陳鳳梅 歐陽玉魁 余 弘

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院，上海，200040）

隨著現(xiàn)代人自我保護(hù)意識和隱私意識逐漸提高，單向透視窗簾逐漸被重視起來。與傳統(tǒng)的玻璃、紗窗、窗簾等窗飾品相比，單向透視窗簾具有透光、透景、通風(fēng)、透氣、充分利用自然光源、節(jié)能環(huán)保、保護(hù)隱私等多功能性，能夠給人一種特別的安全感，提高了窗簾的使用性［1-3］。窗簾的單向透視性目前還沒有相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)和考核指標(biāo)。本研究從窗簾的單向透視原理出發(fā)，模擬實際使用環(huán)境，設(shè)計搭建試驗裝置，討論同一織物在不同環(huán)境照度下達(dá)到單向透視和不同織物在同一環(huán)境照度下達(dá)到單向透視時各光學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，研究單向透視織物的性能，為研發(fā)者和消費者提供參考。

1 測試原理及測試系統(tǒng)裝置的建立

1.1 測試原理

單向透視窗簾是利用室內(nèi)外的光照差來實現(xiàn)單向透視效果。當(dāng)太陽光照射到織物表面，內(nèi)外環(huán)境照度滿足一定條件時，織物表現(xiàn)出單向透視性。如圖1 所示，太陽照射到織物表面產(chǎn)生入射光Dout入，透過織物產(chǎn)生透射光Dout透，被織物反射產(chǎn)生反射光Dout反，室內(nèi)光透過織物產(chǎn)生透射光Din透。Dout入、Dout透、Dout透/Dout入（透 光 率）反 映 了 織物 的 采 光 性；Dout入、Dout反、Dout反/Dout入（反 光 率）、Dout反/Din透（對比度）反映了織物的抗透視性。對單向透視織物而言，達(dá)到單向透視所需的表面照度Dout入越小，織物越容易呈現(xiàn)單向透視效果［4-7］。

圖1 太陽光照射原理示意圖

1.2 測試系統(tǒng)裝置的建立

測試系統(tǒng)裝置如圖2 所示［8］。模擬室內(nèi)、窗簾、室外這樣一個環(huán)境，設(shè)置一測試箱代表室內(nèi)，箱體尺寸1 000 mm×500 mm×700 mm，箱內(nèi)壁亞光黑，以減少反射光影響，箱內(nèi)頂端有照度可調(diào)的日光燈，模擬室內(nèi)光源，在測試箱后部放置一標(biāo)準(zhǔn)視力表，模擬室內(nèi)物體；測試箱前后開口，前開口尺寸約為500 mm×500 mm，放置試樣，后端帶蓋板開口尺寸為250 mm×250 mm；測試箱放置于一個可移動工作臺上，該工作臺的尺 寸 約 為1 000 mm×500 mm×800 mm，并附帶萬向滾輪，方便移動與測試。箱外有一照度可調(diào)的投光燈，投光燈中心線和箱內(nèi)視力表第二排“E”在同一水平高度，距離2 000 mm。研究階段在投光燈同高度處放置相同視力表，模擬室外可視物。待測織物自然懸掛在測試箱前開口處，面向室外的一側(cè)作為測試面。通過調(diào)整箱內(nèi)外光源照度，模擬環(huán)境照度變化?！笆覂?nèi)”觀察者站在后開口處透過試樣觀察箱外物體視力表，“室外”觀察者站在投光燈處透過試樣觀察箱內(nèi)物體視力表，判定織物的透視效果，如圖3 所示。

圖2 測量系統(tǒng)儀器搭建裝置示意圖

圖3 測試效果圖

為了尋找一個測試點，研究過程中，根據(jù)需要定義了兩個透視效果和測試點。

兩個透視效果：當(dāng)觀察者站在投光燈處透過織物不能清晰辨認(rèn)箱內(nèi)視力表第二排2 個“E”時，視為“看不清”（不透視），觀察者站在測試箱后開口處，透過織物觀察投光燈處的視力表，當(dāng)能清晰辨認(rèn)視力表第一排的“E”時，視為“看得清”（透視）。

