玻璃微珠原向反射屏发散特性研究
(重要)高折射率玻璃微珠的研究和应用
根据干福熹的理论研究和各种氧化物在玻璃中 的作用，确定玻璃组成如表１所示。
率较高，能适当提高玻璃的耐碱性，但ＺｎＯ含量过
表１玻璃化学组成
Ｗ／％
注：玻璃折尉翠是用Ｖ－棱镜测量的ｏ １．２玻璃性能分析
在试验中，ＢａＯ由碳酸钡和硝酸钡引入，除 ＺｒＯ：外，其余氧化物均由工业原料引入。将各种原 料按照设计的玻璃组成，准确称量搅拌均匀后，置于 白金坩埚中熔化４０ ｍｉｎ，倒人模具中成形。 １．２．１玻璃折射率的影响因素
图３玻璃微珠回归反射图
当人射角Ｃ≠Ｏ时，发生回归反射条件可根据 折射定理：
，ｚ。ｓｉｎ Ｃ＝ｎｓｉｎ ｂ，由于，ｌ。＝１，所以ｓｉｎ Ｃ＝ ｎｓｉｎ ｂ。由光学理论得出Ｃ＝２ｂ，所以玻璃微珠折射 率丸＝２ｃｏｓ ｂ。从光学原理中我们知道，Ｃ≤９０。。也 就是６≤４５４。因而只有当ｎ≥√２时，玻璃微珠才会 发生回归反射现象，但这时由于反射光线不能集中 在一个小的角锥内，玻璃微珠的回归反射现象不太 明显。而靠近光轴的光束经折射率蹿≥√２的玻璃微 珠折射后随折射率不同而有３种聚焦情况：
】２４
万方数据
是通过加热后，它从四面体转变成八面体，引起玻璃
的快速析晶。
高折射率玻璃都有一个很大的析晶温度范围，
析晶温度在７００～１ １５０℃，随着温度的不同，玻璃
的析晶速度也有很大的区别。在７００℃时加热数
１０ ｍｉｎ后，玻璃才开始析晶，在９００～１ ０００℃时，玻
璃经过很短的加热后，就已经全部变成晶体。所以
收集器中，气体和玻璃颗粒分离。成珠工艺如图１
所示。
ｇＨＳ
图１成珠工艺
建材世界
２００９年第３０卷第２期
１．４试验结果 我们在试验中通过对加料方式、烧嘴的燃烧状
玻璃微珠表面包膜及其反射隔热性能研究
玻璃微珠表面包膜及其反射隔热性能研究
于明涛;万隆;刘小磐
【期刊名称】《表面技术》
【年(卷),期】2007(36)6
【摘要】通过液相法制备二氧化钛镀液,并采用浸镀的手段对粒度为200目的微珠进行表面镀膜,制备出表面高折射率的改性玻璃微珠,并通过扫描电镜和X射线衍射分析仪对镀膜后玻璃微珠的表面形貌和结构进行了观察和表征。
将镀膜玻璃微珠用于涂料中,考察了玻璃微珠在涂料中的应用及其红外隔热效率的变化,结果表明:采用浸镀法对微珠表面镀TiO2后,可以大大提高微珠的折射效率,隔热效果比未镀前提高了4℃。
【总页数】3页(P45-47)
【关键词】玻璃微珠;表面镀膜;反光隔热
【作者】于明涛;万隆;刘小磐
【作者单位】湖南大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ153.4;TB332
【相关文献】
1.微珠掺量对热反射隔热涂料隔热性能的影响 [J], 马一平;杨帆;王翠
2.空心玻璃微珠用量对涂料反射和隔热性能的影响（英文） [J], 许家友;邹志韬;徐刚;陈利华;苗蕾
3.玻璃微珠在隔热涂料中的隔热性能研究 [J], 靳涛;刘立强;李德华
4.中空玻璃微珠表面处理对水性隔热涂料性能的影响研究 [J], 章诚;陈泽旭;周如东;吴盾;刘春林
5.高折射中空玻璃微珠在热反射涂料中的隔热性能研究 [J], 董晶亮;卢普光;丁杨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
原向反射屏剩余发散角测试
文 章 编 号 ｉ ０ ２２ ８ （ ０ １ ０ — １ ７０ ０ —０２ ２ １ ） ６１ ９—５ １
应
用
光
学
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ６ １３ ．
ＮＯＶ ２Ｏ ． １１
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｐｉｄ Ｏｐｉｓ ｏ ｒ ａ ｆＡｐ ｌ ｔｃ ｅ
原 向反 射 屏 剩 余 发 散 角测 试
章 晓 眉 ， 冬 娥 ，丁 江 霞 赵
（ 中北 大 学 电子 测 试 技 术 重 点 实 验 室 ， 器 科 学 与动 态 测 试 教 育 部 重点 实验 室 ， 仪 山西 太 原 ００ ５ ） ３ ０ １
摘 要 ： 出 了玻璃微 珠 原 向反 射 屏 的剩 余 发散 角概 念 和 测 试 方 法 ： 激 光 光 束投 射 到 原 向反 提 将
引 言
微 珠 玻璃 原 向反射 屏 是 由玻 璃微 珠 ［ 涂 敷 在 １ ］ 压 敏胶 膜 上 ， 粘 贴 到 平 板 上 构 成 。其 结 构 示 意 再
图如 图 １所示 。微 珠 玻璃 原 向反 射屏 的 主要 特 性 是 原 向反射 。如 将 其 后 表 面镀 上 铝 或 银 膜 ， 能 就
Ｓｃ ｔ ｈｌｔ ｅ ｒ ｅ １ ｃ ｏ ｓ ｄ ｉ ｈｅ ｔ ｓ ｓ０． ４７ ８ ． ｏ ｃ ｉｅ ｒ ｔ ｏｒ ｆｅ ｔ ｒ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔｗａ ４ 。
Ｋｅ ｒ ｓ ｇ ａ ｓ ｂ ａ ；Ｓ ｏ ｃ ｌ ｅ ｒ ｔ ｏ ｅ ｌ ｃ ｏ ；ｒ ｍ ａｎ ｄ ｄ ｖ ｒ ｅ ｃ ｎ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌ ｓ ｅ ｄ ｃ ｔ ｈ ｉ ｅ ｒ ｒ ｆｅ ｔ ｒ ｅ ｉ ｅ ｉ ｅ ｇ ｎ ｅ ａ ｇ ｅ ｔ
ｓｎ ａ ｒ ．Ｉ ｒ ｅ ｏ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｄ ｄ ｖ ｒ ｅ ｃ ｎ ｌ ，ａ ｐ ｏ ｒ ｍ ｏ ｏ ｒ ｓ ｏ ｄ ｉ ｇ ａ ｃ ｍｅ ａ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ａ ｃ ｌ ｔ ｈ ｅ ｉ ｅ ｉ ｅ ｇ ｎ ｅ ａ ｇ ｅ ｒ ｇ ａ ｆ ｒ ｃ ｒ ｅ ｐ ｎ — ｉ ｇ ｉ ｇ ａ ａ ｗａ ｉ ｅ ．Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｄ ｄ ｖ ｒ ｅ ｃ ｎ ｌ ｆ ｎ ｍａ ｅ ｄ ｔ ｓ ｗｒｔ ｎ ｔ ｐ ｒｍｅ ｔ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｈ ｅ ｉ ｅ ｉ ｅ ｇ ｎ ｅ ａ ｇ ｅ ｏ
