單向透視織物性能測試與評價方法研究

陳鳳梅 歐陽玉魁 余 弘

（上海市質量監督檢驗技術研究院，上海，200040）

隨著現代人自我保護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、透氣、充分利用自然光源、節能環保、保護隱私等多功能性，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的檢測標準和考核指標。本研究從窗簾的單向透視原理出發，模擬實際使用環境，設計搭建試驗裝置，討論同一織物在不同環境照度下達到單向透視和不同織物在同一環境照度下達到單向透視時各光學參數的變化規律，研究單向透視織物的性能，為研發者和消費者提供參考。

1 測試原理及測試系統裝置的建立

1.1 測試原理

單向透視窗簾是利用室內外的光照差來實現單向透視效果。當太陽光照射到織物表面，內外環境照度滿足一定條件時，織物表現出單向透視性。如圖1 所示，太陽照射到織物表面產生入射光Dout入，透過織物產生透射光Dout透，被織物反射產生反射光Dout反，室內光透過織物產生透射光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，達到單向透視所需的表面照度Dout入越小，織物越容易呈現單向透視效果［4-7］。

圖1 太陽光照射原理示意圖

1.2 測試系統裝置的建立

測試系統裝置如圖2 所示［8］。模擬室內、窗簾、室外這樣一個環境，設置一測試箱代表室內，箱體尺寸1 000 mm×500 mm×700 mm，箱內壁亞光黑，以減少反射光影響，箱內頂端有照度可調的日光燈，模擬室內光源，在測試箱后部放置一標準視力表，模擬室內物體；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。箱外有一照度可調的投光燈，投光燈中心線和箱內視力表第二排“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，面向室外的一側作為測試面。通過調整箱內外光源照度，模擬環境照度變化。“室內”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，根據需要定義了兩個透視效果和測試點。

兩個透視效果：當觀察者站在投光燈處透過織物不能清晰辨認箱內視力表第二排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，當能清晰辨認視力表第一排的“E”時，視為“看得清”（透視）。

兩個測試點：內部光源為唯一光源時，站在投光燈處觀察箱內視力表，視力表清晰可見，此狀態下由外向內看得清、由內向外看不清。固定內部光源，調整外部投光燈照度由弱到強，箱內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），當剛好達到由外向內“看不清”、由內向外“看得清”這一狀態時，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測量織物表面反射光照度Dout反，發現此點Dout反最大且測試結果相對穩定）。

固定內部光源，調整外部投光燈照度由弱到強，當由外向內“看不清”、由內向外“看得清”剛好滿足時，在投光燈和箱內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，關閉內部光源，緊貼織物表面測量Dout入、Dout透、Dout反。獲得的數據通過計算可以得到織物的透光率、反光率和對比度。研究各參數的變化規律，尋找更能準確直觀表達織物單向透視性能的指標。

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安裝在窗戶上，對窗簾進行實際使用效果觀察，如圖4 所示。在相同狀態下，窗簾1 的單向透視性能優于窗簾2。

圖4 窗簾實際透視效果圖

利用搭建裝置測量系統，固定內部光源，選擇視力表表面照度為500 lx，調整外部投光燈照度，當樣品達到單向透視效果時，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 單向透視性能優于窗簾2。表明采用搭建裝置測量系統和設計的試驗參數得到的測試結果與產品具有的客觀性能一致，測量結果可靠，該方案可行。

由表1 可以看出：各數據的標準偏差和變異系數小于5.0%，考慮到樣品本身存在的不均勻性，以上測試數值的差異在可接受范圍內，測試數據穩定，測量系統和測試方法可以應用實施。

表1 穩定性試驗數據

2 試驗部分

2.1 樣品信息

收集單向透視窗簾（吊牌標注單向透視窗簾）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 號是機織窗簾，31 號～46 號是針織經編窗簾。59 號～87 號是針織和機織織物。各窗簾及織物結構均勻，對其實際透視效果進行驗證確認。方法是將窗簾和織物呈窗簾使用狀態安裝在窗戶上，能清晰辨認室外2 m 內臉部輪廓為透視，不能清晰辨認室內50 cm 內臉部輪廓為不透視。同時利用系統測量裝置，通過調節日光燈和投光燈的照度，對87 個樣品進行透視效果觀察，結果如下。

