75°角光泽度仪的结构组成及工作原理解析

光泽度仪是测量物体表面镜面反射光泽度大小的光学仪器，根据其光源接收器角度的不同，可以分为不同的测量角度，常见的有20°、45°、60°、75°和85°。本文对75°角光泽度仪的结构组成及工作原理做了解析。

75°角光泽度仪的结构组成：

主要有电光系统、光学系统、光电系统、电子系统和数据处理、输出打印系统组成。

电光系统：主要有光源和相应的电源组成，电光系统对整机的稳定性有很大的影响，是仪器不稳定的重要原因之一。

光学系统：包括外光电系统（反射镜、聚光镜），光学系统外光路设计最重要的是充分利用灯源发出的光通量，尽量多的聚焦在人射狭缝上，为了消除色差，目前国内外科技工作者都采用反射镜（没有色差）效果很好。

光电系统：是将光信号变成电信号的关键部件，直接影响仪器的灵敏度和适用范围，本机用硅光电池，光电池是一种简单适用的光电转换元件，它的优点是简单、便宜，使用方便，不需要附加电源，可直接使用，它的缺点是相应时间较长，有疲劳效应和温度效应。硅光电池的最大电流比硒光电池的最大电流大100倍以上，在可见光区的灵敏度更高。各类光电池都有极限照度，若人射光过强，光电池有可能产生疲劳或损坏。

电子系统：电子系统主要有放大器、AD转换器等组成，其中放大器也是影响整机灵敏度、稳定性的主要部件，它又是仪器噪声的主要来源部件，直接影响光泽度的分析误差。

数据处理、输出打印系统：数据处理、输出打印系统是决定整机的自动化程度的关键部件，特别是软件部分，直接影响光泽度的质量。

75°角光泽度仪的工作原理：

光泽度是在一组几何规定条件下对材料表面反射光的能力进行评价的物理量，具有方向选择的反射性质。我们通常说的光泽指的是“镜向光泽”，所以光泽度仪有时也叫“镜向光泽度仪”。光泽与机械加工行业的“光洁度”或“粗糙度”的概念完全不同的，后者是对材料表面微小不平度的评定。用光电检测器测定与法线成一定角度75°，入射到试样表面，并从试样表面与法线成相应角度75°反射到规定孔径内的光，其结果显示在仪器上。

光泽度测量原理如上图所示，光线从光源出发，进过聚光镜和矩形孔径（矩形光源视场光阑）的几何中心。光阑用于限制灯丝，使之成为有效光源，光源通过光源物镜和矩形孔径的几何中心到达试样。轴光线与试样平面的交点称为测试面中心（不必与测试孔的几何中心重合），将一块平面镜放到试样位置，轴光线被平面镜反射并且通过接收孔的中心，光源物镜将光源孔径成像在接收孔上，将测试面中心到接收孔距离d作为确定其他尺寸的基数。关键尺寸是人射角和接收孔的位置和直径，紧靠接收孔的正透镜将试样表面成像在光电器件上，为了使经过不同路径进入接收孔的光线得到均匀接收光电器件前面应装一块毛玻璃，使试样成像在毛玻璃上，光电器件接收毛玻璃的散射光，使进入接收孔的杂射光都被内壁吸收消除，光束轴对试样的人射角为β=75°±0.1，镜面反射光束对试样的反射角通常为区β2.=B1.+0.1°即|B1.-B2.|0.1°，总之75°光泽度测定仪光学系统由光源、透镜、试样压板和光电器件组成，仪器的测量头由发射器和接受器组成，发射器由LED发光二极管和一组透镜组成，它产生一定的人射光束，接受器由透镜和光敏元件组成，用于接受从样品表面反射回来的锥体光束。

光谱条件：色温2850K±100K光源，用滤光镜校正光电器件的光谱特性，两者组合的光谱特性应符合C正E光谱的光效率函数。

镜向光泽度是对镜向光泽的相对测量。参照标准是以折射率np=1.567玻璃，假设其平面在得到理想抛光的状态下，有该平面对自然光束进行镜向反射，并定义此时的光泽度值为100.0光泽单位。镜向光泽板用于鉴定光泽度计，光泽度按光泽度值又分高、中、低三种，高光泽板由黑色光学玻璃或其他材料制成。中光泽板和低光泽板由涂釉陶瓷或黑色光学玻璃磨砂制成。光泽度仪利用光反射原理对样品的光泽度测量。即：在规定人射角和规定光束的条件下照射样品，得到镜向反射角方向的光束。

光泽是物体表面定向选择反射的性质，体现在表面上星现不同的亮斑或形成重叠与表面的物体的像。光泽度是物体受光照射时表面对光的反射能力，通常以试样在镜面（正反射）方向的相对于标准表面的反射率乘以100来表示，即G=100R/Ro。

公式中的R一试样表面的反射率，Ro一标准板的反射率。以抛光完善的黑玻璃作为参照板，其纳D射线的折射率为1.568，对于每一个几何光学条件的镜向光泽度定标为105光泽度单位。用于测量塑料、陶瓷、油圈、石材、纸张和金属、医疗等平面制品的表面光泽度。

75°光泽度测定法主要适用与涂布纸、纸板，也可用于未涂布及纸板或低印刷光泽度的纸与纸板印样，试样的颜色和漫反射比的差别对测定光泽度影响不大。