玻璃微珠作用原理
玻璃微珠的主要作用原理在于其反射和折射特性。
当光线射到玻璃微珠表面时，这些微珠会将光线反射回来，从而增强了光的反射效果。
玻璃微珠的这种特性在实际应用中十分重要。
例如，在抛光过程中，玻璃微珠被混合到抛光材料中，利用其反射和折射特性，可以提高抛光效率和精度。
同时，玻璃微珠的化学稳定性和机械强度使其成为抛光研磨材料的优秀选择，不会污染加工的金属。
总的来说，玻璃微珠的作用原理基于其独特的物理和化学性质，被广泛应用于各种不同的领域。
用于高速摄影的触发信号源_杨述平
文章编号:1005-0930(2005)-01-0093-06 中图分类号:TJ 81+0.6 文献标识码:A用于高速摄影的触发信号源杨述平(中北大学,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051)摘要:触发信号源采用半导体激光器,扇形光幕和原向反射器构成,可为高速摄影系统提供启动信号,成对使用可进行运动物体速度的测量.文中对微珠玻璃原向反射器的工作原理进行了理论分析,提出了剩余发散角的概念,并对商品微珠玻璃原向反射器的反射率和剩余发散角进行了测试,为设计触发信号源的光学结构提供了依据.同时给出了利用狭缝相机拍摄到的56式7.62mm 枪弹运动姿态.实验结果表明触发信号源无框架装置有效作用区大,抗干扰能力强,不受环境照明条件的影响,具有非接触、可全天候工作、性能稳定可靠、使用灵活方便等特点.关键词:触发信号;高速摄影;激光;原向反射器高速摄影是研究高速运动过程的一种行之有效的方法,它有很高的时间分辨能力,能跟踪快速变化过程的发生和发展并记录下来.传统的胶片记录方式需要显影、定影等才能对胶片进行判读,或利用胶片扫描仪转移成数字信号后,再由计算机进行处理,这带来诸多不便,尽管如此,但鉴于其分辨率高、动态范围大,许多场合至今沿用这种传统技术.尤其是狭缝胶片摄影,特别适用于超高速运动物体的高速摄影.由于狭缝高速摄影机是等待高速运动物体飞进其视场而进行同步拍摄单幅照片的,因此何时开始拍摄显得尤为重要,也就是说,狭缝高速摄影机使用时,必须要有很好的触发信号源.目前,用于高速摄影的触发信号源已有不少产品,如美国C ordin 公司生产触发信号源系列产品;Kapt u r e G roup Inc .公司开发生产的触发控制装置系列,太原机械学院(现中北大学)于20世纪80年代末研制的激光测速靶曾作为高速阴影照相的触发信号源,中国兵器工业第203研究所用天幕靶作为狭缝高速摄影触发源.但由于激光触发源只适合于运动轨迹散布不大的场合(如太原机械学院的激光触发信号源有效区域仅为直径100mm 的圆,Kapture G r oup Inc .公司的触发源MD1606激光器发出的仅为一束激光);声触发源不能用于超音速物体的高速照相;天幕靶不能在阴天和夜间使用.因此提出了激光光幕原向反射触发信号源.1 信号源组成触发信号源由高度可调节的仪器箱和微珠玻璃原向反射器组成.装置结构如图1所第13卷1期2005年3月 应用基础与工程科学学报J OURNAL OF BAS I C SC I E NCE AND ENG I N EERI N G Vo.l 13,No .1M arch 2005收稿日期:2004-12-24;修订日期:2005-04-01作者简介:杨述平(1969—),男,副教授.DOI 牶牨牥牣牨牰牥牭牳牤j 牣issn 牣牨牥牥牭牠牥牴牫牥牣牪牥牥牭牣牥牨牣牥牨牫示,两者分离,可有较大的距离,形成的有效作用区大,使用方便灵活.仪器箱内安装有电源、半导体激光器及驱动电路、球面反射镜、光电探测器及相应的信号处理电路等.半导体激光光源经准直、扩束形成激光扇形光幕,再经距光幕一定距离(3m —5m )外的具有原向反射特性的微珠玻璃屏反射回来后经球面反射镜的汇聚由光电探测器接收.根据激光扇形光幕的大小,合理设计微珠玻璃屏的有效尺寸为0.02m ×1.5m ,设激光器距地平面的高度为1m ,距光幕的距离为3m ,则总靶区有效视场角a ≈28°,靶区有效尺寸(设为位于靶区中心的最大圆)约为1m 2.当运动物体飞越该光幕有效区域时,光电探测器把捕捉到的光信号转换成电信号,启动相应仪器,实现对运动物体的拍摄.如果用多台触发信号源组成区截装置,可以进行运动物体速度的测量.图1 装置结构示意图F ig .1 Schem ati c diag ra m o f tri gge r signa l source2 低噪声光电探测装置2.1 工作原理半导体激光器发出的单色光经透镜聚焦、柱面镜扩束后展成具有一定发散角的扇型光幕,光幕由微珠玻璃制成的原向屏反射后,再经球面反射镜的会聚到主光电探测器.为了补偿环境光的影响,利用参考探测器获取环境光信号,与主光电探测器的信号在前置放图2 触发信号源原理框图F ig .2 The princ i p l e diagra m o f tri gge r signa l source94应用基础与工程科学学报 V o.l 13大器进行差分.当运动物体穿过该光幕的有效作用区时,阻挡部分光线,等运动物体穿过后光信号又恢复正常.主光电探测器将变化的光通量转换成电流信号,经放大器放大后得到运动物体通过光幕的电压信号,该信号经过处理输出触发脉冲,启动相应相机开始工作.图2为触发信号源原理框图.2.2 低噪声光电探测器光电探测器是用来探测光辐射的器件.本装置所选用的是光敏二极管.光敏二极管作为含有待测信息的光束接收器件,要保证整个光电探测部分有足够高的响应速度和灵敏度.装置采用了差动光电接收电路[1].光电探测及信号处理电路要实现的功能是:当运动物体飞行穿过光幕有效作用区时,由光敏管将变化的光通量转变为电信号,并进一步放大到1—2V 的幅度,将该信号和一电压阈值进行比较,阈值可根据信号幅度调节.