СПОСОБ ОЦЕНКИ СВЕТОВОЗВРАЩАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СТЕКЛЯННЫХ МИКРОШАРИКОВ ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ДОРОЖНОЙ РАЗМЕТКИ
METHOD OF ESTIMATION OF LIGHT RETURNING ABILITY OF GLASS MICROSPHERES FOR HORIZONTAL ROAD MARKING

Предложенное решение относится к измерительной технике и может быть использовано при оценке световозвращающей способности стеклянных микрошариков для горизонтальной дорожной разметки.
Известен способ получения стеклянных микросфер (патент на изобретение РФ №2059574, МПК C03B 19/10, 1992 г. и международная заявка PCT/RU96/00118, публикация WO 97/42127, МПК C03B 19/10, 1997 г.), включающий варку стекла, получение из него микропорошков и формование микросфер. Однако полученные данным способом стеклянные микросферы при использовании их в качестве рефлектирующих элементов имеют низкий коэффициент световозвращения и не используются в дорожной разметке.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения коэффициента световозвращения горизонтальной дорожной разметки со стеклянными микрошариками, включающий воздействие на стеклянные микрошарики световым потоком и измерение величины светового потока после его взаимодействия со стеклянными микрошариками (ГОСТ P 54809-2011, Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Методы контроля). Недостатком данного способа является необходимость использования для определения коэффициента световозвращения горизонтальной дорожной разметки ретрорефлектометра или аналогичного другого сложного и дорогого прибора. При этом известный способ определяет коэффициент световозвращения дорожной разметки со стеклянными микрошариками, а не самих микрошариков. В связи с этим на результаты измерений огромное влияние оказывают особенности нанесения стеклянных микрошариков на дорожное покрытие: тип и качество краски, время и температура ее высыхания, степень (глубина) погружения микрошариков в краску и пр. Кроме того, используя известный способ нельзя оперативно провести заблаговременную (до их нанесения на дорожную разметку) оценку световозвращающей способности стеклянных микрошариков - для этого придется имитировать дорожное покрытие и наносить на него микрошарики (но в этом случае результаты измерений опять-таки будут зависеть от особенностей нанесения стеклянных микрошариков).
Технический результат предложенного решения заключается в упрощении способа, снижении его стоимости, повышении скорости и точности измерения, а также расширении сферы применения за счет оценки световозвращающей способности стеклянных микрошариков для горизонтальной дорожной разметки.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки световозвращающей способности стеклянных микрошариков для горизонтальной дорожной разметки, включающей воздействие на стеклянные микрошарики световым потоком и измерение величины светового потока после его взаимодействия со стеклянными микрошариками, измеряется величина светового потока, прошедшего через слой стеклянных микрошариков, расположенных в оптически прозрачном сосуде. При этом высота слоя стеклянных микрошариков составляет не менее двух максимально возможных диаметров оцениваемых микрошариков. Кроме того, дополнительно измеряется величина светового потока, прошедшего через оптически прозрачный сосуд без слоя стеклянных микрошариков. В качестве источника светового потока может использоваться галогенная, ксеноновая или светодиодная лампа для автомобильных фар, а в качестве фотоприемника - фотоэлемент видимого оптического диапазона.
На фиг. изображен источник светового потока 1, фотоприемник 2 и оптически прозрачный сосуд 3, в котором размещен слой стеклянных микрошариков 4 высотой h.
Способ реализуется следующим образом.
В оптически прозрачный сосуд 3 засыпают стеклянные микрошарики 4, у которых необходимо оценить световозвращающую способность (долю световозвращения). При этом высота h слоя стеклянных микрошариков 4 должна быть не менее двух максимальных диаметров оцениваемых стеклянных микрошариков 4, что повышает точность оценки. Затем устанавливают сосуд 3 со стеклянными микрошариками 4 между источником светового потока 1 и фотоприемником 2. Воздействуя на стеклянные микрошарики 4, расположенные в оптически прозрачном сосуде 3, световым потоком от источника 1, измеряют величину светового потока после его прохождения через слой стеклянных микрошариков 4. Полученная величина светового потока, однозначно связанная со световозвращающей способностью стеклянных микрошариков 4, позволяет оценить световозвращающую способность микрошариков 4 и рассчитать их коэффициент световозвращения.
Способ позволяет проводить также относительную оценку световозвращающей способности различных партий микрошариков 4 путем сравнения величин светового потока, замеренных после прохождения через их слой. То есть в случае стеклянных микрошариков сравнение их светопропускающих способностей позволяет оценить (сравнить) их световозвращающие способности.
В качестве источника светового потока 1 может использоваться галогенная, ксеноновая или светодиодная лампа для автомобильных фар. В качестве фотоприемника 2 может использоваться фотоэлемент видимого оптического диапазона.
Кроме вышеописанного варианта, в ситуации, когда отсутствует информация о величине светового потока источника 1, предложенный способ может быть использован для определения доли световозвращения стеклянных микрошариков 4. Для этого дополнительно измеряется величина светового потока, прошедшего через оптически прозрачный сосуд без слоя стеклянных микрошариков, и из отношения двух замеренных величин (величина светового потока после его прохождения через слой стеклянных микрошариков 4 и величина светового потока, прошедшего через оптически прозрачный сосуд без слоя стеклянных микрошариков), определяют долю (процент) световозвращения стеклянных микрошариков 4.
Проведенные эксперименты показали, что для стеклянных микрошариков 4, высота h слоя которых в оптически прозрачном сосуде 3 составляет не менее двух максимальных диаметров оцениваемых стеклянных микрошариков 4, имеется четкая однозначная зависимость между замеряемой величиной светового потока после его прохождения через слой стеклянных микрошариков 4 и световозвращающей способностью (долей световозвращения) стеклянных микрошариков 4:
<mrow><msub><mi>R</mi><mi>L</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mn>1</mn></msub><mfrac><mrow><msub><mi>A</mi><mi>o</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>A</mi><mi>n</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>A</mi><mi>o</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>A</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>k</mi><mn>2</mn></msub></mrow>
,
L
2
где R - коэффициент световозвращения, кд/лк м;
1
k - эмпирический коэффициент;
2
k - эмпирический коэффициент;
o
A - освещенность фотоприемника (удельная (на единицу площади) величина светового потока, прошедшего через оптически прозрачный сосуд без слоя стеклянных микрошариков), люкс;
п
А - освещенность фотоприемника (удельная (на единицу площади) величина светового потока, прошедшего через слой стеклянных микрошариков, расположенных в оптически прозрачном сосуде), люкс.
В проведенных авторами экспериментах, результаты которых приведены ниже, использовалось следующее оборудование:
1) Ретрорефлектометр Zehntner ZRM 6006 - для определения коэффициента световозвращения.
2) Люксметр цифровой LX1010B с выносным датчиком - для измерения освещенности фотоприемника.
3) Прожектор светодиодный LL-122 - в качестве источника светового потока.
2
Коэффициент световозвращения определялся при посыпке с плотностью 200 грамм/м стеклянных микрошариков на краску. Толщина слоя стеклянных микрошариков в оптически прозрачном сосуде составляла 6 мм.
Предлагаемый способ позволяет проводить оценку световозвращающей способности стеклянных микрошариков для горизонтальной дорожной разметки, что, в свою очередь, дает возможность предварительную определить коэффициент световозвращения дорожной разметки без использования ретрорефлектометра или аналогичного прибора.