一种测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及反光材料性能测试技术领域，尤其涉及一种测试装置。


背景技术：

2.淋雨状态反光性能是体现各类职业防护服装在雨天情况下可视性和警示性的重要指标，因此需要一套测试系统通过建立淋雨条件及在该条件下测试反光材料反光性能，实现反光材料在淋雨状态下的反光性能的高效快捷测试。
3.现有的测量反光材料在淋雨条件下反光性能的测试系统，主要包括：淋雨装置、光源、光探测器、样品放置架和暗室等几部分。其中淋雨装置为一个罩壳，内部设有试样架，测试样品固定在试样架上，罩壳上侧设有淋雨喷淋头，淋雨喷淋头朝向测试样品连续喷水，同时在罩壳的下侧设有排水口，在罩壳的侧壁上对应所述测试样品的位置开设有透光孔，在透光孔处设有挡板；测试时整个淋雨装置、光源、光探测器均设置于暗室内，将试样放置在试样架上，调整淋雨装置调节喷淋头喷水，使整个试样表面都在喷水包围之中；光源位于罩壳的外侧，并且光源发出的光线通过透光孔照射在测试样品上，光探测器位于罩壳的外侧用于接收测试样品反射的光线。
4.然而现有测量装置需要有足够大的暗室来保证光源和反射光探测器前表面至试样表面的距离至少15m以上的距离，场地较大，大部分实验室不能满足该条件。由于暗室过大，试验环境条件控制较难。过大的场地及难以控制的环境条件，使得检测人员在日常的检测工作中操作困难(在安装样品及操作光源和反射光探测器之间往返)并且增加检测成本。不方便日常检测工作的开展。


技术实现要素：

5.(一)本实用新型所要解决的技术问题是：现有测量反光材料在淋雨条件下反光性能的测试系统需要较大的暗室，场地较大测试装置的适用性较差，并且测量过程中对于环境控制和设备调整操作也不便捷。
6.(二)技术方案
7.为了解决上述技术问题，本实用新型一个实施例提供了一种测试装置，包括控制机构和测试机构，所述测试机构包括箱体、固定架、喷淋头、样品支架、集水罩、喷淋防护罩和逆反射测试仪；
8.所述箱体上形成安装台面，所述固定架、所述喷淋防护罩、所述样品支架和所述逆反射测试仪均设于所述安装台面上；
9.所述喷淋防护罩内形成上端开口的集水腔，所述集水罩内形成两端开口的集水通道，所述集水罩的下端与所述喷淋防护罩的上端相连，以使所述集水通道与所述集水腔连通，所述样品支架位于所述喷淋防护罩内；
10.所述喷淋防护罩的侧壁上设有探测窗口，所述探测窗口处设有插板，所述插板用于打开或关闭所述探测窗口，所述安装台面上对应所述探测窗口的位置设置有所述逆反射
测试仪，所述样品支架与所述探测窗口的位置相对；
11.所述喷淋头安装于所述固定架上，且所述喷淋头位于所述集水罩上端开口的上侧；所述控制机构与所述喷淋头电连接。
12.根据本实用新型的一个实施例，所述控制机构包括控制箱、工控机、电磁阀和质量流量控制器；
13.所述工控机设于所述控制箱的上部，所述控制箱的下部形成容纳腔，所述容纳腔内设有连通管路；
14.所述控制箱上设有与外部水源连通的进水口和与所述喷淋头连通的出水口，所述进水口和所述出水口通过所述连通管路连通，所述电磁阀和所述质量流量控制器设于所述连通管路上；
15.所述工控机分别与所述电磁阀和所述质量流量控制器电连接。
16.根据本实用新型的一个实施例，所述固定架包括横梁、支撑臂和两根立柱，两根所述立柱间隔设置并相互平行，两根所述立柱的下端与所述安装台面垂直连接，两个所述立柱的上端分别与所述横梁的两端垂直连接；所述支撑臂的一端与所述横梁转动连接，另一端位于所述集水罩的上端；所述喷淋头转动连接于所述支撑臂上。
17.根据本实用新型的一个实施例，所述喷淋头为锥形雾炮喷嘴。
18.根据本实用新型的一个实施例，所述测试装置还包括左夹板和右夹板，所述左夹板和所述右夹板均呈l型；