由于有用信号上总是叠加着噪声,若选用单一阈值比较器,将会在阈值附近来回翻转多次,从而产生误触发.为了抑制噪声影响,选用滞回比较器,去触发单稳态触发器产生输出标准脉冲信号作为触发信号.为了减弱或消除在发射过程中环境光对运动物体的影响,提出采用差分补偿和加遮光罩等方法进行处理[2].2.3 微珠玻璃原向反射器工作原理2.3.1 反射率 在触发信号源中采用微珠玻璃原向反射器,对其工作原理进行理论分析和特性测试显得尤为重要,以此可作为光学系统设计的依据.微珠玻璃原向反射器是由玻璃微珠涂敷在压敏胶膜上,再粘贴到平板上构成.折射单图3 微珠玻璃折射图F i g .3 Re frac tion o f re tro reflector 球面的焦距公式:f ′=n ′r n ′-n(1)式中n 为物空间折射率,由于物空间介质为空气,可近似认为是1.n ′为玻璃微珠的折射率,若能做到折射率n ′=2,则f ′=2r .由此可以得出一个很有意义的结论:如使用折射率n ′=2的玻璃制成玻璃球,则入射到该玻璃球上的平行光必然会被汇聚到球的后表面,如图3所示,而且相对玻璃球的光轴对称分布的光线图4 微珠玻璃全反射示意图F i g.4 Re fl ec tion o f retrorefl ec t o r (如图中的1和2)被球的后表面反射的光,将互相交换位置后沿原来的入射方向而返回.这样,它就具有了定向反射的特性.即当入射光为平行光束时,经球面折射后与光轴的交点即为像方焦点,正好落在微珠玻璃的后表面,当光线在微珠后表面的入射角I 大于临界角I C 时,就会发生全反射,如图4所示.临界角由下式计算:I C =arcsin 1n ′=arcsin 12=30°(2)当I >I C 的光束原向返回.当I <I C 的光束部分则透过玻璃微珠.因此,若投射到微珠玻璃的光通量为Υ0时,则原向返回的光通量为:95N o .1 杨述平:用于高速摄影的触发信号源Υ=Υ04πr 2(1-cos 2300)4πr 2=0.25Υ0(3)即理论原向反射率η(忽略界面损失)为:η=ΥΥ0=25%(4)图5 玻璃微珠原向反射膜结构示意图F ig .5 Struc t ure of re tro re fl ec t o r fil m 经测试,3M 公司8710的实际原向反射率仅为8.87%[3],其原向反射膜结构如图5所示.由此可见其反射率是比较低的(与角隅棱镜相比).2.3.2 剩余发散角 如将微珠玻璃其后表面镀上铝或银膜,就能大大提高反射率.但是从玻璃的冷加工工艺考虑,制作精度较高的玻璃球并非易事.目前微珠玻璃的生产工艺为将熔融的玻璃,喷成雾状微粒,在液态玻璃的表面张力的作用下,通过喷咀气流速度控制微粒的大小,自行凝结成为微小圆球体.这些微粒的成分和形状不一致,为此,目前仍有许多科技人员从事有关工艺研究,如美国专利6514982(2003.2.4)、6511739(2003.1.28)、6461988(2002.10.8)、6461718(2002.10.8)和6451408(2002.9.17)等报道所述,然而,这些工艺都无法使玻璃微珠的折射率精确为2.微珠玻璃的直径一般为μm 量级,实际光束投射到原向反射微珠玻璃上时,覆盖了许多微珠玻璃,由于各个微珠玻璃折射率和球形的差异,造成了实际反射光并不是从原向返回.假设投射到原向反射器的光束为高斯光束,位于该处的等相面为平面,则距光束中心为r 处的光强分布I (r )可用下式表示I (r )=I 0e-2r 2/ω2-2P πω2e -2r 2/ω2(5)式中:ω为光强降落到其峰值1/e 2的光束半径,P 为总辐射功率.因为微珠玻璃的折射率及球形的差异是由大量相互独立的随机因素的影响所组成,而每一个别的因素在总的影响中所起的作用可以看作是均匀的了,因此这类随机变量是服从正态分布的,而引起的反射后发散角也是近似服从正态分布的,所以,光束经原向反射器反射后,在距离Z处光斑图6 剩余发散角F i g .6 Rema i n diverg ence96应用基础与工程科学学报 V o.l 13图7 剩余发散角测量装置示意图F i g .7 The m easurem en t o f re m a i ned diverg ency 的光强分布也为高斯分布.为了表徵原向反射器的反射特性,可将其反射光束的1/e 2光强分布面的渐近圆锥面的锥顶角定义为剩余发散角2θ,如图6所示.剩余发散角可通过对实际反射光束光强分布的测试得到.图7为用数字C MOS 相机测量剩余发散角装置的示意图,光束通过半透射半反射分光镜投射到原向反射器,反射光束由分光镜反射投向半透明的投射屏,用C MOS 相机可获取激光光斑光强分布图,根据相机所带软件可以得到对应1/e 2峰值光强处像素的坐标,由此得出光斑直径2ω,再根据由原向反射器到投射屏的光程,由(6)式计算出剩余发散角2θ.θ=arc tan ωl =a rc tan ωa +b(6)对所采用的3M 公司8710玻璃微珠原向反射器,当l =1750mm 测得1/e 2峰值光强处的光斑直径上的像素数为425,即光斑直径为53.13mm (测量装置的比例因子为:0.125mm /pixe l ),求得剩余发散角θ=15.2m r ad .总之,原向反射器反射效率较低,且有一定的剩余发散角,尽管如此,但它具有小巧质轻、便于安装等优点,仍不失为一种价廉物美的原向反射器件.粘附在待测目标上既可获得定向反射功能,又不增加过多的负载.通过增大半导体激光器功率和光电放大器的增益,可以弥补这些不足.图8 实测7.62mm 枪弹姿态F i g.8 Po se of t he 7.62mm p ro j ec til e passing screen 3 测试结果及结论利用光电检测和信号处理电路[1],进行56式7.62mm 枪弹实弹射击实验,所用光源为20m W 、650n m 的半导体激光器,激光经柱面镜扩束成光幕,光幕厚1mm .利用狭缝相机拍摄到的弹丸飞行姿态如图8所示.