Исследование характеристик оптического обнаружения и применения многостандартного совместимого измерителя мутности

Резюме

Дымка — ключевой показатель для оценки оптической однородности прозрачных и полупрозрачных материалов. Как специальное измерительное устройство, мутномер широко используется в контроле качества и исследованиях и разработках материалов для пластмасс, пленок, стекла, панелей дисплеев и других отраслей промышленности. Традиционные мутномеры, как правило, имеют такие недостатки, как ограниченное количество поддерживаемых стандартов, малое количество типов источников света, длительное время предварительного нагрева, низкая скорость измерения и недостаточная точность. LISUN В данной работе в качестве объекта исследования выбран измеритель мутности/турбидиметр HM-120. В статье систематически рассматриваются основные характеристики этого измерителя мутности, включая совместимость с различными стандартами испытаний ASTM, ISO, JIS и национальными стандартами, одновременное измерение с использованием трех источников света, быстрое обнаружение без предварительного нагрева и высокоточное многократное измерение. Проводится сравнение различий в параметрах с другими приборами. HM-100 В ходе исследования был проведен анализ мутности измерителя той же серии, а также изучена структура его оптического тракта, аппаратная конфигурация и сценарии практического промышленного применения. Тесты показали, что мутномер HM-120 не требует предварительного нагрева и выполняет одно измерение всего за 1.5 секунды. Он может синхронно выдавать данные о мутности и общем пропускании света при использовании трех стандартных источников света CIE-A, CIE-C и CIE-D65 с повторяемостью ≤0.05%, что соответствует требованиям к оптическому контролю на всех этапах процесса в отечественных и зарубежных лабораториях и производственных цехах, предоставляя комплексное решение для стандартизированного контроля прозрачных материалов.

Введение

В таких отраслях, как переработка пластмасс, производство оптического стекла, жидкокристаллических дисплеев и упаковка пищевых и фармацевтических продуктов, мутность материала (HAZE) и коэффициент пропускания (T) напрямую определяют внешний вид продукта, визуальный эффект и эксплуатационные характеристики. Чем выше значение мутности, тем сильнее рассеивание света внутри материала и тем ниже четкость изображения; высокий коэффициент пропускания свидетельствует об отличной эффективности проникновения света, и оба показателя вместе являются обязательными оптическими индикаторами для заводского контроля прозрачных материалов.

Во всем мире сформирован набор авторитетных стандартов для обнаружения мутности: американский ASTM D1003/D1044, международный ISO 13468/ISO14782, японский JIS K7105/K7361/K7136 и китайский GB/T2410-2008. Производители импортных и экспортных товаров, сторонние испытательные организации и лаборатории материаловедения требуют, чтобы измерители мутности были совместимы одновременно с несколькими стандартами, чтобы соответствовать требованиям отечественных и зарубежных заказчиков.

Большинство стандартных приборов для измерения мутности поддерживают стандарты только одного региона и оснащены лишь 1-2 типами источников света. После запуска им требуется 5-10 минут предварительного нагрева, а один тест занимает 3-5 секунд, что приводит к низкой эффективности при работе с большими партиями образцов. Погрешность повторяемости некоторых недорогих приборов превышает 0.1%, что не позволяет удовлетворить требованиям высокоточной обработки, предъявляемым к высококачественным оптическим панелям и прецизионному оптическому стеклу.

LISUN Измеритель мутности/турбидиметр HM-120 оптимизирован и модернизирован с учетом проблем, актуальных для отрасли. Он включает в себя три стандартных источника света, полный спектр отечественных и зарубежных стандартов тестирования, оптический тракт без предварительного нагрева, двойные измерительные апертуры и интеллектуальную сенсорную систему управления на базе Android. При разработке прибора учитывались как высокоточные лабораторные испытания, так и быстрая выборочная проверка на производственной линии. В данной статье представлен всесторонний анализ его технических параметров, рабочих характеристик и сценариев применения.

Общие технические параметры и аппаратная конфигурация измерителя дымки HM-120

Сравнение основных параметров спецификации
Сравнение параметров измерителя дымки HM-120 и HM-100 В таблице 1 наглядно показаны базовые модели измерителей дымки той же серии, что и модель HM-120.

