GB／T 40965-2021  回复反射的测量方法

回复反射光谱系数spectralcoefficientofretroreflecti

RA（入） 在给定的几何条件下，回复反射体的光谱辐射强度系数与表面积的比值。 按公式（2）计算。

R(α) 回复反射体的光谱辐射强度系数 A 回复反射体的表面积

市政工程标准规范范本R, (α) RA(A)= I.(入) A AXE.(A)

RA(A)= R (α) I.(入) A AXE.(A)

adlallc R（入) 在给定的几何条件下，回复反射体的光谱辐射强度系数与在接收器观察方向的投影面积的比值。 按公式（3）计算。

RL(Λ) = R,()RA() COS!

式中： RA() 一回复反射光谱系数

发光强度系数coefficient of luminous intensity

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R 回复反射光谱辐射强度系数与人射光相对光谱功率分布以及CIE2°光谱光视效率函数的乘积在指 定波长范围内的积分，与人射光相对光谱功率分布以及CIE2°光谱光视效率函数的乘积在相同波长范 围内的积分的比值。 按公式（4）计算

R,(a)S. (a) V(a) da S. (a) V(a) da

回复反射系数的单位为坎德拉每勒克斯平方米（cd·Ix

回复反射亮度系数coefficientofretroreflected

R, (a)S,(a) V(a) da Ri R. A /S. (a) V(a) da

R 回复反射光谱辐射亮度系数与人射光相对光谱功率分布以及CIE2°光谱光视效率函数的乘积在指 定波长范围内的积分值，与人射光相对光谱功率分布和CIE2°光谱光视效率函数的乘积在相同波长范 围内的积分值的比值。 按公式（6）计管

R (a)S. (a)V(a) da RA COSI S. (a) V(a) da

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3.3.7 线回复反射系数（反光条的）coefficientof lineretroreflection（ofareflectingstripe） RM 回复反射条的回复反射发光强度系数与其长度的比值。 按公式（7）计算，

元RL πR1 cosβAcosBcos

由光源、观测者及被测回复反射器所形成的特定几何关系可以由四个角度描述出来。四个角度可 用以下系统来定义，不同系统之间可以相互转换，在附录A中给出。 (α，β1，β2，E）CIE角度计系统 (α，β,，W）固有系统 (α，β，w）应用系统 (a，b，c，d）RM系统（道路标线系统） 注：在各系统的角度关系中，存在如下几种特殊情况： 特殊情况1，当32=士90°时，回复反射轴垂直于观测半平面。在这种情况下，旋转角。的定义不再适用。因此， 将定义为在观测半平面内从回复反射体参考点出发并垂直于照明轴的线与基准轴之间的角度，在回复反射 器视图下以逆时针方向测量。为了避免=和β，余，将3，设为0

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4.2回复反射体几何参数

射轴和基准轴。对于一个回复反射体，这 参数通常与其安装和使用相关 经销商提供

回复反射器的观测几何条件由α和0决定 注：显示角丫位于β的平面内，当回复反射器和光源在空间中保持不动而观察者移动时，丫的变化与β的变化一致 因此相对于回复反射器的照明而非回复反射器本身，α和一起指定了回复反射器的观察条件。旋转角是β 在垂直于回复反射轴平面上的投影，所以α和ε一起可以指定相对于回复反射器本身的观察条件，当入射角很

4.5CIE角度计系统

四个系统之间的关系示意

在本系统中，照明方向被作为基本方向，观察方向和回复反射器方向都以该方向表示。图4为CIE 角度计系统示意图。在CIE测角系统中的四个角度的运动遵循了测角系统中的常用设计。 如图5所示为被测样品角度计相对观察者角度计的位置。被测样品（被测回复反射体）在角度计中 的三种运动对应了三个角度土β1，士β2，和ε，CIE角度计系统是回复反射体光度测量的基础，宜用于 实验室间一致性比对。 注1：过去经常使用“共面几何”来描述3，三土的这种情况，用"垂直几何”来描述阝，三土3的情况。当实验室不遵 循这些约定时，会导致结果出现非相关性，尤其是棱镜反射器。因此，为避免歧义，要明确指定3，和β，的值 即使其中一个为0

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注3：当光源和观察者在空间保持稳 反射体轴的转动并不会改变显示角，因此也不会改变β或

角度和旋转方向均显示为正

【用来测试回复反射体的）CIE角度计系统示意图

图5测量回复反射体的CIE角度计系统示意图

固有系统是一个与回复反射材料固有特性相关的角度系统，这个角度系统定义的方向与材料本身 相关而非传统的角度计。固有系统相比CIE角度计系统更加贴近回复反射光学特性。固有系统的四 个角度（α，β，，。）如图6所示。本系统的四个角度可以更好地描述棱镜回复反射体的参数，并且α， β和用于描述含珠光膜回复反射体的参数。 注1：位于角度计上的第三轴可以用来配置该系统，从而取代观察者绕照明轴的运动。

