Glansmätare

Glansmätare i aktion

En glansmätare (även glansmätare ) är ett instrument som används för att mäta spegelreflektionsglans av en yta. Glans bestäms genom att projicera en ljusstråle med en fast intensitet och vinkel på en yta och mäta mängden reflekterat ljus i en lika stor men motsatt vinkel.

Det finns ett antal olika geometrier tillgängliga för glansmätning, var och en är beroende av vilken typ av yta som ska mätas. För icke-metaller som beläggningar och plaster ökar mängden reflekterat ljus med en större belysningsvinkel, eftersom en del av ljuset penetrerar ytmaterialet och absorberas in i det eller sprids diffust från det beroende på dess färg. Metaller har en mycket högre reflektion och är därför mindre vinkelberoende.

Många internationella tekniska standarder finns tillgängliga som definierar användningssätt och specifikationer för olika typer av glansmätare som används på olika typer av material inklusive färg, keramik, papper, metaller och plaster. Många industrier använder glansmätare i sin kvalitetskontroll för att mäta glansen på produkter för att säkerställa konsekvens i deras tillverkningsprocesser. Bilindustrin är en stor användare av glansmätaren, med tillämpningar som sträcker sig från fabriksgolvet till verkstaden.

Historia

Ingersoll

Av de många internationellt inspelade publikationerna som rör glansmätning tillskrivs de tidigaste registrerade studierna (uppfattade och instrumentella) Ingersoll, som 1914 utvecklade ett sätt att mäta pappers bländning. Ingersoll "Glarimeter", det tidigaste kända instrumentet utvecklat för glansmätning, baserades på principen att ljus polariseras i spegelreflektion. Instrumentet använde infalls- och betraktningsvinklar på 57,5° och använde en kontrastmetod för att subtrahera spegelkomponenten från den totala reflektionen med hjälp av ett polariserande element. Ingersoll ansökte framgångsrikt om och patenterade detta instrument några år senare 1917.

År 1922 utvecklade Jones, under sin studie av glans av fotografiska papper med hjälp av goniofotometri, en glansmätare baserad på hans forskning, som gav närmare korrelation till glansvärden som tilldelas genom visuell utvärdering. Jones glansmätare använde en geometrisk konfiguration av 45°/0°/45° där ytan belystes vid 45° och två infallande reflekterande vinklar mättes och jämfördes vid 0° (diffus reflektans) och 45° (diffus plus spegelreflektans). Jones var den första som betonade vikten av att använda goniofotometriska mätningar i studier av glans.

Tidiga arbeten 1925 av Pfund ledde till utvecklingen av en "glossimeter" med variabel vinkel för att mäta spegelblank glans som senare patenterades 1932. Pfunds instrument gjorde det möjligt att variera mätvinkeln, men bibehöll synvinkeln till vinkeln på belysning. Reflekterat ljus mättes med användning av en pyrometerlampa som fotometer. "Glossimetern" var den första som använde svarta glasstandarder som grund för reflektansinställning. Eftersom vinkeln var variabel kunde detta instrument också användas för mätning av glans eller spegelglans vid nära betesvinklar.

Pfunds glansmätare

Under denna tid resulterade ett växande intresse för detta område i ett antal liknande studier av andra individer som var och en hade sin egen metod för glansmätning, varav de flesta publicerade som tekniska artiklar i dåtidens vetenskapliga tidskrifter. Ett fåtal av dessa resulterade också i patent.

År 1937 producerade Hunter, som en del av ett forskningsprojekt för US National Bureau of Standards, ett dokument om metoderna för att bestämma glans. I denna artikel diskuterade han instrument som fanns tillgängliga vid den tiden (inklusive de som nämnts tidigare) i relation till klassificeringen av sex olika typer av glans. I detta dokument har Hunter också detaljerat de allmänna kraven för en standardiserad glansmätare. Standardisering i glansmätning leddes av Hunter och ASTM (American Society for Testing and Materials) som producerade ASTM D523 Standard testmetod för spegelblank glans 1939. Denna inkorporerade en metod för att mäta glans vid en spegelvinkel på 60°. Senare utgåvor av standarden (1951) inkluderade metoder för att mäta vid 20° (högglans) och 85° (matt, eller låg, glans). ASTM har ett antal andra glansrelaterade standarder utformade för tillämpning i specifika branscher.