（1）在實際環境狀態下窗簾有內外不透視和單向透視2 種效果；模擬環境狀態下有內外不透視、單向透視和內外透視3 種效果。47 號～53 號、55 號、59 號～64 號、66 號、68 號～84 號、86 號～87號樣品兩種狀態內外都不透視；1 號～46 號、85 號樣品兩種狀態都具有單向透視效果。54 號、56 號～58 號、65 號、67 號樣品兩種狀態透視效果不同，這些樣品實際使用時需要很強的光照強度或對比度才能呈現單向透視效果，由于儀器量程范圍內無法滿足高照度的要求，因而模擬環境狀態呈現內外透視效果；觀察發現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）在實際環境狀態下用照度計測量織物的表面照度，發現隨著織物達到單向透視的先后，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模擬測試，在同一內部照度下，隨著外部光源照度由弱到強，各樣品達到單向透視效果的入射光照度不同，織物達到單向透視效果的先后順序和在實際環境狀態下觀察的順序一致；改變內部照度，織物達到單向透視的外部照度也隨著內部光源照度的增大而增大，但織物達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、抗透視的環境，充分利用自然光源，達到節能的目的，這就要求達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外透視效果的織物，前者達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。內外透視的織物達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織物的單向透視性。

2.2 試驗參數分析

2.2.1 同一樣品內部照度不同時參數變化規律

GB 50034—2013《建筑照明設計標準》中規定室內工作場所照度按照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 行Dout入、Dout透、Dout反、Din透測量，研究各指標變化規律，結果見圖5。

圖5 不同內部照度下各指標變化情況

由圖5 可知，改變內部環境照度，同一樣品達到單向透視效果的Dout入、Dout反隨內部環境照度增大而增大，線性變化規律較明顯，說明窗簾的單向透視功能受使用環境的影響，這與一天中隨著太陽光照度不同，窗簾的透視效果發生變化相一致。此外，操作過程中觀察同一內部照度下4 個樣品達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，系統誤差也比Dout入大，相比之下Dout入能更準確地表達織物的單向透視性。透光率、反光率反映的是樣品本身的性質，由于系統誤差的存在和樣品本身的不均勻性，數據在較小范圍內有波動，反光率受Dout反數據影響波動較大，因此在性能表達上沒有透光率更準確。圖5 中4 個樣品的透光率均大于14%，且對比度沒有隨著環境照度呈現一致的變化規律，對表達織物的單向透視性能規律不明顯。

2.2.2 不同樣品同一內部照度下參數變化規律

內部光源選擇人眼適宜的照度500 lx。選取兩種狀態下具有單向透視效果的1 號～46 號樣品做研究，調整投光燈照度由弱到強，當樣品達到單向透視時，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、結構相似的織物（1 號～11 號）測試所得數據見表2，按照達到單向透視的先后排序。顏色、結構不同的織物測試所得數據見表3，按照達到單向透視的先后排序。

由表2 可知，在同一內部環境照度下，改變外部投光燈照度由弱到強，隨著樣品達到單向透視的先后，顏色、結構相似的織物達到單向透視時Dout入、Dout反、對比度也逐漸增大，線性變化規律較明顯，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、結構不同的織物，通過改變外部投光燈照度由弱到強，將織物按照達到單向透視的先后排序，發現達到單向透視的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織物的單向透視性能，且測試簡便。透光率充分體現了織物的采光性能。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、結構相似的織物內部環境照度相同時數據表

表3 顏色、結構不同的織物內部環境照度相同時數據表

3 結束語

單向透視效果隨著環境變化，實際環境下有內外不透視和單向透視兩種效果；模擬環境下有內外不透視、單向透視和內外透視3 種效果，內外透視的織物實際環境很難呈現單向透視效果，功能可忽略。無論是同一樣品改變內部照度，還是內部照度不變時，對比不同樣品，達到單向透視的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。當內部照度為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。