專利名稱：自動變光護目鏡響應(yīng)時間測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及安全防護用品響應(yīng)時間測試，具體涉及自動變光護目鏡響應(yīng)時間測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自從上世紀90年代以來歐洲和美國就防護電焊、氣焊等產(chǎn)生的弧光對人眼造成傷害 的自動變光護目鏡頒布了一系列標準(如歐洲的BSEN379-2003和美國的NSIZ87.1)， 其中最為關(guān)鍵的一項標準就是響應(yīng)時間(關(guān)斷時間和恢復時間)與遮光號的測定.這一 指標是衡量護目鏡等級和質(zhì)量的重要參數(shù)。自動變光護目鏡響應(yīng)時間測量系統(tǒng)(RTMS) 是實現(xiàn)對自動變光電焊護目鏡響應(yīng)時間和遮光號進行測試和標定的系統(tǒng)。
自動變光面罩的關(guān)鍵部分就是自動變光護目鏡，近年隨著國內(nèi)外市場的開放、擴大， 技術(shù)的進步，國內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的自動變光面罩不斷打入國際市場，取得了好的經(jīng)濟效 益。通常由于沒有符合標準的測試系統(tǒng)的檢測，生產(chǎn)廠家一般采用光度計，示波器等手 段來對自動變光護目鏡進行粗略的檢測和標定，使產(chǎn)品的出口在品級和質(zhì)量上打折扣， 影響了廠家的利益，以及國家勞保質(zhì)量檢測中心對自動變光護目鏡的質(zhì)量的鑒定的需 要，對自動變光護目鏡響應(yīng)時間測試系統(tǒng)提出了要求。目前國內(nèi)還沒有這種符合標準的 專用的檢測設(shè)備，而在國外也未見到有類似產(chǎn)品報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于瞄準國際市場，按照歐洲標準(BS EN379-2003)研制出一種自 動變光護目鏡響應(yīng)時間測量系統(tǒng)(RTMS)，即采用一定調(diào)制頻率的LED紅外光源模擬弧 光中相應(yīng)的紅外線作自動變光護目鏡的觸發(fā)源，依據(jù)自動變光面罩允許透過的綠光光譜 范圍，采用小功率(5mW)的半導體泵浦綠光激光源代替弧光(或標準A光源)作為測 試光源。采用24位的AD和可見光PIN對信號作大動態(tài)范圍的檢測和相關(guān)的數(shù)字信號處理 技術(shù)方案，既保持了RTMS體積小，成本低，節(jié)能降耗，又便于操作使用和較高的測量 精度。
本發(fā)明自動變光護目鏡響應(yīng)時間測量系統(tǒng)的技術(shù)方案通過以下方式來實現(xiàn) 自動變光護目鏡響應(yīng)時間測量系統(tǒng)，由測試光源模塊，觸發(fā)模塊，信號接收/預(yù)處理 模塊，數(shù)字信號處理\控制模塊和電源模塊構(gòu)成。其特征在于該系統(tǒng)測試光源模塊是采用 5mW低功耗半導體泵浦的532nm綠光激光器和光源驅(qū)動I帶光控的反饋控制系統(tǒng)，用 以代替2856K標準光源A或弧光中的綠光光譜；觸發(fā)模塊是由紅外LED和可調(diào)制的光 源驅(qū)動II組成，用以模擬弧光的觸發(fā)作用；信號接收/預(yù)處理模塊由可見光探測器PIN 和相應(yīng)的放大、濾波，A/D變換和接口電路構(gòu)成；數(shù)字信號處理\控制模塊由計算機和相 應(yīng)的測試軟件構(gòu)成；電源模塊是一個交流220V轉(zhuǎn)換到直流土5V的開關(guān)電源。 本發(fā)明的技術(shù)效果在于
1. 采用一定調(diào)制頻率的LED紅外光源模擬弧光中相應(yīng)的紅外線作自動變光護目鏡 的觸發(fā)源，采用的低功耗高亮度的半導體泵浦綠光激光源代替弧光(或2856K標 準光源A)作為測試光源，這些使得系統(tǒng)的功耗降低(<2W)，可起到節(jié)能的作用 又可使結(jié)構(gòu)變得簡單，輕便小巧(儀器尺寸(mm): 150 x 95 x 265 )和更長的使用 壽命。
2. 使用了光控反饋控制系統(tǒng)保證了測試光源的穩(wěn)定性，提高了測試精度和測量結(jié)果 穩(wěn)定性。