Inom färgindustrin görs mätningar av spegelblank glans enligt den internationella standarden ISO 2813. Denna standard motsvarar nationella standarder ASTM D523 (USA), BS 3900, del 5 (Storbritannien); DIN 67530 (Tyskland), NFT 30-064 (Frankrike), AS 1580 (Australien), JIS Z8741 (Japan).

Konstruktion

En typisk glansmätare består av en fast mekanisk enhet som består av en standardiserad ljuskälla som projicerar en parallell stråle av ljus på testytan som ska mätas och en filtrerad detektor placerad för att ta emot strålarna som reflekteras från ytan. ASTM-metoden anger att belysningen bör definieras så att käll-detektorkombinationen korrigeras spektralt för att ge CIE-ljuseffektiviteten, V(?), med CIE-belysningskällan SC.

Ett spegelreflekterande instrument med parallellstråle

Ett antal instrument finns kommersiellt tillgängliga som överensstämmer med ovanstående standarder vad gäller deras mätgeometri. Instrumenten är kalibrerade med referensstandarder som vanligtvis är gjorda av högpolerat, plant, svart glas med ett brytningsindex på 1,567 för Natrium D-linjen, och dessa tilldelas ett glansvärde på 100 för varje geometri.

Mätning och vinkelval

Speglande och diffus reflektion

Glansmätaren ger ett kvantifierbart sätt att mäta glansintensiteten, vilket säkerställer mätningens konsistens genom att definiera de exakta belysnings- och visningsförhållandena. Konfigurationen av både belysningskällan och observationsmottagningsvinklarna tillåter mätning över ett litet område av den totala reflektionsvinkeln. Mätresultaten för en glansmätare är relaterade till mängden reflekterat ljus från en svart glasstandard med ett definierat brytningsindex. Förhållandet mellan reflekterat och infallande ljus för provet, jämfört med förhållandet för glansstandarden, registreras som glansenheter (GU).

Mätvinkel avser vinkeln mellan infallande ljus och vinkelrät. Tre mätvinklar (20°, 60° och 85°) är specificerade för att täcka de flesta industriella beläggningstillämpningar. Vinkeln väljs utifrån det förväntade glansintervallet, som visas i följande tabell.

Glans sortiment 60° värde Anteckningar
Högglans >70 GU Om mätningen överstiger 70 GU, ändra testinställningen till 20°
Medium glans 10 - 70 GU
Lågglans <10 GU Om mätningen är mindre än 10 GU, ändra testinställningen till 85°

Till exempel, om mätningen gjord vid 60° är större än 70 GU, bör mätvinkeln ändras till 20° för att optimera mätnoggrannheten. Tre typer av instrument finns tillgängliga på marknaden: 60° enkelvinkelinstrument, en kombination av 20° och 60° och en typ som kombinerar 20°, 60° och 85°.

Två ytterligare vinklar används för andra material. En vinkel på 45° är specificerad för mätning av keramik, filmer, textilier och anodiserad aluminium, medan 75° är specificerad för papper och tryckta material.

Glansenheter

Måttskalan, glansenheter (GU), för en glansmätare är en skalning baserad på en högpolerat svart referensglasstandard med ett definierat brytningsindex med en spegelreflektans på 100GU vid den specificerade vinkeln.