Как видно из таблицы 1, измеритель дымки HM-120 в целом превосходит базовые модели. HM-100 Измеритель мутности в шести измерениях, включая источник света, совместимость со стандартами, измерительную диафрагму, точность повторения, операционную систему и хранение данных, представляет собой прибор среднего и высокого класса, сочетающий в себе универсальность и высокую точность.

Проектирование оптического тракта и системы источника света.

Измеритель мутности HM-120 использует стандартную для отрасли оптическую схему с параллельным освещением 0/D и приемом рассеянного света, а также большую интегрирующую сферу диаметром Φ154 мм, которая позволяет полностью собирать как прямой прошедший через образец свет, так и рассеянный свет, строго соответствуя обязательным требованиям каждого стандарта к геометрической структуре оптического тракта.

Прибор оснащен полноспектральным светодиодным источником света с длиной волны 400–700 нм, охватывающим весь видимый диапазон света без искажений измерений, вызванных отсутствием спектра. Он имеет три общепринятых в мире источника света: CIE-A (имитация света лампы накаливания), CIE-C (средний дневной свет) и CIE-D65 (стандартный дневной свет), которые можно переключать одним нажатием кнопки для синхронного вывода независимых значений мутности и пропускания света от каждого из трех источников.

При тестировании экспортных материалов европейские и американские заказчики обычно используют источник света D65 для оценки внешнего вида продукции, в то время как в национальных стандартах и ​​японских промышленных стандартах в основном используются источники света A и C. Измеритель мутности HM-120 позволяет менять источники света без замены оборудования, что экономит затраты на приобретение нескольких устройств.

Анализ основных функциональных характеристик измерителя дымки HM-120

Совместимость со всеми отечественными и зарубежными стандартами испытаний.
Этот измеритель дымки легко позволяет проводить измерения дымки как по системам ASTM, так и по ISO, полностью охватывая следующий перечень стандартов: ASTM D1003/D1044, ISO 13468/ISO14782, JIS K7105, JIS K7361, JIS K7136, GB/T2410-08.

Логика тестирования различается в зависимости от стандарта: ASTM D1003 использует некомпенсированный метод с простыми процедурами тестирования, подходящий для быстрой выборочной проверки на производственных линиях; метод компенсации ISO 13468 добавляет структуру компенсации света для компенсации потерь на отражение от поверхности образцов, обеспечивая более высокую точность данных и применим для стороннего тестирования и НИОКР высокотехнологичных оптических материалов; GB/T2410-08 эквивалентно использует международный общий метод тестирования с помощью интегрирующей сферы, который является обязательным стандартом тестирования пластиковых пленок в Китае.

Большинство измерителей мутности используют только один стандарт, что требует замены оборудования для инспекции при подаче заявок на экспорт и для нужд предприятия. Измеритель мутности HM-120 позволяет проводить тестирование по всем стандартам с помощью одного устройства, что значительно снижает затраты на лабораторное оборудование.

 Отсутствие предварительного нагрева и сверхбыстрая выдача данных за 1.5 секунды значительно повышают эффективность тестирования.
Встроенный светодиодный источник света и фотоэлектрический датчик традиционных измерителей мутности с интегрирующей сферой имеют температурный дрейф, что требует 5–10 минут предварительного нагрева после включения для стабилизации оптического тракта, что приводит к значительным временным затратам при тестировании больших партий образцов. Измеритель мутности HM-120 оптимизирует схему управления температурой источника света и модуль сбора сигнала, а его оптический тракт полностью калибруется при постоянной температуре перед поставкой. Он не требует предварительного нагрева после включения и может выполнять измерения сразу после калибровки при включении питания, всего за 1.5 секунды выдавая две группы данных, включая мутность и общее пропускание, для полного теста.

Рассмотрим в качестве примера ежедневную выборочную проверку 2,000 групп образцов на линии по производству пленки. Каждая проверка с помощью традиционного измерителя мутности занимает около 10 секунд, включая время предварительного нагрева, что составляет более 5.5 часов ежедневного времени тестирования; в то время как с измерителем мутности HM-120 каждая группа проходит всего 1.5 секунды без предварительного нагрева, а общее ежедневное время тестирования составляет менее 50 минут, что значительно повышает эффективность контроля качества на производственной линии.