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注2：当测试旋转对称的回复反射体（如珠光膜)时，如果指定了其他三个内在角度，则光学上无需再指定，

注：回复反射体轴垂直于样品的表面。所示。和为正。观察轴围绕照明轴的旋转设置为。为避免复杂化，β 限制在所示的方向移动。

图6回复反射角度测量的固有几何系统

图7回复反射率角度应用系统

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4.8道路标线测量几何系统

如图8所示，在本系统中，照明方向和观察方向不直接关联。该系统便于测量回复反射型道路标 线。该系统常用两个限制性角度表示为《α，e）。道路标线通常在b=180°和d=0°的条件下测量。如 果是非对称的道路交通标线，则4个角度都需要

5实验室光度测量方法和测量不确定度

图8RM道路标线）系统

使用同一个光度探头，测量从回复反射体返回到观察参考点的光通量与在回复反射体参考点处垂 直于光源入射到回复反射体的光通量的比值。这种测量方法的光度探头不需要校准，只需要在较大范 围内测量时保持线性度。这种方法需要一个长10m～30m的暗室（通常是15m），一个相对于光源垂 直运动的光度探头定位装置，和一个夹持被测样品并使绕其三轴运动的角度计或者可设置四个回复反 射角度的角度计装置

使用已校准的独立照度计测量回复反射体处的照度，单位为勒克斯；测量回复反射体反射发光强度 的光度探测器可以通过在回复反射体处放置一个发光强度已知的参考标准灯进行校准。这种方法的测 量准确度取决于照度计、标准灯与光度探测器的校准不确定度的合成；另一个不确定度来源是两个仪器 /（入）函数的匹配不同。采用相同的参考标准灯来校准照度计和光度探头能最小化这些不确定度。这 种方法直接得到R，，通过样品面积和观测角度分别计算出RA和R，

直接亮度法的一个缺陷是回复反射的信号相对于照度的比值很小，在测量道路标线或其他回复 度系数（R，）很小的样品时会出现这种情况，探测器信号可能出现较大的比值（至少5个数量级 对光度探头的线性度有较大的依赖性。使用亮度计来直接测量逆反射样品的亮度，亮度计读数 计读数的比值即为回复反射亮度系数（R）。测量时，亮度计的测量视场应完全位于被测样品

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表观区域内。对于30m处测量道路标线的几何条件，亮度计应有狭窄垂直测量视场，即应具有一个很 窄的狭缝视场。现场测量用的商用仪器中基本上将测量几何条件限制在30m～50m的实际观测距 离内

5.3.2直接亮度测量的一种变换

若光源照射到均匀漫反射表面，例如硫酸钡或者PTFE，则也可用亮度计测量光源的照度。该无 需要一个仪器就可以测量照度和亮度，避免了在使用两种不同仪器时引人的V（入）失匹配误差的 。照度的测量宜使用0°/45°测量几何条件，以避开该表面产生的回复反射

替代法取决于所采用的具有指定测量值的回复反射体，该回复反射体以是已校准的参考标准可 者是用上述其他方法的一种校准得到测量值的回复反射体。测量前将校准过（已知量值）的回复反射体 安装在测量仪器上，将仪器设置到校准值对应的测量几何条件下，并记录光度探头的对应读数，然后使 用被测样品替代校准过的回复反射体，并记录光度探头的对应读数。参考5.5.2就可以得出被测样品 的值。 注：若与具有指定测量值的回复反射器具有相同的角度计和孔径角，则替代法也可以用于光度和角度的校准

.1所述的比率法用于计算下列回复反射参数。 发光强度系数：

mT——在观察参考点处的光度探头对待测样品的读数； m： 距离光源S处垂直于光源方向的光度探头对光源的读数 光度探头对环境杂散光的读数； 一一光度探头与待测样品之间的距离。 回复反射系数：

1——待测样品的面积（有效回复反射面积）。 回复反射亮度系数：

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5.4描述的替代法可以用来计算下列回复反射参数。 发光强度系数：