3. 采用立式布局結(jié)構(gòu)免除了固定被測液晶屏的夾具。
4. 填補了國內(nèi)的在自動變光護目鏡響應(yīng)時間專用測試設(shè)備的空白。
附圖1為本發(fā)明的自動變光護目鏡響應(yīng)時間測試系統(tǒng)原理圖。圖中主要結(jié)構(gòu)為測試 光源模塊(1);觸發(fā)模塊(2);信號接收\預(yù)處理模塊(3);數(shù)字信號處理/控制模塊(4);
電源模塊(5)。
附圖2為本發(fā)明的自動變光護目鏡響應(yīng)時間測試系統(tǒng)的電路圖。(a)為光源驅(qū)動I 電路；(b)為觸發(fā)模塊電路；(c)為信號接收\預(yù)處理模塊的前放、濾波電路；(d)為信 號接收\預(yù)處理模塊中的為A/D變換電路；(。為信號接收\預(yù)處理模塊中的為接口電路。
附圖3為本發(fā)明的自動變光護目鏡響應(yīng)時間測試系統(tǒng)的測試曲線圖。(a)為響應(yīng)時 間曲線；(b)為恢復時間曲線。
具體實施例方式
本發(fā)明的測試光源模塊(1)是由532nm綠光激光器和光源驅(qū)動I構(gòu)成，其中光源驅(qū) 動I如附圖2的(a)是由光控反饋系統(tǒng)和驅(qū)動電路組成。因為測試光源的穩(wěn)定性對測 試結(jié)果的精度和穩(wěn)定性影響極大，所以測試光源必須有光控系統(tǒng)，當光源功率波動時， 光控系統(tǒng)給光源驅(qū)動電路提供一負反饋信號抑制光源的變化，達到穩(wěn)定光源的目的；
觸發(fā)模塊(2)由780nmLED和光源驅(qū)動II構(gòu)成，其中光源驅(qū)動II如附圖2的(b) 是由LED驅(qū)動電路組成，當有觸發(fā)信號時LED產(chǎn)生一定頻率(《15kHz)的調(diào)制紅外光， 以觸發(fā)待測護目鏡的紅外探測器使液晶屏透過率發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
信號接收\預(yù)處理模塊(3)是由PIN探測器、前放、主放、低通濾波，A/D變換和 接口電路構(gòu)成，分別如附圖2的(c)， (d)， (e)圖。其中PIN將接收到的光信號轉(zhuǎn)變 為電信號，通過前放把這一弱信號進行放大，再由低通濾波器去掉高頻噪聲和進一步放 大所需信號，然后通過A/D變換將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，由單片機、存儲器等構(gòu)成的 接口電路將數(shù)字信號進行采集、緩存最后送入計算機進行處理。
數(shù)字信號處理/控制模塊(4)是由計算機和相應(yīng)軟件構(gòu)成，用以對系統(tǒng)的控制、數(shù) 據(jù)的處理、分析計算、保存和輸出；
電源模塊(5)是一個將220V交流電轉(zhuǎn)換成土5V直流的開關(guān)電源。
創(chuàng)新之處首先在于采用一定調(diào)制頻率的LED紅外光源模擬弧光中相應(yīng)的紅外線作自 動變光護目鏡的觸發(fā)源，可避免電子快門的結(jié)構(gòu)復雜，體積相對龐大和使用不方便，又 可靈活改變調(diào)制頻率以實現(xiàn)對自動變光護目鏡的觸發(fā)頻響范圍進行分析；其二，依據(jù)自 動變光面罩允許透過的綠光光譜范圍，采用的半導體泵浦綠光532nm激光源代替弧光或 2856K標準光源A作為測試光源，使得系統(tǒng)的功耗降低，可起到節(jié)能的作用又可使結(jié)構(gòu) 變得簡單和輕便和延長使用壽命，使用反饋控制系統(tǒng)保證了測試光源的穩(wěn)定性，提高了 測試精度和測量結(jié)果穩(wěn)定性。其三，編制的具有系統(tǒng)控制，數(shù)據(jù)處理、依據(jù)歐洲標準BS EN379-2003的計算、保存、顯示，測試報告的輸出和測試曲線分析功能的測試軟件；其 四，響應(yīng)時間測試系統(tǒng)方案本系統(tǒng)采用一定頻率調(diào)制的紅外發(fā)光二極管LED作為激勵 信號來觸發(fā)自動變光護目鏡亮/暗態(tài)的的翻轉(zhuǎn)，利用帶光控的反饋控制系統(tǒng)來穩(wěn)定光源功 率的綠光半導體激光代替弧光或標準光源A作為測試光源，由計算機控制紅外LED發(fā)出 觸發(fā)信號使自動變光護目鏡發(fā)生翻轉(zhuǎn)，利用探測器記錄這一過程透過護目鏡的光強，采 用歐洲標準BS EN379-2003來檢測響應(yīng)時間，即關(guān)斷/恢復時間。
