技術(shù)特性:積分球的基本原理:積分球又稱為光通球,是一個中空的完整球殼。內(nèi)壁涂白色漫反射層,且球內(nèi)壁各點漫射均勻。光源S在球壁上任意一點 B上產(chǎn)生的光照度是由多次反射光產(chǎn)生的光照度疊加而成的。由積分學(xué)原理可得,球面上任意一點B的光照度為:公式(1)中,E1 為光源S直接照在 B點上的光照度,E1的大小不僅與B點的位置有關(guān),也與光源在球內(nèi)的位置有關(guān)。如果在光源S和B點間放一擋屏,擋去直接射向 B點的光,則E1=0,因而在 B點的光照度為:公式(1)公式(2)中,R為積分球半徑、p為積分球內(nèi)壁反射率。R和p均為常數(shù),因此在球壁上任意位置的光照度E(擋去直接光照后)與燈的光通量 中成正比。通過測量球壁窗口上的光照度E,就可求出光源的光通量 Ф。積分球與材料科學(xué)結(jié)合,可以研究球狀材料的力學(xué)性能,如籃球、高爾夫球等。Spectra-PT亮度可調(diào)太陽光模擬器測試
積分球配置的選擇:除了考慮積分球尺寸、內(nèi)部漫反射涂層以外,積分球配置也是選配積分球系統(tǒng)的關(guān)鍵且*具挑戰(zhàn)的參數(shù)之一。積分球開口數(shù)目和探測器開口數(shù)目多少?例如有的積分球設(shè)有18個開口端。是否內(nèi)部配置擋板,如果需要,擋板尺寸多大?擋板防止直接光源的光飽和或損壞探測器,必須盡可能小,以減少陰影。在高發(fā)散激光二極管測量中,可以消除擋板,并且探測器移動到靠近入口端口的位置,以消除頭一個光熱點,并較大限度地減少飽和或損壞光電二極管的可能性。HeliosHelios標(biāo)準(zhǔn)光源批發(fā)在光譜分析中,積分球提供了穩(wěn)定的光源輸出。
積分球的作用是對輻射通量進(jìn)行空間積分。針對特定應(yīng)用,定制設(shè)計積分球時,了解積分球的工作原理非常重要。積分球理論是研究漫射表面內(nèi)的輻射交換原理的一種理論方法。盡管積分球理論的基礎(chǔ)理論可能看起來復(fù)雜,但實際上有許多簡便易行的方法和技巧可以幫助您理解和學(xué)習(xí)。這個概念可以簡述為:積分球表面兩個區(qū)域之間的輻射度交換與視角和表面之間的距離無關(guān),即積分球壁上任何一點接收到的通量的比例對于積分球壁上任何其他輻射點都是相同的。
光源在球壁上任意一點上發(fā)生的光照度是由屢次反射光發(fā)生的光照度疊加而成的。這樣,進(jìn)入積分球的光經(jīng)過內(nèi)壁涂層屢次反射,在內(nèi)壁上構(gòu)成均勻照度。積分球常用于測驗光源的光通量、色溫、光效等參數(shù),也可用于丈量物體的反射率和透過率等。較常見的積分球結(jié)構(gòu)測色儀器為d/8結(jié)構(gòu),也有d/0結(jié)構(gòu)。關(guān)于d/8結(jié)構(gòu)測色儀,有兩種丈量模式SCI和SCE;采用SCI丈量色彩能夠有用的消除去物體外表紋路對色彩丈量的影響,進(jìn)而取得物體的真實色彩特征。積分球的應(yīng)用,為光學(xué)測量領(lǐng)域帶來了更高的測量精度。
由于積分球較常用于穩(wěn)態(tài)條件下,隨著積分球涂層反射率的增加和開口端口面積比例的減小,產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)輻射度的反射次數(shù)越多。因此,積分球設(shè)計應(yīng)嘗試優(yōu)化這兩個參數(shù),以獲得較佳的輻射通量空間積分。圖2是一個機器人成像系統(tǒng)的圖像,用于通過積分球參考端口映射空間均勻性。涂層,在為積分球選擇涂層時,必須考慮兩個因素:反射率和耐久性。例如,如果有足夠的光線,并且積分球?qū)⒃诳赡軐?dǎo)致積分球收集污垢或灰塵的環(huán)境中使用,則耐久性和可清洗的涂層是您的理想選擇。利用積分球,可以求解球體表面的光照強度分布,為照明設(shè)計提供依據(jù)。色溫可調(diào)Helios標(biāo)準(zhǔn)光源UV波段
積分球內(nèi)光源的均勻性對于實驗結(jié)果至關(guān)重要。Spectra-PT亮度可調(diào)太陽光模擬器測試
激光功率測量,積分球很容易捕獲或者集成近準(zhǔn)直光源例如激光光束或者高度分散的光源(例如激光二極管或VCSEL)。由于積分球獨特幾何結(jié)構(gòu),激光束功率測量不受激光束偏振及校準(zhǔn)的影響。在不影響探測器信號的情況下,該系統(tǒng)可使用開放端口,或可安裝激光二極管模塊或縮孔器的光纖適配器。 (圖5)??梢蕴砑宇~外的端口來執(zhí)行并行光譜表征,使其成為可靠的激光二極管壽命測試的理想設(shè)備。成像和非成像校準(zhǔn)用均勻光源,積分球是一種近乎完美的創(chuàng)造均勻光源的方法。輻射度是離開光源或輻射面的每個立體角的通量密度。輻照度是落在表面上的通量密度,在表面的平面上測量。積分球光源的輸出孔徑在設(shè)計正確的情況下,可以產(chǎn)生接近完美的多光譜漫射光源和朗伯光源,與視角無關(guān)(圖6)。Spectra-PT亮度可調(diào)太陽光模擬器測試
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