兩個測試點：內(nèi)部光源為唯一光源時，站在投光燈處觀察箱內(nèi)視力表，視力表清晰可見，此狀態(tài)下由外向內(nèi)看得清、由內(nèi)向外看不清。固定內(nèi)部光源，調(diào)整外部投光燈照度由弱到強(qiáng)，箱內(nèi)視力表由清晰可見逐漸模糊至“看不清”（不透視），從測試箱后開口處觀察箱外，投光燈處的視力表由看不清到模糊至“看得清”（透視），當(dāng)剛好達(dá)到由外向內(nèi)“看不清”、由內(nèi)向外“看得清”這一狀態(tài)時，作為Dout入、Din透、Dout透測試點；與中心線同一高度、距織物15 cm、平行于織物表面的水平線處，作為Dout反的測試點（移動照度計在距織物不同距離處反復(fù)測量織物表面反射光照度Dout反，發(fā)現(xiàn)此點Dout反最大且測試結(jié)果相對穩(wěn)定）。

固定內(nèi)部光源，調(diào)整外部投光燈照度由弱到強(qiáng)，當(dāng)由外向內(nèi)“看不清”、由內(nèi)向外“看得清”剛好滿足時，在投光燈和箱內(nèi)視力表中心連線與織物交界處用照度計緊貼織物，測量Din透，關(guān)閉內(nèi)部光源，緊貼織物表面測量Dout入、Dout透、Dout反。獲得的數(shù)據(jù)通過計算可以得到織物的透光率、反光率和對比度。研究各參數(shù)的變化規(guī)律，尋找更能準(zhǔn)確直觀表達(dá)織物單向透視性能的指標(biāo)。

1.3 試驗方法驗證

以具有單向透視性能的2 個窗簾為例，將窗簾按照使用狀態(tài)安裝在窗戶上，對窗簾進(jìn)行實際使用效果觀察，如圖4 所示。在相同狀態(tài)下，窗簾1 的單向透視性能優(yōu)于窗簾2。

圖4 窗簾實際透視效果圖

利用搭建裝置測量系統(tǒng)，固定內(nèi)部光源，選擇視力表表面照度為500 lx，調(diào)整外部投光燈照度，當(dāng)樣品達(dá)到單向透視效果時，測量窗簾表面照度Dout入，測試5 次取平均值，結(jié)果見表1。可以看出，窗簾1 表面照度小于窗簾2 表面照度，窗簾1 單向透視性能優(yōu)于窗簾2。表明采用搭建裝置測量系統(tǒng)和設(shè)計的試驗參數(shù)得到的測試結(jié)果與產(chǎn)品具有的客觀性能一致，測量結(jié)果可靠，該方案可行。

由表1 可以看出：各數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)小于5.0%，考慮到樣品本身存在的不均勻性，以上測試數(shù)值的差異在可接受范圍內(nèi)，測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，測量系統(tǒng)和測試方法可以應(yīng)用實施。

表1 穩(wěn)定性試驗數(shù)據(jù)

2 試驗部分

2.1 樣品信息

收集單向透視窗簾（吊牌標(biāo)注單向透視窗簾）46 個（1 號～46 號），普通窗簾和織物41 個（47 號～87 號）作對比，其中1 號～30 號、47 號～58 號是機(jī)織窗簾，31 號～46 號是針織經(jīng)編窗簾。59 號～87 號是針織和機(jī)織織物。各窗簾及織物結(jié)構(gòu)均勻，對其實際透視效果進(jìn)行驗證確認(rèn)。方法是將窗簾和織物呈窗簾使用狀態(tài)安裝在窗戶上，能清晰辨認(rèn)室外2 m 內(nèi)臉部輪廓為透視，不能清晰辨認(rèn)室內(nèi)50 cm 內(nèi)臉部輪廓為不透視。同時利用系統(tǒng)測量裝置，通過調(diào)節(jié)日光燈和投光燈的照度，對87 個樣品進(jìn)行透視效果觀察，結(jié)果如下。