(1)对所用微珠玻璃原向反射器的光学系统和设计方法进行了研究,设计出扇形光幕、分离放置原向反射器及其电路部分,组成了触发信号源;研制的激光光幕原向反射触发信号源有效作用区面积大,触发精度高,抗干扰能力强,不受环境照明条件的影响;(2)采用半导体激光器作光源、微珠玻璃作原向反射器、光敏二极管对管补偿技术组成光电前置放大器,有效地补偿环境光的影响,装置结构合理;(3)该触发源顺利地启动XF -2000单、双镜头狭缝摄影机顺利工作并成功地获取了56式7.62mm 枪弹姿态.(4)随着固体成像器件技术的日益成熟,实弹实时测试从胶片记录向电子记录转变成为可能.97N o .1 杨述平:用于高速摄影的触发信号源98应用基础与工程科学学报 V o.l13参考文献[1] 郝晓剑,周汉昌,潘德恒.分离型激光启动靶光电探测系统及信号处理电路[J].应用基础与工程科学学报,2002,10(2):206-212H ao X i ao ji an,Zhou H anchang,Pan Deh eng.A photodetet ors u s ed i n the laser screens and its signal p rocessingcircuit[J].J ournal of B asic Science and Engi n eering,2002,10(2):206-212[2] H ao Xiao j ian,Zhou Hanchang,BaiX i ng m an,et a.l Th e exp l oration for i m p rovi ng flash d ist u rbance perf or m ance of thelaser screen t arget f or p roj ectil e velocit y[C].Sh enz h en:I ST M/20034th In t ernati onal Sy m posi um on Test and M eas u re m ent,Vo.l5,3965-3968[3] 苏尚恩.激光测速靶系统优化设计[D].太原:中北大学,2005:27-29Su Shangen.Op ti m ized design on l aser screen of vel ocit y m eas u re m en t s yste m[D].Nort h Un i versity ofCh i na,Tai yuan, Shanx i,2005:27-29Trigger Si gnal Source Used i n H igh Spee d PhotographyYANG Shuping(K ey Laborat ory of In str um en tati on Science＆Dyna m icM eas u re m en t(North Univers it y of Ch i na),M i n istry of Educati on,Taiyuan030051,C hina)Abst ractTri g ger S i g na l Source co m posed o f se m iconductor laser,fan-shaped screens and r e troreflector,can prov ide slit high-speed photog raphy and dig ital high-speed ca m era w it h startup signa l and can be in pairs utilized t o m easure t h e ve locit y of m oving bodies.The ope rati n g principle of retr o r e fl e c t o r is ana l y zed and concept of re m ained divergency is pu t for w ard.The optic str uctur e is based on t h e m easure m en t of r e flectiv it y and re m ained dive r gency of retr o r e flec t o r.A pose o f the7.62mm bullet passi n g scr een is taken w it h slit h i g h-speed pho tog r aphy.The experi m ent result i n dicates tha t the fr a m e less equ i p m en t has the advan tages of l a r ge effecti v e screen area,strong anti-distur bance,noncontact,full-ti m e w orking, r e liable and fl e xib l e i n using.K eyw ords:trigge ring signal;high-speed pho t o graphy;laser diode;re troreflector。
关于玻璃微珠折射率的测试实验
关于玻璃微珠折射率的测试实验1 玻璃珠折射率跟反光強度還有回歸反射係數還有逆反射係數之間的關係關聯折射率测量光在空气中的速度与光在该材料中的速度之比率。
材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。
折射率越高，镜片越薄，即镜片中心厚度相同，相同度数同种材料，折射率高的比折射率低的镜片边缘更薄。
折射率与介质的电磁性质密切相关。
根据电磁理论，εr和μr分别为介质的相对电容率和相对磁导率。
折射率还与波长有关，称色散现象。
光由相对光密介质射向相对光疏介质。
且入射角大于临界角。
即可发生全反射2 折射率能用那種儀器直接測出來或是那種方式本实用新型涉及测量领域，具体涉及一种折射率测量仪，该折射率测量仪，包括：光源组件、装载平台、一个以上的折射光接收器、电子处理模块；所述光源组件位于所述装载平台的一侧，用于向待测物发射光；所述装载平台用于装载待测物，所述待测物用于接收所述光；所述一个以上的折射光接收器位于所述装载平台的另一侧，用于接收所述光经过待测物折射后的折射光、记录所述折射光的投射位置；所述电子处理模块用于根据投射位置计算出待测物的折射率ｎｘ。