19.所述左夹板的一个板体压合在所述逆反射测试仪的左侧外壁面上，另一个板体与其中一个所述立柱可拆卸连接；
20.所述右夹板的一个板体压合在所述逆反射测试仪的右侧外壁面上，另一个板体与另一个所述立柱可拆卸连接。
21.根据本实用新型的一个实施例，所述测试装置还包括支架电机，所述支架电机的输出端与所述样品支架传动连接，用于带动所述样品支架在竖直平面内转动。
22.根据本实用新型的一个实施例，所述测试装置还包括固定于安装台面上的前支撑块和后支撑块，所述逆反射测试仪的前端搭接于所述前支撑块上，所述逆反射测试仪的后端搭接于所述后支撑块上。
23.根据本实用新型的一个实施例，所述喷淋防护罩的表面设有吸光层。
24.根据本实用新型的一个实施例，所述安装台面上设有与所述集水腔连通的第一排水口，所述箱体上设有第二排水口，所述第一排水口通过排水管与所述第二排水口连通。
25.根据本实用新型的一个实施例，所述集水罩的形状呈矩形，且所述集水罩的截面积由上至下依次减小。
26.本实用新型的有益效果：本实用新型提供的测试装置，包括控制机构和测试机构，所述测试机构包括箱体、固定架、喷淋头、样品支架、集水罩、喷淋防护罩和逆反射测试仪；样品支架放置在喷淋防护罩内，待测样品放置在样品支架上，喷淋头向喷淋防护罩内喷水模拟降雨环境，同时在喷淋防护罩的侧壁上设有探测窗口，逆反射测试仪设置在喷淋防护罩外侧，并对应所述探测窗口的位置；通过逆反射测试仪来测量待测样品在淋雨环境下的逆反射系数，实现对反光材料样品的淋雨状态反光性能检测；与现有的采用光电传感器测量的方式相比，本技术提供的测试装置通过逆反射测试仪来测量反光材料的逆反射系数，
进而测量反光材料在淋雨状态下的反光性能，不需空间很大的暗室，因此绝大多数实验室都能够满足场地的要求，适用性更广，也不需要在较大的场地之间来回奔波调整实验环境条件，因此控制更加便捷，检测效率更高。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
28.图1为本实用新型一个实施例提供的测试装置的结构示意图；
29.图2为本实用新型一个实施例提供测试机构的结构示意图；
30.图3为本实用新型一个实施例提供测试机构的剖视图。
31.图标：1-控制机构；11-控制箱；111-进水口；112-出水口；113-电磁阀；114-质量流量控制器；12-工控机；
32.2-测试机构；21-箱体；211-第二排水口；212-福马轮；22-安装台面；221-固定架；2211-立柱；2212-横梁；2213-支撑臂；223-左夹板；224-右夹板；225-前支撑块；226-后支撑块；227-喷淋防护罩；2271-探测窗口；2272-插板；2273-样品支架；228-集水罩；229-支架电机；23-逆反射测试仪。
具体实施方式
33.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“中心”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.目前针对反光材料在淋雨状态下的反光性能测试均是采用绝对测量法，绝对测量法对应的测量装置包括淋雨装置、光源、光探测器、样品放置架和暗室等几部分。其中淋雨装置为一个筒体，内部设有试样架，测试样品固定在垂直设置的试样架上。筒体上侧设有淋雨喷淋头，淋雨喷淋头设置在与试样相对固定的位置上，通过柔性接口或软管调节压力连续喷出自来水。淋雨喷淋头距离反光材料试样1000mm，其设置角度使得喷出的水柱在垂直方向成10
°±5°
角撞击反光材料试样。试样、试样架和喷嘴密封筒体内，以避免光学测量设备接触水。
37.同时在筒体的下侧设有排水口，在筒体的侧壁上对应所述测试样品的位置开设有
