道路車輛──安全玻璃材料──光學性能試驗方法

ISO 3538:1997 Road vehicles-Safety glazing materials-Test methods for optical properties

ISO 3538:1997《道路車輛──安全玻璃材料──光學性能試驗方法》

 

1  主題內(nèi)容與適用范圍

    本標準規(guī)定了汽車安全玻璃的光學性能試驗方法。這種安全玻璃包括各種類型的玻璃加工成的或由玻璃與其他材料組合成的制品。

 

2 術(shù)語

   本標準所涉及的名詞術(shù)語如下：

2．1 光學角偏移

入射角與透過角之間的差異。

2．2 光畸變 （給定方向）

   

2．3 光畸變 （給定位置M）

 

2．4 CIE標準A施照體

   

2．5 CIE 1931 標準觀察鏡

 

2．6 反射比

   

 

3  試驗條件

    除特殊規(guī)定外，試驗應在下述條件下進行：

    溫度：20℃±5℃；

    大氣壓力：96kPa±10 kPa;

相對濕度：60％ ± 20％。

 

4 試驗方法

    根據(jù)試驗目的，如果對于能從已知性能預測試驗結(jié)果的某些安全玻璃，則不必進行本

準所規(guī)定的全部試驗。

 

5 要求

5.1  透射比試驗

5.1.1  試驗目的

    測定安全玻璃的透射比。

5.1.2  儀器

5.1.2.1  光源：應達到CIE A施照體的標準要求，包括一盞白熾燈，其燈絲包含在1.5mm×1.5mm×3mm的平行六面體內(nèi)。加于燈絲兩端的電壓應使色溫為2856±50K，該電壓穩(wěn)定在±0.1%內(nèi)。用來測量電壓的儀表應有相應的精度。

5.1.2.2  光學系統(tǒng)：（見圖2）由焦距f不小于500mm并經(jīng)過色差校正的兩個無色透鏡L1和L2組成。透鏡的凈口徑不應超過f/20。透鏡L1與光源之間的距離應能調(diào)節(jié)，以便獲得基本平行的光束。在離透鏡的L1 100 mm±50mm處遠離光源的一側(cè)裝一光闌A1，把光束的直徑限制在7 mm±1mm內(nèi)。第二個光闌A2，應放在與L1具有相同性能的透鏡L2前，光源的成像應位于接受器（5．1．2．3）的中心，接受器位于A2的焦點平面上。第三光闌A3，其直徑稍大于光源像最大尺寸的橫斷面，應放在接受器前，以避免由試樣產(chǎn)生的散射光落到接受器上。測量點應位于光束中心。

5．1．2．3測量裝置：接受器的相對光譜靈敏度應與國際照明委員會（CIE）標準規(guī)定的白晝視覺光度接受器的相對光譜靈敏度基本一致（參見附錄A）。接受器的敏感表面應用散射介質(zhì)覆蓋，并且至少應是光源像最大尺寸橫斷面的兩倍。若使用積分球，則珠的孔截面至少應為光源像最大尺寸橫斷面的兩倍。

    接受器及配套指示儀器的線性應等于或在滿刻度的±2％內(nèi)或在讀數(shù)量程的±10％之內(nèi)，選擇小值。  

5．1．3試驗程序  

    試樣放入光路前，調(diào)整接受器顯示儀表的指示值至100分度。在沒有光照射到接受器上時，指示值為零。  

    把試樣放入光闌A1和A2之間，調(diào)整試樣方位，使光束的入射角等于0±5°。 

對每一個測量點讀取顯示儀表的指示值n，透射比τ_r等于n/100。

5．1．4結(jié)果表達

    按上述5．1．3方法，透射比τ_r，應以試樣上任意一點的測定值表示。

5．1．5替換方法

    只要滿足5．l．2．3條規(guī)定，可采用給出相同透射比結(jié)果的其它方法。

5．2副像偏離試驗

5．2．1 試驗目的

    測定主像與副像間的角分離。  

5．2．2 試驗類型

    可采用兩種試驗方法：  

    a） 靶試驗  

    b） 準直望遠鏡試驗  

    這些試驗根據(jù)情況可用于產(chǎn)品的認可、質(zhì)量控制及鑒定產(chǎn)品的適用性。  

5．2．3靶試驗  

5．2．3．1 試驗原理

    本試驗包括透過試樣觀察發(fā)光靶。

5．2．3．2儀器及使用器具  

5．2．3．2．1

光盒：大小約300mmX300mmX150mm，其前端支撐靶（5．2．3．2．2），是蒙有不透明黑紙或涂有無光澤黑漆的玻璃制成的“環(huán)斑”靶，光盒內(nèi)有合適的光源，內(nèi)表面涂無光澤白漆。