F mD* A ·m. cos3. cosv

Astd 一校准参考标准的面积（有效回复反射面）； 一被测样品的面积（有效回复反射面）； RAstd——校准过的参考（或工作)标准。 回复反射亮度系数

1sd—校准参考标准的面积（有效回复反射面） 一被测样品的面积（有效回复反射面）； 一校准过的参考（或工作）标准。 Astd 回复反射亮度系数

RLsd——校准过的参考（或工作)标准。 注：宜在校准参考标准的角度下测量被测样品和参考标准

5.5.3直接发光强度法

5.2所述的直接发光强度法可计算下列回复反射参数 发光强度系数：

I一一光度探头位置处测量的待测样品的发光强度，单位为坎德拉（cd）； E 一在被测样品的位置垂直于光源主光线方向测量的光源照度。 回复反射系数：

式中： A——被测样品的面积

3所述的直接亮度法可计算下列回复反射亮度系

射亮度系数也可以采用相同的亮度计根据公式（21)得到 R= R

系数为β的均匀漫反射体被光源垂直照射时在45°观测角

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参考标准宜是稳定的，并且在法定计量检定机构（见5.1）通过一种或以上儿种测量方式校准过，参 考标准应定期核查， 选作参考标准的回复反射体宜具有平滑的回复反射光分布，这样无需严格的安装和对准，因此，不 推荐立方体角或棱柱形结构的。 在漫射几何（45°/0°或者0°/45°）下校准的具有漫反射参考面，如PTFE粉或硫酸，不宜用作回复 又射模式，因为这些表面在小观测角度内具有自身回复反射性，且其反射比高度依颗于观测角度α。可 以使用适当处理的高质量平面和曲面反射镜，前提是定期测量其反射比。 高质量珠光反光膜材料适合作为参考标准，但即便这些材料随着时间具有足够的稳定性，也需要仔 细处理和储藏，并在一种固定几何条件下校准和使用，避开观察方向的规则反射。若使用的光度探头光 响应度与CIEV（入）函数匹配不好，作为参考标准的反光膜材料应与被测回复反射体具有相似的颜 色，也可使用其他的器件，如平面或曲面反射镜

5.7测量不确定度的来源

这里给出的不确定度表述参考JCGM1002008。在下面的章节中，被测量参数用Q表示，测 用力表示。 回复反射测量中的不确定度来源可分为6类，具体如下

5.7.2几何位置误差

几何位置误差是由于没有将测量器具安装到指定位置产生的误差。Q的标准不确定度u（Q） 位置参数力的标准不确定度u（力），可用公式（22）表示：

其中，aQ/ap为灵敏度系数。角度参数的不确定度依赖于仪器性能，例如用于设置光度探头双 度、光源和样品间距离测量的游标尺的分辨率，以及（自动光度仪器中的）步进电机或编码器的分 手动系统中的游标或表盘设置；同时也应考虑初始化这些参数（即0°的设置）的准确度。灵敏度

可通过改变相关参数而确定，将结果近似拟合成多项式再进行求导

5.7.3光源和光度探头孔径（区间性几何误差）

任何反射辐射的测量都包括了有限的样品区域和孔径，因此每个参数都应有一个区间范围。若该 区间产生了偏离，由此产生的误差称为区间性误差，区间性误差的讨论见附录B。 在实际计量中，使用标准孔径来确保测量复现性，则不必考虑区间性误差

线性校正和随机噪声的合成不确定度宜不大于1

5.7.5光源和光度探头实现CIE标准A照明体（2856K）和CIE光度响应度

由光源相关色温产生的不确定度以及光度探头的光谱响应度与V（入）光度函数的匹配产生的不确 定度与回复反射光谱系数有关。当测量极端颜色如红色和蓝色时要特别注意，由此产生的不确定度可 能会超过5%。样品区域的照射不均匀以及在对应视场内光度探头的不均匀也会产生测量不确定度。 如果光源在样品平面的照射不均匀，则在定标时光度探头人瞳（孔径）处接收的平均照度可能不等于被 则样品区域内的平均照度值。探测器视场内的响应度不均匀也会产生相似的问题。这两种情况都会带 来显著的校准不确定度，因此建议定期测量其不均匀性

5.7.6传递样品的测量重复性

5.7.7材料长期稳定性

个实验室的长时间（以月为计）测量值应小于0.1%

个实验室的长时间（以月为计）测量值应小于0.

光源宜是一个能够均匀照射样品的投射型光源。在光源法线方向获取样品表面的照度，其均匀性 宜在平均值的5%范围内，测量时宜排除杂散光，一般通过内置挡板和孔径光阑限制光束扩散来实现。 光源的相对光谱功率分布宜与CIE标准A照明体（2856K土20K)的光谱分布相同。宜采用稳定的电 流调制电源为光源供电，保证在测试过程中样品上的照度变化小于1%。光源的出射光宜为非偏振光。 对于反光膜的测试，典型样品尺寸是0.1m×0.1m或0.2m×0.2m。均匀照射的区域应覆盖整个 详品。如果在15m的推荐测试距离处测量，那么对于0.1m×0.1m的样品就需要150mm的照明直 经，对于0.2m×0.2m的样品则需要300mm的照明直径。此距离下，对于0.2m×0.2m的样品人射 角偏离不应大于0.5°