本实用新型能够提高折射率测量仪的测量范围。
新型玻璃折射率测试仪1、一种玻璃折射率测定仪，包括平板(1)、玻璃砖(2)，其特征在于所述的平板(1)尺寸为32—8开纸大小，其上表面粘一尺寸与平板(1)相等的0.5~6mm厚的软板(3),平板(1)中间设一凹槽(4)，下面设一使平板水平放置的支撑(5)，凹槽(4)中置一上表面与平板(1)的上表面在同一水平面上的磁铁(6)，下表面粘贴一薄铁片(7)的玻璃砖(2)置于软板(3)上。
2、如权利要求1所述的玻璃折射率测定仪，其特征在于所述的平板(1)，凹槽(4)和支撑(5)是塑料材料或木材的任一种。
3、如权利要求2所述的玻璃折射率测定仪，其特征在于所述的平板(1)、凹槽(4)和支撑(5)是成型为一体的塑料制品。
4、如权利要求2所述的玻璃折射率测定仪，其特征在于所述的乎板(1)、凹槽(4)和支撑(5)均采用木材，凹槽(4)的底面是直接与凹槽(4)固定连接或者是固定连接于支撑(5)上的底板的任一种方式。
玻璃微珠反光涂布纸的初步探讨
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｒｅｆｒａｃｔｉｖｉｔｙ ｇｌａｓｓ ｍｉｃｒｏ—ｂｅａｄ ｃｏａｔｅｄ ｐａｐｅｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒａ— ｔｉｏ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍｉｃｒｏ—ｂｅａｄｓ ａｎｄ ａｄｈｅｓｉｖｅ，ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ａｄｈｅｓｉｖｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｓｅ ｃｏｌｏｒ ｏｎ ｒｅｔｒｏ—ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｅｌｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ·ｒｅｆｒａｃｔｉｖｉｔｙ ｇｌａｓｓ ｍｉｃｒｏ－ｂｅａｄ；ｒｅｔｒｏ·ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ
良好的化学稳定性、机械强度和电绝缘性。尤其当 中＜０．８ｍｍ，折射率在１．９～２．１之间时，具有回归反 射的特性。即当一束光线在一定范围内的任何角度 照射到微珠表面时，由于微珠的高折射作用而聚光 在微珠焦点的特殊反射层上，反射层将光线沿着光 源方向平行反射回去，如图１所示。
图１ 回归反射不意图 １一玻璃微珠；２一反射层；３一基材 以高折射率玻璃微珠为核心元件制成的反光 布、反光膜、反光标牌等反光材料，具有反光强度高， 无需外加电源等突出优点，广泛应用于公路、港口矿 山、城建等领域的各类标牌、服装、救生用品等。但 玻璃微珠在加工纸中的应用还很少，如何以玻璃微 珠为材料，开发具有良好回归反射性能的纸，应用于 广告、城建等领域，尤其在晚上产生炫目的光线，起 到广告效用。在此我们对高折射率玻璃微珠反光涂 布纸Ｅ３ Ｊ进行了研究，探索了其回归反射效果及其影 响因素。
１７
射率，而其它有机颜料由于形状等原因，反射率低。
４结 论
玻璃微珠的应用研究进展
２ 玻璃微珠的应用
硬度等力学性能得到提高， 并可防止 由光和热引起的 玻璃微珠作为一种填料的独到之处在于它为球 材料老化。 随着玻璃微珠含量的增加 ， 材料的马丁耐 形且表面光滑 ，它们像轴承一样互相之间能够滚动， 热温度提高。 玻璃微珠橡胶是一种 良好的高压、 宽频 具有很好的 自由流动． 。 陛 而空心玻璃微珠具有一些不 带吸声材料 ， 用它构成的靶体有许多实用优点： 易于 寻常的特性 ，从不同的角度自然地改善 了树脂的性 制零浮力靶体 ， 因而适合制作拖曳靶 ； 良好的柔软性
Ｋｅ ｒ ｓ ｇ ａ ｓｂ ａ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌ ｓ ｅ ｄ；ａ ｐ ｉａｉｎ；ａ ｖ ｎ ｅ ｐ ｌｃ ｔｏ ｄ ａ ｃ
玻璃微珠是直径在数微米至数毫米粒径范围内的
玻璃（ 或陶瓷） 球体，有实心、空心、多孔玻璃微珠之
分… ，具有光学性能好、球形透镜特性 、抗冲击 眭能 强、滚动性好、导热系数低、质轻等特点，已广泛用 于城市交通标志、汽车牌号、回射幕布、喷吹技术、
维普资讯
度、 低渗透性及结合力强的水泥。 最常见的制得轻质 进行偶联处理 ，在空心微球表面进行化学镀镍改性 注浆水泥的方法是提高水的含量或者是加入吸水性强 后 ，用在医学免疫检测技术上前景看好。
点，这也是玻璃微珠较有前途的应用之一【。目前 ， ７ 】 种复合材料的主要特点是密度低 ，是一种机械性 能 Ｌ Ｄ隔垫材料经常使用的是各种有机粒子，也有采 Ｃ 广 ，集减振、绝缘、防火于一体的多功能合成材料。 用磨碎光纤的 ，这些材料均存在着不同程度的缺点。 目 前主要应用于飞机、宇宙飞船和船舶的制造领域。 玻璃微珠有足够的抗压、 耐热、 抗腐蚀以及优 良的电 在所有这些应用当中， 都不希望材料具有吸湿性。 在 绝缘性， 且对显示器基体的粘度和流动性以及液晶高 合成泡沫中加入空心微珠不但具有多孔结构 ， 而且由 分子的扭 曲和超扭 曲行为影响很小。其次， 玻璃微珠 于微珠的闭孔结构 ， 使芯材具有低的吸湿性和高的抗 的各向同性无择优取向， 又与热塑性、 热固性高聚物
高折射率玻璃微珠色散特性及影响
次彩虹法 便 ［３－４］ 是 一 种 基 于 艾 里 理 论 能 快 速 有 效 测
出微珠折射率的方 法，甚 至 在 测 量 折 射 率 渐 变 的 对
象时，彩虹法也是一种有效的方法［５］．但是由于 色 散