5．2．3．2．2       靶

應符合見圖3所示，形式最好是其中任何之一：

a） 發(fā)光環(huán)靶。外直徑為D，在距離x構(gòu)成角度η，如圖3a，或者

b） 發(fā)光“環(huán)斑”靶。光斑外緣的一點到環(huán)內(nèi)側(cè)最近的一點之間的距離，D，在距離x構(gòu)成角度η，如圖3b。

基于“過-不過驗規(guī)”，靶的設(shè)計應使測試容易。

采用其他靶也可能方便測試，例如圖6所示。也可以用投射系統(tǒng)來代替靶系統(tǒng)，這樣可以觀察幕布上的影象。

5．2．3．3 試驗程序  

按照設(shè)定的傾斜角度安裝安全玻璃材料，使觀察能夠在與靶心所在的水平面里進行。

光盒放在暗處或暗室中，應從觀察區(qū)域內(nèi)觀察到光盒，以觀測到光靶的任何副像。旋轉(zhuǎn)試樣，以確保正確的觀測方向，也可使用單筒望遠鏡進行觀察

按圖3設(shè)置試樣。

b．將試樣在水平方向回轉(zhuǎn)，保證被測點的水平切線與觀察方向基本垂直，并在水平和垂直方向移動，以觀察整個試驗區(qū)域。應透過試樣進行觀察，也可使用單簡望遠鏡進行觀察。

5.3.4.3  結(jié)果表達

記錄如下之一的結(jié)果：

-- 采用環(huán)靶（5．2．3．2．2a），確定主副像分離是否超過極值η，或

-- 采用環(huán)斑靶（5．2．3．2．2b），確定位于靶式光源儀中央的光斑的副像是否超過與圓環(huán)內(nèi)緣相切的點，即：是否超過極限值η。

5.2.4  準直望遠鏡試驗

5.2.4.1  儀器及使用器具

由準直鏡和望遠鏡組成，可以按圖５建立，也可以使用任何等效的光學系統(tǒng)。

5．2．4．2 試驗原理

    準直望遠鏡將中心有一亮點的極坐標系成像于無限遠處（見圖６）。

    在望過鏡的焦平面內(nèi)放置一個直徑比亮點的投影稍大的不透明斑于光軸上以遮住亮斑。

    當造成副像的試樣以實車安裝角放置在望遠鏡和準直鏡之間時，一個副的、較弱的亮點就呈現(xiàn)在與極坐標中心相距一定距離的地方。副像偏離值可由望遠鏡觀察極坐標中出現(xiàn)的副像所處的位置讀取（見圖６），即：暗斑與極坐標中心處亮點間的距離為光學偏移。

5.2.4.3  試驗程序

     觀測試樣，使副像偏離達到最大，然后用5.2.4.1 中描述的光學系統(tǒng)檢查最嚴重的區(qū)域，測量適當入射角度下的最大副像偏離。

5.2.4.4  結(jié)果表達

記錄最大的副像偏離值。

5.3  光畸變試驗

5.3.1  試驗目的

    測定安全玻璃的光畸變。

5.3.2  原理

    安全玻璃的光畸變是通過幻燈投射到試樣上，在屏幕上觀察影象。投射像的形狀變化用來評定光畸變。

5.3.3       儀器及使用器具  

    如圖7所示。

5.3.3.1  幻燈機：質(zhì)量好，高靈敏度，點光源，有如下特性：

   -   焦距：90mm以上；

-           相對孔徑：約1/2.5；

-           150W石英鹵燈（如果沒有濾光片）；

-           250W石英鹵燈（如果有濾光片）。

     幻燈機光路示于圖8中，在透鏡前面約10mm處放置一直徑8mm的光闌。

5．3．3．2幻燈片：暗背景上的亮圓陣列，如圖9所示。幻燈片的質(zhì)量和對比度應符合試驗要求，以便把測量誤差控制在5％以內(nèi)。在光路中未放入試樣時，幻燈片應在屏幕上得到系列圓環(huán)，直徑d等于（R1+R2）×Δx/R1，此處，