透光孔，透光孔为边长为150mm的正方向孔，在透光孔处设有挡板；测试时整个淋雨装置、光源、光探测器均设置于暗室内，光源采用gb/t3978规定的标准照明体，反光材料试样参考中心对光源孔径张角应不大于12
′
，反光材料试样整个受照区域的垂直照度的不均匀性不应大于5％，将试样放置在试样架上，光电探测器设置在光源的正上方。反光材料试样参考中心对光探测器孔径张角应不大于12
′
，光探测器应能上下自由移动，以保证观测角从12
′
至1
°
30
′
或更大范围的变化；其中暗室提供一个背景光足够低的一个测试空间，将淋雨装置、光源和光探测器等样品放置组件和测试部件放置其中，暗室应足够大，保证光探测器前表面至试样表面的距离一般不应小于15m。
38.测试时将反光材料试样放置在试样架上，调整淋雨装置调节喷嘴和供水，使整个试样表面都在喷水包围之中，撞击试样表面的水流和试样表面的夹角θ应为10
°
，不小于5
°
，在试样表面形成水膜。模拟撞击试样表面的水流量与实际降雨等同，降水速度相当于(50/tan 10
°
)mm/h(284mm/h)。在测量之前，先使喷水在稳定状态下保持至少2min；并在整个测量过程中，保持稳定喷水状态。在12
′
观测角、5
°
入射角条件下测试淋雨状态下的反光性能。
39.但是申请人发现由于目前的测试装置需要比较大的暗室，因此很多实验室的硬性条件不满足，且调整反光材料实验环境条件比较麻烦，因此提出了一种测试装置。
40.如图1至图3所示，本实用新型一个实施提供的测试装置包括控制机构1和测试机构2，所述测试机构2包括箱体21、固定架221、喷淋头2214、样品支架2273、集水罩228、喷淋防护罩227和逆反射测试仪23；所述箱体21上形成安装台面22，所述固定架221、所述喷淋防护罩227、所述样品支架2273和所述逆反射测试仪23均设于所述安装台面22上；所述喷淋防护罩227内形成上端开口的集水腔，所述集水罩228内形成两端开口的集水通道，所述集水罩228的下端与所述喷淋防护罩227的上端相连，以使所述集水通道与所述集水腔连通，所述样品支架2273位于所述喷淋防护罩227内；所述喷淋防护罩227的侧壁上设有探测窗口2271，所述探测窗口2271处设有插板2272，所述插板2272用于打开或关闭所述探测窗口2271，所述安装台面22上对应所述探测窗口2271的位置设置有所述逆反射测试仪23，所述样品支架2273与所述探测窗口2271的位置相对；所述喷淋头2214安装于所述固定架221上，且所述喷淋头2214位于所述集水罩228上端开口的上侧；所述控制机构1与所述喷淋头2214电连接。
41.本实施例提供的测试装置，包括控制机构1和测试机构2，所述测试机构2包括箱体21、固定架221、喷淋头2214、样品支架2273、集水罩228、喷淋防护罩227和逆反射测试仪23；其中箱体21上形成安装台面22，所述固定架221、所述喷淋防护罩227、所述样品支架2273和所述逆反射测试仪23均设于所述安装台面22上；喷淋防护罩227的下端与所述安装台面22相连，上端形成开口，喷淋防护罩227与安装台面22之间形成上端开口的集水腔，样品支架2273安装在所述集水腔内，在喷淋防护罩227的上端连接有集水罩228，集水罩228为两端开口结构，集水罩228内形成集水通道，集水通道与集水腔连通，喷淋头2214位于集水罩228的上端，能够向集水罩228内喷水，喷淋入集水罩228内的水通过集水通道进入集水腔内，淋在样品支架2273上固定的反光材料样品上，来模拟淋雨环境。
42.控制机构1能够控制喷淋头2214的开启或关闭，以及控制喷淋头2214流量的大小。在喷淋防护罩227的侧壁上开设有探测窗口2271，在探测窗口2271处设有插板2272，所述插板2272能够打开或关闭所述探测窗口2271，同时在探测窗口2271外侧的安装台面22上安装
