[发明专利]一种测量低折射率玻璃微珠折射率的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量低折射率玻璃微珠折射率的装置及方法，属于测量技术领域。

背景技术

玻璃微珠广泛应用于公路、铁路、港口、海洋运输、矿山、坑道、消防、城建等领域内作为各种标志、警示牌、车辆牌照、救生用品等；随着我国公路建设的快速发展，与道路逆反射材料配合使用的玻璃微珠的用量迅速增加。在广告标识、反光膜、反光油墨、反光标线、反光布、反光革、反光织带、反光安全性丝织物等交通安全产品和设施中正发挥着越来越重要的作用。

玻璃微珠是一种硅酸盐材料，具有良好的化学稳定性、机械强度和电绝缘性，其独特的特性是对光具有回归反射特性。利用玻璃微珠回归反射特性的材料广泛应用于道路交通、广告标识中，玻璃微珠有实心、空心、多孔玻璃微珠之分，实心微珠的直径多为0.8mm-5mm，通过其对光线的回归反射特性，保证了逆反射材料类交通安全产品和设施的可见性，从而起到了保护道路使用者安全的作用；玻璃微珠的折射率将直接影响到反光设施的回归反射性能，是玻璃微珠的重要参数。

道路逆反射材料使用的玻璃微珠有折射率低于1.7的低折射率玻璃微珠和折射率不小于1.9的高折射率玻璃微珠。低折射率的玻璃微珠主要应用在逆反射特性要求相对不高的材料，如反光标线，而高折射率玻璃微珠则应用在高回归反射特性的材料上，如反光膜中。两类玻璃微珠的制造工艺已经趋于成熟，市场上可购买到不同折射率的玻璃微珠，国内许多玻璃微珠厂生产的玻璃微珠性能非常优越，而且远销国外，在保证道路逆反射材料的可视性中发挥着重要的作用。

道路逆反射材料玻璃微珠测试技术中最为关键的项目是折射率的测试。玻璃材料折射率的直接精确测量，大都是基于棱镜的最小偏转角法或全反射临界角法进行的，被测样品必须制成一定大小的精密棱镜才能进行测量。对于不便于制作成精密棱镜的颗粒材料，浸液法是最为常用的折射率测量方法，但由于油浸法对于高折射率匹配的液体都有毒性，给测量带来很大不便。通过制作棱镜的方法测量折射率既费时又不能直接反应实际情况，由于成珠环境条件不同，实际微珠的折射率往往与用同样材料溶成块料的折射率有差异。

专利CN 2581980Y公开了一种激光照明玻璃微珠折射率测量的装置，该装置主要由He-Ne激光器、正透镜、载玻片及接收屏等组成，依据玻璃微珠在平行光照明下所产生的彩虹现象来进行折射率的测量。该装置的主要特征是采用平行激光使用长焦距正透镜使激光汇聚后直接照射到吸附在载玻片上的单个玻璃微珠整体上，并利用三维可调节支架支撑长焦距正透镜和载玻片获取玻璃微珠被照明的最佳位置。该测量装置存在的主要缺陷是：（1）由于玻璃微珠通过吸附作用吸附于载玻片上，支撑载玻片的三维可调节支架在调节过程中容易造成玻璃微珠脱落，不能进行连续多次测量，以实现统计分析；（2）激光与玻璃微珠的对准通过三维可调节支架分别调整长焦距正透镜和载玻片来实现，调整误差增加了测量误差；（3）无法保存形成的彩虹环和相关参数，不能实现测量数据的统计分析。

专利CN 102175646B公开了一种测量高折射率玻璃微珠折射率的装置及方法，该装置主要由激光器、透镜、光阑、X和Y平移结构、载玻片、玻璃微珠、接收屏、摄像头、升降旋钮、读数器、采集卡等组成，依据激光照射在高折射率玻璃微珠上产生二次彩虹图像来进行折射率的测量。该装置主要特征是测量玻璃微珠到接收屏之间的距离，采集并计算所述二次彩虹图像半径，从而计算出待测玻璃微珠二次彩虹的最小偏向角，结合该最小偏向角和玻璃微珠的内反射次数来确定玻璃微珠的折射率。该测量装置的主要缺陷是：（1）只能测量高折射率玻璃微珠；（2）摄像头的位置调节不精确，不利于光线共轴的调节。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种测量低折射率玻璃微珠折射率的装置与方法。所述装置克服了现有技术测量玻璃微珠折射率的缺陷，利用低折射率玻璃微珠在激光照明下产生的一次彩虹现象，测出多个玻璃微珠的最小偏向角后，根据相关计算公式统计得出被测低折射率玻璃微珠的折射率。