Двойные измерительные отверстия и открытая камера для образцов, подходящая для различных типов образцов.
Измеритель мутности HM-120 оснащен двумя измерительными отверстиями диаметром 21 мм и 7 мм: большое отверстие диаметром 21 мм подходит для пленок, плоского стекла и пластиковых пластин большой площади, позволяя уменьшить колебания данных, вызванные локальной неоднородностью; малое отверстие диаметром 7 мм используется для образцов малого размера, таких как крышки мобильных телефонов, оптические линзы и небольшие прозрачные детали, изготовленные методом литья под давлением.

Прибор имеет открытую измерительную зону без закрытой камеры, без обязательных ограничений по длине, ширине и толщине образца. Он поддерживает вертикальное размещение тонких пленок и горизонтальное размещение образцов тяжелого стекла и мутности жидкости, реализуя двойную функцию измерителя мутности и турбидиметра как для твердых прозрачных материалов, так и для определения мутности жидкости.

Сверхвысокая точность измерений и стабильная воспроизводимость.
Измеритель мутности HM-120 охватывает весь диапазон 0–100%, с разрешением 0.01% как для мутности, так и для пропускания света, и повторяемостью измерений ≤0.05%, что вдвое снижает погрешность по сравнению с другими приборами. HM-100 Измеритель дымки с повторяемостью ≤0.1%.

Низкая погрешность повторения измерений имеет решающее значение для индустрии высококачественных дисплеев: допустимый диапазон колебаний мутности защитных пленок для экранов мобильных телефонов и подложек ЖК-дисплеев составляет всего ±0.1%. Погрешность повторения обычных измерителей мутности компенсирует реальные различия между партиями материалов, в то время как измеритель мутности HM-120 может точно фиксировать мельчайшие изменения оптических характеристик, обеспечивая надежную поддержку данных для корректировки рецептур и оптимизации производственного процесса.

Интеллектуальное сенсорное управление Android и полное управление данными.
Устройство оснащено 7-дюймовым сенсорным экраном на базе Android с визуализированным интерфейсом управления, поддерживает переключение источников света, стандартное переключение, хранение данных и поиск исторических записей. В отличие от обычных измерителей мутности с ограниченным объемом памяти, HM-120 поддерживает хранение больших объемов данных. Он подключается к компьютеру через USB-интерфейс, что позволяет одним щелчком экспортировать все данные испытаний и автоматически генерировать отчеты об испытаниях, отвечая требованиям прослеживаемости лабораторных данных и ведения документации на заводе-изготовителе.

Сценарии промышленного применения измерителя дымки HM-120

Промышленность по переработке пластмасс и пленок
Для упаковочных пленок из БОПП, оптических пленок из ПЭТ, пластиковых пластин из поликарбоната и прозрачных контейнеров, изготовленных методом литья под давлением, необходимо проводить испытания на мутность и светопропускание. Для пищевой упаковки требуется высокая светопропускаемость и низкая мутность, чтобы обеспечить эффект демонстрации продукта. Измеритель мутности HM-120 позволяет быстро отбирать пробы и проверять оптические показатели партий пленок, а также проводить заводскую инспекцию в соответствии с GB/T2410-08; оптические световодные пленки должны тестироваться в соответствии со стандартом ISO и с использованием источника света D65, а устройство позволяет переключать стандарты одним нажатием кнопки, что соответствует требованиям экспортной сертификации производителей высококачественных пленок.

Стеклянная и оптическая промышленность
К автомобильным ветровым стеклам, архитектурному закаленному стеклу, оптическим линзам и защитным панелям для мобильных телефонов предъявляются строгие требования по контролю за мутностью, а низкая мутность обеспечивает четкое зрение. Малая апертура измерителя мутности HM-120 (7 мм) используется для проверки небольших стеклянных линз, а апертура 21 мм — для проверки целых плоских стекол, которые можно свободно размещать вертикально или горизонтально. Он выдает данные о пропускании света одновременно при трех источниках света, что соответствует двойным требованиям к испытаниям, установленным национальными стандартами для автомобильной промышленности и стандартами ASTM Европы и Америки.