R1  如圖7所示，幻燈機的鏡頭到試樣的距離；

R2  如圖7所示，試樣到屏幕的距離；

Δx 2個測量點之間的距離（參見2.2的注釋1和圖1）。

也可以采用能獲得相同精度的其他方法。

5．3．3．3 試樣支架：可進行水平及垂直方向的掃描，同時，試樣可以轉(zhuǎn)動。

5．3．3．4 檢驗樣板：在需要迅速評價的地方，用以測量尺寸的改變，可使用圖10所示的檢驗樣板。

5．3．4 試驗程序

5．3．4．1 大致程序

將試樣安裝在支架（5．3．3．3）上，對檢測區(qū)域進行投影，可以旋轉(zhuǎn)安全玻璃，水平或垂直移動試樣，以使檢查到整個試驗區(qū)域。

對試樣表面被檢測的任何測試點，從任何方向測定出投射像的最大直徑變形量Δd，來評定安全玻璃的光畸變。

5．3．4．2 使用檢驗樣板進行評價

當進行快速評定就足夠的情況下，精確度不超過20%，可以從下式計算A值（如圖10所示），單位是mm：

A=0.145Δа_LR2， 式中

Δа_L 光畸變的極值；

R2  試樣到屏幕的距離，單位m。

投影的最大變形量Δd（mm）和角度變化Δа（弧度分）由如下公式給出：

           Δd=0.29ΔаR2

5．3．4．3 用光電裝置測量

    當要求精確測量時，即精確度高于10%時，測量光度值是最大光度值的一半時，在投影軸線上測量斑點寬度Δd。

5．3．5 結(jié)果表達

記錄投影的最大的直徑變形量Δd。

5．3．6 其他方法

另外可以采用輝光環(huán)（striostropic）技術(shù)來代替投影法，在測量精度保持在5．3．4．2 和5．3．4．3的情況下。

5．  4 破碎后的能見度試驗

5．4．1 試驗目的

   檢驗當安全玻璃的外層玻璃片破裂后的能見度。

5．4．2 使用器具

5．4．2．1 使用諸如尖頭錘子或自動沖頭等可以造成受沖擊面的玻璃破裂的器具。

5．4．3 試驗程序

取一塊尺寸及形狀與試樣相同的玻璃，將試樣放在玻璃上。在其間放感光紙，用透明膠帶沿周邊把它們固定在一起。感光紙的曝光開始時間應不遲于沖擊后10s，曝光終止時間應不遲于沖擊后3min，只分析那些代表初始裂紋的線條。