當儀器開始測試工作時，計算機發(fā)出測試指令使系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的程序運行 保持測試光源接通，同時信號接收/預(yù)處理模塊開始采集從護目鏡(待測液晶屏)透 過的光強信息開始是亮態(tài)光強信息， 一定時間后，觸發(fā)模塊工作，LED發(fā)出一定調(diào)制 頻率和強度的紅外(約780nm)光到達待測液晶屏的紅外探測器來觸發(fā)屏的翻轉(zhuǎn)(由亮態(tài) 變?yōu)榘祽B(tài))，這時記錄的是亮暗態(tài)轉(zhuǎn)換和暗態(tài)透過率信息，再過一段時間后，觸發(fā)模塊 停止工作，待測液晶屏由暗態(tài)恢復到亮態(tài)，此時記錄下的是液晶屏恢復段通過率信息， 整過采集過程約持續(xù)約l秒鐘時間。然后將采集到的待測屏由亮暗態(tài)轉(zhuǎn)換時的透光信息 傳回計算機，由數(shù)字信號處理模塊進行分析處理，并按式(1)、 (2)計算出響應(yīng)時間恢
復時間:
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其中響應(yīng)時間ts (關(guān)斷時間)、恢復時間tr; 1=0是產(chǎn)生弧光的時刻(對應(yīng)于觸發(fā)模 塊觸發(fā)待測液晶屏的時刻)；^是亮態(tài)透過率；t-t(T(t"3T2)是透過率降為最暗透過率"2) 3倍時的時刻；T(t)是弧光觸發(fā)后的透過率；to是觸發(fā)模塊中斷觸發(fā)液晶屏開始有暗態(tài)向 亮態(tài)恢復的時刻；t,是液晶屏完全恢復時的時刻，其測試曲線如附圖3:
本發(fā)明是一種專用測試設(shè)備，適用于電焊，氣焊等弧光環(huán)境中保護人眼免遭強光輻 射的自動變光護目鏡響應(yīng)時間的測試和分析。
權(quán)利要求
1. 一種自動變光護目鏡響應(yīng)時間測量系統(tǒng)，由測試光源模塊(1)，觸發(fā)模塊(2)，信號接收/預(yù)處理模塊(3)，數(shù)字信號處理\控制模塊(4)和電源模塊(5)構(gòu)成；其特征在于該系統(tǒng)測試光源模塊(1)是采用5mW低功耗半導體泵浦的532nm綠光激光器和光源驅(qū)動I帶光控的反饋控制系統(tǒng)，用以代替2856K標準光源A或弧光中的綠光光譜；觸發(fā)模塊是由紅外LED和可調(diào)制的光源驅(qū)動II組成；信號接收/預(yù)處理模塊由可見光探測器PIN和相應(yīng)的放大、濾波，A/D變換和接口電路構(gòu)成；數(shù)字信號處理\控制模塊由計算機和相應(yīng)的測試軟件構(gòu)成；電源模塊是一個交流220V轉(zhuǎn)換到直流±5V的開關(guān)電源。
全文摘要
本發(fā)明為一種自動變光護目鏡響應(yīng)時間測量系統(tǒng)，具體涉及利用激光、調(diào)制的紅外光、電子技術(shù)和計算機技術(shù)的自動變光護目鏡響應(yīng)時間測試系統(tǒng)。它由測試光源，觸發(fā)，信號接收/預(yù)處理，數(shù)字信號處理\控制和電源模塊組成。其特征在于利用計算機通過紅外觸發(fā)光源控制被測護目鏡的液晶屏的亮暗態(tài)的轉(zhuǎn)換，同時檢測出護目鏡的透過率的變化，以此分析出自動變光護目鏡的響應(yīng)時間或關(guān)斷和恢復時間。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、輕便，節(jié)能降耗，使用方便，按歐洲標準BS EN379-2003適用于電焊，氣焊，弧光環(huán)境中防護人眼受到輻射影響的自動變光護目鏡響應(yīng)時間測試。
文檔編號G01M11/00GK101206156SQ20071017846
公開日2008年6月25日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者雷 付, 孟彥彬, 鄒正峰, 陳淑芬 申請人:北京理工大學