（1）在實際環(huán)境狀態(tài)下窗簾有內(nèi)外不透視和單向透視2 種效果；模擬環(huán)境狀態(tài)下有內(nèi)外不透視、單向透視和內(nèi)外透視3 種效果。47 號～53 號、55 號、59 號～64 號、66 號、68 號～84 號、86 號～87號樣品兩種狀態(tài)內(nèi)外都不透視；1 號～46 號、85 號樣品兩種狀態(tài)都具有單向透視效果。54 號、56 號～58 號、65 號、67 號樣品兩種狀態(tài)透視效果不同，這些樣品實際使用時需要很強(qiáng)的光照強(qiáng)度或?qū)Ρ榷炔拍艹尸F(xiàn)單向透視效果，由于儀器量程范圍內(nèi)無法滿足高照度的要求，因而模擬環(huán)境狀態(tài)呈現(xiàn)內(nèi)外透視效果；觀察發(fā)現(xiàn)這類窗簾和其他窗簾相比一天中具有單向透視效果的時間很短。

（2）在實際環(huán)境狀態(tài)下用照度計測量織物的表面照度，發(fā)現(xiàn)隨著織物達(dá)到單向透視的先后，表面照度也由小到大。用這些具有單向透視效果的窗簾在實驗室內(nèi)模擬測試，在同一內(nèi)部照度下，隨著外部光源照度由弱到強(qiáng)，各樣品達(dá)到單向透視效果的入射光照度不同，織物達(dá)到單向透視效果的先后順序和在實際環(huán)境狀態(tài)下觀察的順序一致；改變內(nèi)部照度，織物達(dá)到單向透視的外部照度也隨著內(nèi)部光源照度的增大而增大，但織物達(dá)到單向透視效果的先后順序不變。單向透視織物要營造透光、透景、透氣、抗透視的環(huán)境，充分利用自然光源，達(dá)到節(jié)能的目的，這就要求達(dá)到單向透視效果時的表面照度越小越好，即Dout入越小，織物抗透視性能越好。對比觀察具有單向透視和內(nèi)外透視效果的織物，前者達(dá)到單向透視效果所需入射光照度較低，一天中具有單向透視效果的時間較長，單向透視功能好。內(nèi)外透視的織物達(dá)到單向透視效果比較困難，所需入射光照度高，一天中具有單向透視效果的時間很短，單向透視功能差。Dout入能夠很直觀地表達(dá)織物的單向透視性。

2.2 試驗參數(shù)分析

2.2.1 同一樣品內(nèi)部照度不同時參數(shù)變化規(guī)律

GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定室內(nèi)工作場所照度按照100 lx、150 lx、200 lx、300 lx、500 lx、700 lx、1 000 lx 分級。研究過程中選取了內(nèi)部光源150 lx、300 lx、500 lx、700 lx 4 個照度值，選取6 號、10 號、19 號、20 號4 個不同顏色的 單 向 透 視 窗 簾，進(jìn) 行Dout入、Dout透、Dout反、Din透測量，研究各指標(biāo)變化規(guī)律，結(jié)果見圖5。