有逆反射测试仪23，逆反射测试仪23能够发出光线照射到反光材料样品上，同时接收反射光线来测得反光材料样品的逆反射系数。
43.与现有的采用光电传感器测量的方式相比，本技术提供的测试装置通过逆反射测试仪23来测量反光材料的逆反射系数，进而测量反光材料在淋雨状态下的反光性能，不需空间很大的暗室，因此绝大多数实验室都能够满足场地的要求，适用性更广，也不需要在较大的场地之间来回奔波调整实验环境条件，因此控制更加便捷，检测效率更高。
44.如图1和图2所示，本实用新型的一个实施例中所述控制机构1包括控制箱11、工控机12、电磁阀113和质量流量控制器114；所述工控机12设于所述控制箱11的上部，所述控制箱11的下部形成容纳腔，所述容纳腔内设有连通管路；所述控制箱11上设有与外部水源连通的进水口111和与所述喷淋头2214连通的出水口112，所述进水口111和所述出水口112通过所述连通管路连通，所述电磁阀113和所述质量流量控制器114设于所述连通管路上；所述工控机12分别与所述电磁阀113和所述质量流量控制器114电连接。
45.其中本实施例中，外部水源可以为市政水源也可以为水箱等储水结构，在需要喷淋头2214工作时，打开连通管路上的电磁阀113，外部的水通过进水口111进入到连通管路内，然后经过连通管路进入到喷淋头2214内，通过喷淋头2214向集水罩228喷水，喷淋头2214喷出的水通过集水罩228进入到喷淋防护罩227内的集水腔内，并淋在样品支架2273上的反光材料样品上，然后逆反射测试仪23对应喷淋防护罩227的探测窗口2271位置，在需要测量时，打开探测窗口2271处的插板2272，启动逆反射测试仪23和喷淋头2214，逆反射测试仪23能够测量在淋雨状态下反光材料样品的逆反射系数。同时本实施例中，在连通管路上还设有质量流量控制器114，通过质量流量控制器114能够控制喷淋头2214流量的大小，进而能够模拟不同降雨量进而可以测试不同降雨条件下的反光材料的反光性能。其中工控机12上设有人机交互界面，可以通过人机交互界面来调整质量流量控制器114的开度，进而调整喷淋头2214的流量。
46.可选的，在本实施例中，人机交互系统采用modbus通讯，把设定的信号传给质量流量控制器114，质量流量控制器114根据检测到的流量通过pid控制流量计开口大小并根据流量反馈实时调节更新流量计开口，从而达到调节流量的目的。可选的，本实施例中，所述质量流量控制器114的调节范围为0-10，对应0-1l/min的流量值。
47.根据本实用新型的一个实施例，如图1和图2所示，所述固定架221包括横梁2212、支撑臂2213和两根立柱2211，两根所述立柱2211间隔设置并相互平行，两根所述立柱2211的下端与所述安装台面22垂直连接，两个所述立柱2211的上端分别与所述横梁2212的两端垂直连接；所述支撑臂2213的一端与所述横梁2212转动连接，另一端位于所述集水罩228的上端；所述喷淋头2214转动连接于所述支撑臂2213上。本实施例中，喷淋头2214转动的设置在支撑臂2213上，可选的，本实施例中喷淋头2214在支撑臂2213下方，并垂直于立柱2211形成的平面180
°
旋转，这样能够实现喷淋头2214从各个角度向样品支架2273上的反光材料样品喷淋水，以模拟不同角度、不同降雨量的淋雨环境下反光材料样品的反光性能，喷淋头2214在测试方向可以在样品架呈90
°
时的垂面上0-180
°
旋转(旋转精度为0.3
°
)。优选的，本实施例中，所述喷淋头2214为锥形雾炮喷嘴，其材质为304不锈钢，喷嘴孔径为1.2mm，不同供水压力下流量不同，供水压力增大，流量就会增大。但是该装置通过质量流量控制器114来控制流量，可以不用考虑压力的影响，即质量流量控制器114跳过压力实现了流量控制功
能。