Denna standard används för att fastställa en övre punktkalibrering på 100 med den nedre slutpunkten fastställd till 0 på en perfekt matt yta. Denna skalning är lämplig för de flesta icke-metalliska beläggningar och material (färger och plaster) eftersom de vanligtvis faller inom detta område. För andra material, mycket reflekterande till utseendet (speglar, pläterade/råmetallkomponenter), kan högre värden uppnås upp till 2000 glansenheter. För transparenta material kan dessa värden också ökas på grund av flera reflektioner i materialet. För dessa applikationer är det vanligt att använda procentuell reflektion av infallande ljus snarare än glansenheter

Standarder

Jämförelse av standarder för glansmätning
Standard 20° 60° 85° 45° 75°
Högglans Medium glans Lågglans Medium glans Lågglans
Beläggningar, plaster och relaterade material Keramik, Plastfilm Papper
ASTM C346 X
ASTM D523 X X X
ASTM C584 X
ASTM D2457 X X X
BS3900 D5 X X X
DIN 67530 X X X
DIN EN ISO 2813 X X X
EN ISO 7668 X X X X
JI Z 8741 X X X X X
TAPPI T480 X

Kalibrering

Varje glansmätare är inställd av tillverkaren för att vara linjär genom hela sitt mätområde genom att kalibrera till en uppsättning masterkalibreringsplattor som kan spåras till BAM Federal Institute for Materials Research eller liknande organisationer.

För att bibehålla prestanda och linjäritet hos glansmätaren rekommenderas att använda en kontrollerande standardplatta. Denna standardplatta har tilldelat glansenhetsvärden för varje mätvinkel som också kan spåras till nationella standarder som BAM Federal Institute for Materials Research. Instrumentet är kalibrerat till denna kontrollstandard som vanligtvis kallas en "kalibreringsbricka" eller "kalibreringsstandard". Intervallet för att kontrollera denna kalibrering beror på användningsfrekvensen och driftsförhållandena för glansmätaren.

Man har sett att standardkalibreringsplattor som hålls under optimala förhållanden kan bli förorenade och förändras med några få glansenheter under en period av år. Standardplattor som används under arbetsförhållanden kräver regelbunden kalibrering eller kontroll av instrumenttillverkaren eller specialist för kalibrering av glansmätare.

En period på ett år mellan standardomkalibrering av plattor bör betraktas som en minimiperiod. Om en kalibreringsstandard blir permanent repad eller skadad när som helst kommer den att kräva omedelbar omkalibrering eller utbyte eftersom glansmätaren kan ge felaktiga avläsningar.

Internationella standarder säger att det är plattan som är den kalibrerade och en spårbar artefakt inte glansmätaren. Men det rekommenderas ofta av tillverkare att instrumentet också kontrolleras för att verifiera dess funktion på en frekvens som beror på driftsförhållandena.

Utveckling

Förändring i ljusreflektion på grund av mikroskopiska ytstrukturer

Glansmätaren är ett användbart instrument för att mäta glansen på en yta. Den är dock inte känslig för andra vanliga effekter som minskar utseendets kvalitet som dis och apelsinskal.

Dis orsakas av mikroskopisk ytstruktur som något ändrar riktningen för ett reflekterat ljus vilket orsakar en blomning intill den spegelformade (glans) vinkeln. Ytan har mindre reflekterande kontrast och en ytlig mjölkaktig effekt.

Apelsinskal orsakas av en ojämn ytbildning av stora ytstrukturer som förvränger det reflekterade ljuset.

Dålig reflekterande kontrast och ytlig mjölkaktig effekt

Två högblanka ytor kan mäta identiskt med en vanlig glansmätare men kan vara visuellt mycket olika. Instrument finns tillgängliga för att kvantifiera apelsinskal genom att mäta distinktheten av bild (DOI) eller reflekterad bildkvalitet (RIQ) och dis.

Ansökningar

Glansmätaren används av många industrier, från pappersbruk till bilindustrin och används i varje steg av tillverkningsprocessen från varumottagning till slutlig inspektion. Exempel inkluderar: färger; pulver och träbeläggningar; tillsatser; bläck; plast; automatisk tillverkning, glas och yachttillverkning; flyg, polerad sten och metall; hemelektronik; och anodiserade metaller.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Glossmeter&oldid=1125701317 "