5.8.1.2光度探头

光度探头宜具有足够的响应度和测量范围以满足在光源和回复反射体测量中的读数分辨率至少为 2%。测量范围内光度探头的线性宜在1%以内，可用校正因子校正非线性。线性考察包括光度探头的 所有元件，即光学器件，探测器，放大器以及示值装置。光度探头的相对光谱响应度宜与CIEV（入）函数 相匹配，失匹配系数f1（按GB/T39388)不应大于3.5%，或者使用V（入）函数的光谱校正因子，该因子 与已由光谱辐射度装置测量过的材料有关，近似对应于被测样品的回复反射光谱系数。在整个测试过

程中，光度探头在恒定光源下的读数变化不宜大于1%

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角度计用于夹持样品并可如第4章中所述绕三个轴转动。样品架宜足够大以安置样品，角度计的 外框架和载物台宜涂成无光泽的黑色以避免光反射。角度计的结构宜使得光度探头易于替换为回复反 射样品。

5.8.1.4观测角定位器

设计为在观测位置支撑光度探头并将其与光源分开的装置。光度探头相对于光源的定位容差宜保 持在光度探头角度孔径的1%（例如，在10m处的标准孔径为0.1°，则容差宜在士0.001°或 ±0.17 mm)

5.8.1.5光度范围

观测角定位器与角度计之间的距离宜为15m，且距离精度为0.01m。只要探测器和光源的孔径角 满足测试方法要求，也可使用其他测量距离（10m～30mm）。杂散光会影响测量，特别是水平涂层材 料（道路标线），因此宜采取一些措施，例如将光程涂成无光泽的黑色或者使用足够的光阑，以保证只有 来自被测回复反射体的光进入光度探头，

5.8.2.1观测和照明距离

观测和照明距离测量中的不确定度对仪器定标的影响宜不大于0.25%。光度探头孔径光阑或入瞳 的距离位置宜接近光源的出射孔径或出瞳，以在设置观测角度时不会引人误差。二者合理间距不应大 于20mm，设置观测和照明距离的允差宜为士0.05%

5.8.2.2角度计角度

于公差的5倍 注1：设置允差仅指角度计的机械结构。 注2：在某些情况下，回复反射值可能会随角度变化有较陡的梯度变化，此时允差与坡度相适应。回复反射计的安 装会产生额外的不确定度。

测角定位器上设置的观测角允差宜小于土0.002°

5.8.2.4光源和光度探头的孔径

应明确光源和光度探头的孔径（见5.9）。 平均分辨率为6弧分，但需要的孔径尺寸是回复反射体光 变特性的函数。如果光源和/或光度探头的孔径不一致，那么光源和光度探头的出射和入射孔径的几何 中心就会改变。如果出现严重的不一致，几何中心和边界就无法表征孔径（见附录B）

5.8.2.5线性和噪声

基于重复测量获得线性校正和随机噪声带来的测量不确定度，这些测量应长达几天。 2.6标准A照明体和 CIEV(α)的光谱不确定度

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晋辐射学方法确定。使用光源的光谱 及各种类型的彩色回复反 时体的光谱回复反射比系数来评估由失匹配带来的不确定度。回复反射光谱系数乘以CIE标准A照 明体和V(入）的函数得到正确的结果。也可使用已知透光率的滤光片来得到校正因子，该方法的缺点是 找不到光谱透过率与待测材料的回复反射光谱系数相近的吸收型滤光片

5.8.2.7传递样品（参考或工作标准）

在校准参考标准的过程中上述不确定度会增加额外的误差。如果校准参考标准的实验室与开展 实验室使用的是不同的设备，则以上所有的误差都应在总不确定度评估中考虑。这在替代法测 艮重要。

5.8.2.8材料稳定性

镀铬标准材料本身的稳定性。一个校准过的参考标准宜在长时间内保持参数值不变。通过对标准样的周 量建立衰减曲线并以此进行相应的校正

5.8.2.9试样材料

与稳定的标准样不同，被测回复反射体试样的性能可能会随环境温度和湿度而变化。因此，应对 环境条件进行规范化

5.9实验室间参考比较的推荐孔径尺寸

在回复反射体实际应用中，包含了人！ 仅组灯，这在一定程度上解释了在实验室间进行参考比较时使用有限尺寸的孔径的合理性。有效观测 角是指光源区域和光度探头的孔径间加权分离值，即为孔径形状内所有可能分离值的平均值。 基于测试中使用的观测角来规定标准孔径尺寸。一般情况下，测试中的观测角越小，所需要的孔径 越小，以分辨这些角度下可能出现的光型快速变化。另一方面，随着观测角增大，反射光一般会减小，为 了获得稳定测试所需的足够信号，有必要使用较大的孔径

漆包线标准5.9.2标准圆形孔径