. Являюсь. 6, 140 (1922); см. также British J. Photography, с. 216 (14 апреля 1922 г.).
- ^ Пфунд, А.Х. Физические испытания лаков, Proc. Являюсь. Соц. Материалы испытаний 25, II, 396 (1925).
- ^ Публикация CIE № 15.2, Колориметрия, Вена, 1986 г.
- ^ Отчет NPL об измерениях блеска в NPL, А. Р. Хэнсон, JAF Тейлор, М. А. Басу, DC Williams, J Zwinkels, W Czepluch, 2000 - см. стр. 38.
- ^ Хантер, Р.С. «Методы определения блеска» Исследовательский документ NBS RP 958