效 应 的 存 在 ，当 入 射 光 的 波 长 不 同 时 ，测 得 的 相 应 折
射率值也会发生变 化，而 对 高 折 射 率 玻 璃 微 珠 的 折
６２
光 子 学 报
４１ 卷
射角ｒ 的光线在折射率为ｎ 的玻璃微珠内经过ｋ 次
反 射 后 ，偏 向 角θ 可 以 表 示 为
θ＝ｋπ＋２ｉ－２ｒ（ｋ＋１）
（１）
几 何 最 小 偏 向 角θｍｉｎ可 以 表 示 为 ［７］
槡 θｍｉｎ＝ｋπ＋２ａｒｃｃｏｓ ｋｎ２２＋－２１ｋ－２（ｋ＋１）·
（ 槡 ） ｓｉｎ
回 归 反 射 光 线 的 能 量 主 要 集 中 在 ５°范 围 内 ．
关 键 词 ：玻 璃 微 珠 ；二 次 彩 虹 ；色 散 ；回 归 反 射
中 图 分 类 号 ：Ｏ４３６．３；ＴＱ１７１．７９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００４－４２１３（２０１２）０１－００６１－６
图 ３ 折 射 率 １．９３ 和 折 射 率 ２．２ 玻 璃 微 珠 二 次 彩 虹 图 Ｆｉｇ．３ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｒａｉｎｂｏｗ ｆｒｉｎｇｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ａ ｇｌａｓｓ ｂｅａｄ
ｗｉｔｈ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｉｃｅｓ １．９３ａｎｄ ２．２
１期
吕 虎 ，等 ：高 折 射 率 玻 璃 微 珠 色 散 特 性 及 影 响
璃微珠 折 射 率 ）．对 于 均 匀 球 形 粒 子，最 小 偏 向 角
透镜及玻璃微珠组合型溯源反射器[发明专利]
![透镜及玻璃微珠组合型溯源反射器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8bc96f6f84868762cbaed59d.png)
专利名称：透镜及玻璃微珠组合型溯源反射器专利类型：发明专利
发明人：江荣熙,郝沛明,陶守墨,李纯仁,唐燕朝申请号：CN89107417.1
申请日：19890919
公开号：CN1050445A
公开日：
19910403
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明是一种由透镜阵列和玻璃球珠组合而成 的溯源反射器。
这种组合型反射器的后向反射可以 集中在一个小的反射立体锥角内。
本发明突出的优 点是适用于对溯源反射光强要求高的应用场合，从而 使交通路标，摩托车、自行车尾灯，工业自动化控制用 的红外开关，光学报警以及军事光学有了更新更理想 的反射器。
申请人：中国科学院安徽光学精密机械研究所
地址：安徽省合肥市25号信箱
国籍：CN
代理机构：中国科学院合肥专利事务所
代理人：周国城
更多信息请下载全文后查看。
玻璃微珠 氧化钛 氧化锌 反光
玻璃微珠、氧化钛和氧化锌在反光中的应用1. 引言玻璃微珠、氧化钛和氧化锌是一些常见的材料，它们在反光领域有着广泛的应用。
本文将介绍这些材料的特性和制备方法，并探讨它们在反光中的应用。
2. 玻璃微珠2.1 特性玻璃微珠是一种微小的颗粒状材料，通常由玻璃制成。
它们具有以下特性：•高度反光：玻璃微珠的表面光滑，能够有效地反射光线，使其具有较高的反光性能。
•均匀分布：玻璃微珠的粒径大小一般在几微米到几十微米之间，呈现出均匀分布的特点。
•耐候性：玻璃微珠具有较好的耐候性，能够在不同环境条件下保持其反光性能。
2.2 制备方法玻璃微珠的制备通常有两种方法：水平炉法和喷射法。
•水平炉法：通过在高温下将玻璃材料均匀地流过一个水平炉，然后迅速冷却，形成微小的玻璃颗粒。
•喷射法：将玻璃材料加热至熔融状态，然后通过喷射装置将熔融玻璃颗粒喷射到空气中，使其迅速冷却并形成微珠。
2.3 应用玻璃微珠在反光领域有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：•交通标志：玻璃微珠可以添加到交通标志的涂料中，增加标志的反光性能，提高夜间可视性。
•道路标线：玻璃微珠可以添加到道路标线的涂料中，使标线在夜间反光，提高驾驶员的安全性。
•服装饰品：玻璃微珠可以用于制作反光服装饰品，增加其在夜间的可见性。
3. 氧化钛3.1 特性氧化钛是一种常见的无机化合物，具有以下特性：•高折射率：氧化钛具有较高的折射率，能够有效地反射光线。
•耐候性：氧化钛表面可以形成一层稳定的氧化膜，具有良好的耐候性。
•光催化性能：氧化钛对紫外光具有一定的光催化活性，可用于环境净化等领域。
3.2 制备方法氧化钛的制备方法有多种，常见的有溶胶-凝胶法和水热法。
•溶胶-凝胶法：通过将钛酸酯等钛源与溶剂混合，形成溶胶，然后通过加热和蒸发溶剂的方法得到凝胶，最后经过煅烧得到氧化钛材料。
•水热法：将钛源与反应溶液混合，加热至高温高压条件下反应一段时间，最后通过过滤和干燥得到氧化钛粉末。
原向反射屏剩余发散角测试
原向反射屏剩余发散角测试章晓眉;赵冬娥;丁江霞【摘要】提出了玻璃微珠原向反射屏的剩余发散角概念和测试方法:将激光光束投射到原向反射屏,其反射回的激光光束成像到硫酸纸(接收屏)上.利用相机拍摄不同距离下原向反射屏的成像光斑,得到光斑的图像数据；并处理相应图像数据,计算出剩余发散角.通过实验测得所用的玻璃微珠原向反射屏的剩余发散角为0.447 8°.