48.如图1和图2所示，本实施例中，所述箱体21是由铝板组成，在箱体21的下侧设有福马轮212，箱体21的上表面为安装台面22，所述安装台面22上设有17cm
×
18cm的孔洞用来放置逆反射测试仪23的把手，喷淋防护罩227尺寸为30cm
×
20cm
×
29cm的矩形筒状结构，其底部、前后和左右两侧面均设有吸光层，通过设置吸光层来减少光线对于吸光材料样品反光性能测试的影响；优选的，在所述喷淋防护罩227的内表面和外表面均设有吸光层，所述吸光层为喷涂于喷淋防护罩227表面的黑色漆，光吸收率可达到98％，同时所述喷淋防护罩227上开设的探测窗口2271的尺寸为15cm
×
15cm，在探测窗口2271位置处设有挡板，所述挡板为抽拉式塑料挡水板，通过挡板能够打开或关闭探测窗口2271；在需要测量反光材料样品的反光性能时打开所述挡板，此时位于喷淋防护罩227外侧的逆反射测试仪23正对着所述探测窗口2271，可以通过逆反射测试仪23来测量反光材料样品的逆反射系数。
49.如图2所示，所述安装台面22上设有与所述集水腔连通的第一排水口，所述箱体21上设有第二排水口211，所述第一排水口通过排水管与所述第二排水口211连通。进入到集水腔内的水可以通过第一排水口经过排水管和第二排水口211排出集水腔外侧；本实施例中，在安装台面22上设置与集水腔连通的排水口，不需要在喷淋防护罩227上开设排水口，因此能够保证喷淋防护罩227内的空间相对避光，避免光线通过排水口进入到集水腔内，照射至样品支架2273上的反光材料样品上，进而能够提高测量的准确性。
50.根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，所述样品支架2273能够在竖直平面内360度旋转；可选的，本实施例中所述样品支架2273与转轴相连，所述转轴穿过所述喷淋防护罩227一端与轴承连接，另一端与支架电机229连接，通过支架电机229带动转轴转动，进而带动样品支架2273在水平面内0-360
°
旋转，可以根据测试需求调整样品支架2273的角度，以调整反光材料样品的角度。本实施例中，支架电机229的旋转精度为0.1
°
。
51.根据本实用新型的一个实施例，如图1至图3所示，所述测试装置还包括左夹板223和右夹板224，所述左夹板223和所述右夹板224均呈l型；所述左夹板223的一个板体压合在所述逆反射测试仪23的左侧外壁面上，另一个板体与其中一个所述立柱2211可拆卸连接；所述右夹板224的一个板体压合在所述逆反射测试仪23的右侧外壁面上，另一个板体与另一个所述立柱2211可拆卸连接。其中左夹板223和右夹板224可以通过卡接、插接后者螺栓连接的方式与所述立柱2211可拆卸连接，通过左夹板223和右夹板224将逆反射测试仪23夹在中间，进而对逆反射测试仪23的左右方向的移动进行限位，并将所述逆反射测试仪23固定。
52.如图3所示，所述测试装置还包括固定于安装台面22上的前支撑块225和后支撑块226，所述逆反射测试仪23的前端搭接于所述前支撑块225上，所述逆反射测试仪23的后端搭接于所述后支撑块226上。其中前支撑块225和后支撑块226的高度能够调节(类似于伸缩杆结构)，因此能够调整逆反射测试仪23的高度，以使逆反射测试仪23的高度对应探测窗口2271的高度，使逆反射测试仪23可以测量在模拟淋雨状态下反光材料样品的逆反射系数。
53.下面结合附图来具体说明本实用新型提供的测量装置测量反光材料样品反射性能的方法。
54.(1)把整个测试装装置放入到任意一间实验室，进行简单的遮光处理，例如增加遮光窗帘等。
55.(2)将反光材料样品放置在样品支架2273上，然后打开工控机12，通过人机交互界面调整喷淋头2214角度和样品支架2273的角度；
