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作者:阮致維、徐業良(2004-01-10);推薦:徐業良(2004-01-10)

「眼鏡鏡片防霧測試機台設計製作」計畫書

1. 眼鏡鏡片防霧測試

本計畫主要依據prEN168:2001 “Test of resistance to fogging of oculars”之測試規範,進行眼鏡鏡片防霧測試機台之設計與製作。圖1prEN168:2001測試機台示意圖,如圖所示,測試樣本(8)經過前處理後擺放在水浴槽(1)上方的安置環(2)上,安置環有軟橡皮墊圈(3)以防水氣外洩。測試過程的環境溫度需保持在溫度23±5,水浴槽的溫度維持在溫度50±5℃,水浴槽上方空氣使用循環風扇(9)使其成為飽合的水蒸氣,循環期間開放的測試口需被覆蓋上,在測試前循環風扇關掉,測試樣本須在開啟的狀態2秒內將其安置妥當。

雷射光源(4)經過透鏡、分光鏡(5)、測試樣本,經反射鏡(1)反射後,再經過測試樣本、分光鏡,投射至附光圈(6)之光接受器(7, receptor),以測試樣本起霧前後光通量的變化,以下式計算未被霧氣散射之光傳導率

                                                    (1)

其中測試過程中光束通過測試樣本兩次,故所得光傳導率為為測試樣本在起霧後的光通量數值,為測試物體在起霧前的光通量數值。prEN168:2001主要即在測量減小到初始散射值80%時所經過的時間。

1. prEN168:2001測試機台示意圖

2. 眼鏡鏡片防霧測試機台主要光學元件規格

本機台主要光學元件規格詳如表1,本節中並對本機台可採用之市售相關光學元件規格與價格作一整理。

1. 眼鏡鏡片防霧測試機台主要光學元件規格

光學元件

規格

數量

光接受器

 

1

雷射光源

波長530~670nm,束寬10mm,預計使用氦氖雷射做為量測光源並搭配光束放大器(Laser Expander)將光束放大到要求值10mm

1

透鏡

焦距10mm100mm400mm

3

分光鏡

屬於雷射應用,暫訂使用之鏡片性能為50%穿透50%反射

1

(1)   光接受器

本測試機台之光接受器需能測量眼鏡鏡片起霧前後所接收之光通量變化,光通量可使用光度計(photometer)量測,然而市售光度計價格過高,本機台擬以照度計(lux meter)量測。

照度之定義為被照體單位面積所受之光通量,以照度計量測所得之照度乘上受光面積,即可求得光通量。如圖1所示,prEN168:2001規範中光接受器前需加裝直徑10mm的光圈,應是在限制光接受器受光面積保持一定,且光接受器應封閉於一黑暗空間內,以免受環境光源影響。依此評估,採用照度計作光通量量測應屬可行。

(2)   雷射光源

prEN168:2001規範中規定光源需為雷射光源,波長。市售氦氖雷射光源在波長規格上有四種固定值,亦即波長值固定、不可調整,其數值各別為543nm632nm594nm以及612nm、顏色上分別為紅光、橘光、黃光、綠光四種,售價在3~5萬元。圖1L1L2透鏡的目的在放大雷射光束,可以光束放大器(Laser Expander)外加於光束輸出口外取代,可將輸出光源由一般約0.7mm束寬放大20倍,放大器價格約為新台幣10,000~20,000元上下。除此之外雷射光源還有功率瓦數及方向性(Polarized, Non-Polarized)的區分,在prEN168:2001規範文件內並未就此詳加規定,預計此部份不會造成影響量測上的問題。氦氖雷射設備總經費含光束放大器約需新台幣5萬元。

(3)   分光鏡

預計選購分光鏡規格為穿透-反射值(50%-50%),材質為青板玻璃或耐熱玻璃兩者擇一選購使用,尺寸大小則依市售規格選擇使用。惟尚待分光鏡販售公司回覆詳細報價預估採購經費為新台幣6,000元。

3. 計畫經費及時程

本計畫預計以兩個月時間完成元件採購、機台設計、機台製作與組裝、實際測試等工作,預計交付測試機台一具,設計原理即使用說明文件若干份。本機台測量原理將依照prEN168:2001要求,此外prEN168:2001中規定水浴槽的溫度需維持在溫度50±5℃,水浴槽上方空氣使用循環風扇使其成為飽合的水蒸氣,故需在水浴槽內設計簡單之溫度控制器、循環風扇開關、及溫、濕度顯示。計畫經費詳如表2

2. 本計畫其他經費項目

項目

細目

金額

光學器材

氦氖雷射光源、光束放大器、分光鏡

 

機台本體材料與製作費用

水浴槽、固定架、安置環、橡膠環、透鏡、反射鏡、溫濕度計、循環風扇、溫度控制器、電子元件等

 

人事費用

指導教授帶領兩位研究生工作兩個月

 

雜支

郵電、影印、差旅、運輸

 

學校管理費

計畫總經費15%

 

總計

 

附件:prEN168:2001 “Test of resistance to fogging of oculars”測試規範