%This paper proposed the concept of the remained divergence angle of Scotchlite retro-reflector, and designed the testing system. The laser beam was transmitted to the Scotchlite retroreflector, the reflected laser beam was imaged on the sulfuric acid paper (equivalent to receiving screen), and the image data of the laser spots at different distances were captured by u-sing a camera. In order to calculate the remained divergence angle, a program for corresponding image data was written. Experiment results showed that the remained divergence angle of Scotchlite retroreflector used in the test was 0. 447 8°.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2011(032)006【总页数】5页(P1197-1201)【关键词】玻璃微珠;原向反射屏;剩余发散角【作者】章晓眉;赵冬娥;丁江霞【作者单位】中北大学电于测试技术重点实验室,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学电于测试技术重点实验室,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学电于测试技术重点实验室,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TN29引言微珠玻璃原向反射屏是由玻璃微珠［1］涂敷在压敏胶膜上，再粘贴到平板上构成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
14传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies)2019年第38卷第3期DOI ：10.13873/J. 1000-9787 (2019) 03-0014-03玻璃微珠原向反射屏发散特性研究**收稿日期：2018-12-06*基金项目：国家“十三五”装备预研领域基金资助项目(61404150304 )；国家“十三五”国防技术基础科研资助项目(JSJL2016208B006)李浩楠'，赵冬娥'，范小伊2(1.中北大学电子测试技术国家重点实验室信息与通信工程学院，山西太原030051:2中国兵工学会，北京100089)摘要：为了测试玻璃微珠原向反射屏发散特性，建立数学模型得到发散角计算表达式,并使用ZEMAX进行光学仿真，并搭建系统测试。
使用互补金属氧化物半导体(CMOS)相机拍摄点激光照射在40cm 处激光光斑与经原向反射屏反射后20cm 处发散光斑尺寸,处理两个光斑图像并根据数学模型计算得到原向反射屏的发散角，其发散角为0.598%实验结果证明：该方法合理有效，对原向反射屏的特性研究具有一定的实用价值。
关键词：玻璃微珠原向反射屏；发散角；图像处理中图分类号：TN247文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2019)03-0014-03Study on divergence characteristics of glass microbeads fromretroreflective screen *LI Hao-nan 1 , ZHAO Dong-e 1 , FAN Xiao-yi 2(1. National Key Laboratory for Electronic Measurement Technology , School of Information and Communication Engineering ,North University of China ,Taiyuan 030051,China ； 2. China Ordnance Society ,Beijing 100089.China)Abstract : In order to test the divergence characteristics of glass bead retroreflective screen , a mathematical modelis built and simulated using ZEMAX, test system is set up. The system uses a complementary metal oxide semiconductor ( CMOS) high-speed camera to shoot the laser spot at 40 cm and the divergence spot size at 20 cmafter being reflected by the retroreflector. The two spot images are processed and the divergence angle of the retroreflector is calculated according to the mathematical model ,the divergence angle is 0. 598°. The experimental result proves that the method is reasonable and effective , and has certain practical value for the study on the characteristics of the retroreflective screen.Keywords : glass microbeads retroreflective screen ； divergence angle ； image processing0引言在光电探测领域,原向反射技术逐渐成为非接触式测 试⑴方法中的常用手段，而玻璃微珠原向反射屏②作为原向反射技术⑶的核心器件，其特性研究至关重要。