56.其中反光材料样品要求：边长不小于50mm的平整、正方形反光材料试样，样品支架2273在任何点上不得突出于反光材料样品的边缘。如果反光材料样品是方向敏感性反光材料，反光材料样品的安装应使得逆反射系数r
′
的测量在测得干状态试样最小逆反射系数值的旋转角条件下进行
57.其中喷淋头2214默认角度是10
°
，打开工控机12后喷淋头2214会旋转到相对于垂直样品支架227310
°
位置。喷淋头2214旋转控制范围为0-180
°
，可以在人机交互界面中设置指定的角度使喷淋头2214旋转到相应的位置。样品支架2273角度默认是90
°
，打开软后样品支架2273会旋转到垂直位置，样品支架2273的旋转控制调整范围为0-360
°
，可以在人机交互界面中设置指定的角度使样品支架2273旋转到相应位置，其中0
°
用来安装反光材料样品和校验水流量，90
°
用于测试反光材料样品的反光性能。质量流量控制器114的调节范围为0-10，对应0-1l/min的流量值，默认的设定值是3，可以通过接水量筒，根据不同的雨量设定不同的流量值。
58.其中，本实施例中水量标定的步骤包括：在人机交互界面中将样品支架2273调节整成水平状态，在样品支架2273中心上摆放一个量杯(量杯应为圆柱型、平底、直边和透明。底面积应大于25cm2，高度应不超过70mm。)然后调节喷淋头2214与样品支架2273形成10度的偏角，使整个试样表面都在喷水包围之中，撞击试样表面的水流和试样表面的夹角θ应为10
°
，不小于5
°
，在试样表面形成水膜。
59.调节质量流量控制器114来控制供水量，使喷射水流圆锥面的近似中心应与样品支架2273的几何中心重合。将盖有顶盖的量杯放于样品支架2273的几何中心上。
60.开启电磁阀113，调节喷淋头2214水压使喷射处于稳定状态，并持续2min以上。移开杯盖，同时打开记时器，喷注一段时间(至少1min)的水，然后立即盖上收集器。移开收集器，放在一个水平面上，测量水深。根据水深和水的喷注时间来计算水的流速。重复这一步骤，直至流速等于(50/tan10
°
)mm/h(284mm/h)。
61.(3)通过人机交互界面调整质量流量控制器114的开度，进而调整进入喷头的水流量。
62.(4)将校准完成的逆反射测试仪23放置好前后位置，然后调整前支撑块225和后支撑块226高度使得逆反射测试仪23保持水平状态，逆反射测试仪23位置调好后通过左夹板223和右夹板224固定在立柱2211上。
63.(5)开启电磁阀113，打开喷淋头2214，使喷淋头2214至少开启2min以上后，快速打开挡板2272，打开探测窗口2271，可以探测反光材料样品在喷淋状态下的逆反射系数，在整个测量过程中，保持喷淋头2214处于稳定喷水状态。
64.将逆反射测试仪23与电脑相连接，从而实现自动储存及导出多组实验数据。
65.其中实验前，要求反光材料样品在规定环境中放置2小时后测试，其中规定环境可以是标准要求环境，例如温度(20
±
2)℃、相对湿度(65
±
5)％；当然，在本实施例中，可以是根据客户的需求对标准环境进行调整。在测量前，要用已计量的标准逆反射系数板进行标定，逆反射测试仪23自带的校准板会在计量院校准过。逆反射测试仪23有相对应的校准程序，按程序进行标定。其中逆反射测试仪为现有的成熟产品，本技术上述实施例优选采用品
牌：roadvista 932型号的逆反射测试仪23。
66.调整逆反射测试仪的入射角和观测角至规定条件，其中规定条件可以是标准要求的条件，也可以是客户要求的条件。例如标准条件可以为：12
′
观测角，5
°
入射角。按顺序将试样的不同部位放在仪器的测量孔下进行测量，记录逆反射系数值。
67.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。