圖5 不同內(nèi)部照度下各指標(biāo)變化情況

由圖5 可知，改變內(nèi)部環(huán)境照度，同一樣品達(dá)到單向透視效果的Dout入、Dout反隨內(nèi)部環(huán)境照度增大而增大，線性變化規(guī)律較明顯，說明窗簾的單向透視功能受使用環(huán)境的影響，這與一天中隨著太陽光照度不同，窗簾的透視效果發(fā)生變化相一致。此外，操作過程中觀察同一內(nèi)部照度下4 個樣品達(dá)到單向透視的先后為10 號、6 號、19 號、20號，而圖5 中4 個樣 品達(dá)到單 向透視的Dout入、Dout反由 小 到 大 亦 為10 號、6 號、19 號、20 號。說 明Dout入、Dout反越小，單向透視功能越好。因此，表面照度Dout入、Dout反能直觀表達(dá)織物的單向透視性能，但是在實際測量操作過程中Dout反測試難度較大，系統(tǒng)誤差也比Dout入大，相比之下Dout入能更準(zhǔn)確地表達(dá)織物的單向透視性。透光率、反光率反映的是樣品本身的性質(zhì)，由于系統(tǒng)誤差的存在和樣品本身的不均勻性，數(shù)據(jù)在較小范圍內(nèi)有波動，反光率受Dout反數(shù)據(jù)影響波動較大，因此在性能表達(dá)上沒有透光率更準(zhǔn)確。圖5 中4 個樣品的透光率均大于14%，且對比度沒有隨著環(huán)境照度呈現(xiàn)一致的變化規(guī)律，對表達(dá)織物的單向透視性能規(guī)律不明顯。

2.2.2 不同樣品同一內(nèi)部照度下參數(shù)變化規(guī)律

內(nèi)部光源選擇人眼適宜的照度500 lx。選取兩種狀態(tài)下具有單向透視效果的1 號～46 號樣品做研究，調(diào)整投光燈照度由弱到強(qiáng)，當(dāng)樣品達(dá)到單向透視時，測量Dout入、Dout透、Dout反、Din透，計算獲得透光率、反光率、對比度。顏色、結(jié)構(gòu)相似的織物（1 號～11 號）測試所得數(shù)據(jù)見表2，按照達(dá)到單向透視的先后排序。顏色、結(jié)構(gòu)不同的織物測試所得數(shù)據(jù)見表3，按照達(dá)到單向透視的先后排序。

由表2 可知，在同一內(nèi)部環(huán)境照度下，改變外部投光燈照度由弱到強(qiáng)，隨著樣品達(dá)到單向透視的先后，顏色、結(jié)構(gòu)相似的織物達(dá)到單向透視時Dout入、Dout反、對比度也逐漸增大，線性變化規(guī)律較明顯，選取的樣品Dout入都沒有超過700 lx，且透光率大于14%。由表3 可知，顏色、結(jié)構(gòu)不同的織物，通過改變外部投光燈照度由弱到強(qiáng)，將織物按照達(dá)到單向透視的先后排序，發(fā)現(xiàn)達(dá)到單向透視的Dout入線性增大，Dout反有先增大后減小的趨勢，透光率、反光率、對比度都呈現(xiàn)非線性變化。Dout入不大于1 000 lx，透光率不小于14%。表面照度Dout入能充分直觀地表達(dá)織物的單向透視性能，且測試簡便。透光率充分體現(xiàn)了織物的采光性能。Dout入越小，單向透視性越好；透光率越大，采光性越好。

表2 顏色、結(jié)構(gòu)相似的織物內(nèi)部環(huán)境照度相同時數(shù)據(jù)表

表3 顏色、結(jié)構(gòu)不同的織物內(nèi)部環(huán)境照度相同時數(shù)據(jù)表

3 結(jié)束語

單向透視效果隨著環(huán)境變化，實際環(huán)境下有內(nèi)外不透視和單向透視兩種效果；模擬環(huán)境下有內(nèi)外不透視、單向透視和內(nèi)外透視3 種效果，內(nèi)外透視的織物實際環(huán)境很難呈現(xiàn)單向透視效果，功能可忽略。無論是同一樣品改變內(nèi)部照度，還是內(nèi)部照度不變時，對比不同樣品，達(dá)到單向透視的Dout入都呈線性變化，該值越小，織物單向透視性能越好。而透光率充分保證了織物的采光性。當(dāng)內(nèi)部照度為500 lx 時，用Dout入不大于1 000 lx，透光率不小于14% 能直觀評價織物的單向透視性能。