Индустрия дисплейных панелей
Мутность ЖК-дисплеев, модулей подсветки и защитных пленок напрямую влияет на качество изображения, и в этой отрасли обычно требуется погрешность повторения измерений менее 0.05%. Высокоточный оптический тракт и функция быстрого тестирования без предварительного нагрева измерителя мутности HM-120 адаптированы для непрерывной выборочной проверки на производственных линиях панельных заводов, а данные, полученные с использованием нескольких источников света, могут быть использованы для моделирования визуальных характеристик экрана в различных условиях освещения, таких как внутренние и внешние условия.

Упаковка, медицинские изделия и анализ мутности жидкостей
Для оценки чистоты материалов необходима проверка на мутность прозрачной фармацевтической упаковки, медицинских инфузионных трубок и прозрачных флаконов для реагентов. При этом прибор может использоваться в качестве турбидиметра для анализа прозрачных жидких образцов. Открытая камера позволяет размещать кюветы с жидкостью, что обеспечивает возможность двойного назначения для анализа твердых и жидких образцов, адаптируясь к требованиям лабораторных исследований в химической промышленности, для контроля качества воды и медицинских изделий.

Краткое описание преимуществ применения прибора

• Полное соответствие стандартам: один измеритель дымки совместим со всеми основными стандартами тестирования дымки в США, Европе, Японии и Китае, адаптируясь к требованиям сертификации предприятий-импортеров и экспортеров, а также сторонних испытательных учреждений в различных сценариях;

• Одновременное измерение с использованием трех источников света: свободное переключение между тремя стандартными источниками света CIE-A/C/D65, позволяющее получать три группы оптических данных за одно измерение для соответствия требованиям испытаний в разных регионах;

• Эффективное тестирование без предварительного нагрева: отсутствие необходимости ждать предварительного нагрева, сверхбыстрое получение результатов измерения мутности и пропускания света в течение 1.5 секунд, что значительно повышает эффективность тестирования больших партий образцов;

• Высокоточные стабильные измерения: повторяемость ≤0.05% и высокое разрешение 0.01%, подходят для высокоточных исследований и разработок и контроля качества высококачественных оптических материалов;

• Высокая совместимость с различными типами образцов: двойные измерительные отверстия и открытая камера для образцов с неограниченной пропускной способностью, вертикальная и горизонтальная ориентация, подходит как для твердых, так и для жидких образцов;

• Интеллектуальное управление данными: сенсорное управление на базе Android, хранение больших объемов данных и удобный экспорт через USB для удовлетворения требований к отслеживаемости лабораторных данных.

Заключение

Измеритель мутности — незаменимый базовый прибор для количественного определения оптических характеристик прозрачных материалов. Он разработан с учетом современных требований отрасли к многостандартным, высокоточным и высокоэффективным методам тестирования. LISUN Измеритель мутности/турбидиметр HM-120 прошел всестороннюю оптимизацию, устранив недостатки традиционных измерителей мутности, такие как единственный источник света, ограниченная поддержка стандартов, длительное время предварительного нагрева и недостаточная точность. Прибор может одновременно реализовывать два основных метода измерения мутности ASTM и ISO, оснащен тремя стандартными источниками света CIE-A, CIE-C и CIE-D65, обеспечивая быструю выдачу данных в течение 1.5 секунд без предварительного нагрева со сверхвысокой погрешностью повторения ≤0.05%. Благодаря двухканальной открытой измерительной структуре он охватывает сценарии полнопольного тестирования, включая пластиковые пленки, оптическое стекло, дисплейные панели, медицинские приборы и мутность жидкостей.

В условиях глобального производства интегрированный измеритель мутности, соответствующий множеству национальных стандартов тестирования, может эффективно снизить затраты предприятия на закупку оборудования, сократить время тестирования и повысить достоверность данных испытаний. С учетом как точных лабораторных исследований и разработок, так и выборочного контроля на производственных линиях, измеритель мутности HM-120 является предпочтительным устройством для оптического обнаружения прозрачных материалов, обеспечивающим стабильную, точную и стандартизированную поддержку данных для оптимизации рецептур материалов, контроля производственных процессов и сертификации импортной и экспортной продукции.