将高折 射率的玻璃微珠涂在塑胶树脂表面，可将近乎180。
的入射光线原向返回，通过测量反射光光通量变化，得到目标信息。
实验中釆用3M 公司8805玻璃微珠原向反射屏进行发散特性研究。
1玻璃微珠原向反射屏定向反射原理玻璃微珠原向反射屏是由玻璃微珠涂敷在塑胶树脂表面,再通过背胶粘贴在护纸上构成的。
玻璃微珠原向反射 屏示意图如图1所示。
当入射面积相对孔径(即所张的立体角)较小时，根据图1原向反射屏结构单球面折射率的物像公式⑷f=n'r/{n'-n}(1)式中"与"'分别为物空间折射率和玻璃微珠折射率。
由于物空间介质为空气，可近似为1 ,当=2时，可知f ="'r/(n'-l) =2r(2)由式(2)可知：当使用折射率为n'=2的玻璃球，入射 到这个玻璃球上的平行光一定会被会聚到球体的后表面。
如图2,相对于玻璃微珠光轴对称分布的光线在经过玻璃微第3期李浩楠.等:玻璃微珠原向反射屏发散特性研究15珠后表面反射后.将沿光线原来的入射方向返回'，如图中光线1,2。
在实际应用中.玻璃珠折射率与形状与理论状态会有一些误差，使得原向反射屏具有一定的发散角。
图2玻璃微珠定向反射原理2发散角计算2. 1系统原理测试玻璃微珠原向反射屏发散角，是利用互补金属氧 化 物半导｛本(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)相机构建二维测量系统®，拍摄点激光光斑与经过原向反射屏后发散光斑,再根据相应的几何关系编写mat -lab 算法计算原向反射屏发散角大小。
图3为系统原理示意图。
图3(a)中激光光束透过分光镜在CMOS 相机位置 捕捉到激光光斑，再将相机替换为原向反射屏如图3( b),用CMOS 相机拍摄经玻璃微珠原向反射屏反射后,通过分 光镜照射在相机上的发散光斑。
CMOS 相机P ]分光镜、、激光需(a)激光光斑拍摄原理图3系统原理示意2.2发散角计算由于分光镜仅改变光路，并不改变光斑大小，所以简化数学模型如图4。
原向反射屏原向反射屏,,CMOS 相机分光镜激光器(b)发散光斑拍摄原理图4原向反射屏发散角简化模型图4中,0为激光器的发散角，a 为玻璃微珠原向反射屏的发散角,y 为玻璃微珠原向反射屏与激光之间的的夹角，〃为激光器距原向反射屏的距离。
由图4可以看出：像接收面在不同位置，光斑大小由不同反射光边界决定，当像 接收面小于临界值"时，光斑大小为00',当像接受面大于"时，光斑大小为RR'。
因此，计算出临界值人至关重要。
由图4三角关系可知LP' =//tan/3(3)y =90° —a —0(4)o )+2a +2y =20 +2a +2y =180°(5)0 =180° —2a —y(6)在中SP/siny =2 厶 P /sins(7)在中sin 0 =h/SP(8)整理可得/i = [cos(3a —0) • • cos(a +0) [/cos'Q (9)当a ，8趋于0时,h=H 。
当玻璃微珠原向反射屏与像接受面距离大于其与激光器之间距离时，光斑尺寸为RR'; 反之，光斑尺寸为QQ'o 由于激光器距原向反射屏较远，可以认定00为光斑尺寸对原向反射屏发散角进行计算c 计算原理如图5。
原向反射屏做辅助线PT 垂直于原向反射屏，可得乙 QPT + 厶 TPO =a(10)乙QPT=arctan[ (QZ/ -PL)/H](11)又有内错角相等，可得r TPO =p(12)所以原向反射屏发散角为a =0 + arctan [ ( QL ‘ -PL)/H](13)式中P 为原向反射屏光斑边缘，0为像接收面上光斑边缘,H 为像接受面到原向反射屏的距离。
3仿真分析使用ZEMAX 对上述数学建模进行光学仿真，整体光学仿真模型如图6,按照上节数学分析进行搭建。
非相干辐照度■ 0.009 8■ 0.008 8朋 0.007 80.006 8 0.005 9 0.003 9 0.002 9 0.002 0鈕 0.001 0.0.0000微珠原向反射屏后激光明显发散。
X 坐标值(a)激光光斑图%坐标值(b)发散光斑图图7光学仿真光斑16传感器与微系统第38卷图8为光斑在.y 轴辐照度分布图，提取光斑尺寸，在40cm 处激光光斑直径为1. 72 cm,发散光斑直径为 3.34 mm 代入式(13)中计算得到玻璃微珠原向反射屏发JkAi L H- -5.0 -3.0 -1.0 1.0 3.0 5.0激光光斑y 轴坐标/mm(a)激光光斑散角为0.574。
£ 30.0g 20.0逬 10.0嚏 0.02盅 -5.0 -3.0 -1.0 1.0 3.0 5.0 常 激光光斑工轴坐标/mm 「30.0> 20.0氟 10.0嚴 0.020.010 &0x10 '-20.0-12.0 -4.0 4.0 12.0 20.0发散光斑x 轴坐标/mm6.0x10 14.0x10 32.0xl03l.OxlO -40.010&0x1036.0x10 '-4.0x10 1-2.0x10-3-1.0x10"-20.0-12.0 -4.0 4.0 12.0 20.0发散光斑?轴坐标/mm(b)发散光斑图8光斑在xj 轴辐照度分布4实验与结果分析实验装置的相对位置如图9所示。
激光器 分光镜相机 激光器 分光镜原向反射屏J 相机(a)激光光斑拍摄实验(b)发散光斑拍摄实验图9实验装置实物首先根据系统原理图3 ( a)调整激光器、分光镜、CMOS 相机位置如图9(a)，拍摄透过分光镜在40 cm 处激光光斑c 再根据测试原理图3( b)调整相机与玻璃微珠原向反射屏位置如图9(b),拍摄到经原向反射屏反射后的发散光斑。
实验采用氮氛点激光器，技术参数如下：波长为632. 8 nm,发散角为1 • 4 mrad ,出瞳功率为2 mW ,光束直径为0. 7 nun CMOS 高速相机选用的是BAECIS-2020FsCMOS 高速相机,具有2048 X2 048的分辨率，像素大小为6.5 pun x6.5 传感器有效面积为 13.312 mm x 13.312 mm,¢2 048 x2 048分辨率时幅率可达100帧/s,实验时，设置曝光时间0.1“,幅率为100帧/s 。