沖擊點的位置應該這樣確定（見圖11所示）：

點1：在安全玻璃的角上或周邊曲率半徑最小處，距邊30mm；

點2：在一條中心線上，距邊距邊30mm；

點3：在主視區(qū)的中央；

點4：在彎型制品的最長中線上位于曲率最大處。應沖擊其凸面，必要時，也可沖擊其凹面。

5．4．4 結(jié)果表達

從感光紙的記錄，根據(jù)主視區(qū)中碎片的塊數(shù)及其尺寸，評價安全玻璃破碎后的能見度。

5．5 反射比試驗

5．5．1 試驗目的

    本測試的目的在于提供一種簡單、可行和廣泛可接受的測試方法，來評價汽車玻璃在A施照體條件下反射比。

本測試適用于合理的條件要求下，而并非是精確測定，這一點是首要要件，例如，當在實驗室外進行質(zhì)量控制，而與應用場合類似時，此時，受測試的玻璃不是小的試樣。

5．5．2 儀器

5．5．2．1 一級儀器：能在A施照體確定小批量標樣的放射率的高精密度的積分球、實驗室光度計或光譜光度計。

一級儀器的幾何（光學）條件應為下列情況之一：

a）漫射/垂直（符號d/0）：試樣被積分球漫射照明，試樣法線和測量光束的軸線之間的夾角不應超過10°。

b）垂直/漫射（符號8/ d）：試樣被一束光線照明，該光束的軸線與試樣法線的夾角不應超過8°，用積分球收集反射光通量。

一級儀器的積分球的直徑應不小于100mm，且開口總面積不得大于球表面的10%。球內(nèi)表面用幾乎對光譜無選擇性的高漫反射材料（最好反射比大于95%）涂敷。

5．5．2．2 二級儀器：比一級儀器的精度低，一般為便攜式，能測量A施照體條件下安全玻璃光反射比的光度計，并且通過5．5．4．5給出的公式計算其測量值。

5．5．2．3 吸光阱：一種能把透射光引起的反射減少到所測反射比值的1%或更小的裝置，也能擋住試樣反側(cè)面的雜散透射光。

5．5．3 試驗條件

5．5．3．1 溫度、氣壓和濕度條件不應影響反射率的測量。

5．5．3．2雜散的光不應該影響試樣的反射率測量，所有試驗都應該在光阱中進行。

5．5．3．3 一級光度計必須有一個準確對應于CIE標準A施照體的光源。精確適應于V（λ）的探測器，并將直接得出A施照體的反射比。

5．5．3．4 一級光譜光度計應該能從測得的光譜反射比值ρ（λ），利用A施照體相對光譜功率分布函數(shù)S_A（λ），和CIE光譜發(fā)光效率V（λ）來計算對A施照體條件下的反射比。

5．5．3．5  要求用一級標樣來校準一級儀器。它們一般是反射率值已知的高漫反射的平型地磚。附件B中列出了部分標樣的提供者。

5．5．3．6 一級儀器總誤差應在一級標樣標定值的1%以內(nèi)。

5．5．3．7 要求用二級標樣來校準二級儀器。二級標樣類似于被測的安全玻璃，其反射率已經(jīng)由一級儀器測出。

5．5．3．8 二級標樣和試樣應該是安全玻璃，無光散射，加工模糊度小于2%，中度彎曲，曲率半徑等于或大于750mm，厚度均勻，不超過10mm。它們應清潔、干燥，在測試區(qū)域沒有碎裂。

5．5．3．9 為了確定二級儀器的精度，在二級儀器上測得的試樣值與標樣值之比相對于由一級儀器測得的該比值的誤差應不超過± 5%。參見5．5．4．5。

    為符合本要求，對標樣和試樣進行測定應在二級儀器進行實測之前進行。

5．5．3．10 當諸如厚度、散射率或曲率中的一項或多項指標超出5．5．3．8規(guī)定之外時，用二級儀器測定的數(shù)據(jù)不應該受到懷疑。

當二級儀器測得的反射比值有問題時，應該按照符合CIE標準的要求對所有試樣或其等同替代品進行重新測試。參見5．5．4．3、5．5．4．4和5．5．4．5。

5．5．4 試驗程序

5．5．4．1 一級儀器的校準

    接通電路，待光源、探測器穩(wěn)定后，把吸光阱放在反射試樣的測量孔處調(diào)整反射比值為零。把一級標樣放在試樣的測量孔處，根據(jù)已知反射比值設(shè)定一級儀器。

5．5．4．2 一級儀器的測量

    注明二級標樣的膜面和彎曲方向，并把它放在試樣的測量孔處，根據(jù)儀器制造廠的推薦操作規(guī)程來測量反射比。

5．5．4．3 二級儀器的校準

    接通電路，待光源、探測器穩(wěn)定后，把吸光阱放在反射試樣的測量孔處調(diào)整反射比值為零。按照5．5．4．2標明的試樣反射位置定位二級標樣，在二級標樣的后方放置吸光阱。盡可能調(diào)整二級儀器的值到由一級儀器測得反射比值。

5．5．4．4 二級儀器的測量

與校準二級儀器時標樣和吸光阱的定位條件相同，用二級儀器來測量試樣，根據(jù)儀器制造廠的推薦操作規(guī)程來測量反射比。

觀察試樣最平的區(qū)域，取得至少3次單獨的測量值。

5．5．4．5 校準 A施照體反射比值的計算

如果二級儀器沒有按照5．5．4．3的要求進行調(diào)整，則由二級儀器測量值用如下公式來校正在A施照體條件下的放射比值：

ρ_cor=ρ_STD1×ρ₂/ρ_STD2，   此處，

ρ_cor     校正過的二級儀器試樣值，條件是A施照體，用%來表示；

ρ_STD1    一級儀器的測定的標樣數(shù)據(jù)，條件是A施照體，用%來表示；

ρ₂      二級儀器測定的試樣數(shù)據(jù)，條件是A、C或D65施照體；

ρ_STD2    二級儀器測定的標樣數(shù)據(jù)，條件是A、C或D65施照體。

5．5．5 結(jié)果表達

    按照上述試驗程序，反射比值可以在安全玻璃試樣上的任一點測量，記錄試樣的類型、結(jié)構(gòu)和曲率半徑，所用的一級和二級儀器，一級和二級標樣的類型和方位二級標樣和試樣的反射比值。