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积分球的结构

  积分球又称为光通球,光度球,是一个中空的完整的内壁涂有白色漫反射材料的开腔球体,球壳内壁上开有几个窗孔,用于进光孔和安放光接收器等。积分球内壁上涂有漫反射材料,也就是漫反射材料接近于1的材料,使得球内壁可见光的光谱范围内的光谱反射比都在99%以上。

积分球球体的设计

  显然,积分球球体肯定是越圆越好,这样就更能保证光线在其内部的每次反射都有不同路径,更易使光均匀。

  对于积分球球壁上开有2π测量口的球体,当采用4π方法测量时,其开口的挡板比较好的设计方法是挡板和球体有相同的球面度,这样当用挡板封贴在开口处时,挡板和球体可以形成一个完整的球面,对于光线的散射基本不造成影响。

  显然,有的积分球采用平面挡板封贴于2π开口处,这样就严重破坏了球体的球面度,进而影响光线散射的均匀性。特别是当2π开口比较大时,这种影响就更加明显。

积分球的结构.jpg

积分球内部挡板的设计

  正常测量时,积分球球体内部或球壁上需要安装标准灯、辅助灯、温度探头、光纤探头、被测光源等各种部件。为了进行准确测量,这几个部件之间的位置关系需要遵循以下一些基本原则:

  1、辅助灯、标准灯或被测光源发出的光线都不应该直接照射到光纤探头,否则测量结果会出现重大误差。因为如果光线直接照射到光纤探头,则其没有经过散射均匀化之前就直接被采集,这样其测量结果不能代表整个积分球内表面的照度水平,造成极大的测量误差。为了避免这种情况,通常在光纤探头正前方需要设置挡板。但积分球挡板的大小、位置与形状设计以不影响光线的均匀化为前提,即需要保证光纤探头部位的光照度与其它部分的光照度相同。

  2、辅助灯、标准灯、被测光源发出的光线不应直接照射到温度探头。通常温度探头对于光线比较敏感,接收光线强度不同,其温度也会不同,这就会引入测量误差,从而使其测量值不能反映积分球体内部的真实温度。通常,我们也可以在探头前部设置挡板,以达到避免光线直射的目的。

  3、辅助灯发出的光不应直接照射到标准灯或被测光源。辅助灯的作用是为了比较标准灯与被测光源外形、颜色差异而设计。显然如果其发射出的光线直射到标准灯或被测光源表面,则在未经均匀化之前就被吸收掉一部分。而剩下部分光线在积分球体内部均匀化后,照射到光源表面,也会被吸收掉一部分。但显然直射面与非直射面的照度不同,对于光线吸收的比例关系不再成立,从而产生吸收补偿系数的误差,进而影响Z终的测量结果。

  4、标准灯、被测光源的安装位置Z好相同,如不能相同,也应尽量接近,以减小由于校准灯位置与测量位置不同而产生的测量误差。需要着重指出的是,在通常情况下,标准灯位置与被测光源的位置相同,所以挡板的位置比较好设计。但有的积分球生产厂家由于不能提供2π发光的标准灯,所以当被测光源安装在球壁侧开口位置时,仍然采用球心4π标准灯进行校准。此时就一定需要注意被测光源与光纤探头、温度探头、辅助灯之间的挡板设计。其设计原则仍然需要遵循前述几个要点,不能偏离任何一点,否则其测量误差不可避免。理论上,标准灯的安装位置应该和被测光源的安装位置相同,这样才能使测量误差Z小化。

积分球的涂料

  1、涂料的反射率

  涂料的高反射率是积分球的diyi要求。反射率越高,每次光反射被吸收的能量就越少,在相同能量损失的情况下,反射次数就越多,光就越均匀,积分球测量也就越准确。

  2、涂料的漫反射特性

  理想状态下,积分球的内表面喷涂涂料后,应该是一个遵循朗伯定律的漫射面,即不管入射光来自何方,沿各方向漫射光的发光强度总与cosθ成正比。所以在考察涂料反射率的同时,一定要考察其漫反射特性。

  3、涂料的光谱选择性

  积分球涂料的反射率应该是针对于特定波长的光,而不是对于全光谱都有效。不同波长的光照射到同一个点,其被反射率肯定不同;对于某些波长的光,其反射能力可能很强;对于某些波长的光,其反射能力可能很弱。对于积分球而言,当然是希望对于可见光谱范围内不同波长的光的反射能力相等,这样在校准、计算时就非常易于处理,测量结果更为精确。

  4、涂料的稳定性

  积分球涂料的稳定性主要是指抗氧化能力和抗潮解能力。通常我们常见的涂料主要成分为硫酸钡BaSO4。而硫酸钡在遇高温后容易氧化,从而改变颜色。所以通常看到有的积分球用了1年以后,表面发黄。另外,还要求涂料遭遇潮湿天气时,表面干燥,不应潮解。如果表面潮解,则当天气再次干燥时,涂料也干燥,表面极易开裂,进而发生表层脱落。

积分球.jpg

  5、喷涂工艺

  显然光有好的涂料还不行,必须有一个好的喷涂工艺才能使积分球的漫反射特性锦上添花。各个厂家的喷涂工艺肯定不同,但总体要求应该一致:即积分球球体表面洁白无瑕,应该有比较均匀粗燥的颗粒,不易脱落。只有做到这几点,这个喷涂工艺才可以让人放心和接受。

积分球夹具的设计

  积分球内部Zda的夹具实际上是ZX支柱。支柱上面既要承载标准灯,也要承载被测光源,所以在设计时需要考虑承重的要求;另外,对于大型积分球,由于测量时需要考虑灯具安装姿态,所以还需要考虑球心支柱采用上悬或下立的安装方式,也需要考虑辅助夹具,以考虑灯具侧装的情况。

  解决了灯具支撑的问题,就需要考虑灯座问题。不同的灯具,需要不同的灯座。Z常见的灯座有螺口灯座和条形荧光灯管灯座;Z近出现的条形LED灯管,其灯座有别于荧光灯管灯座,是需要特别考虑的一点。所有以上提及的夹具,Z好都采用球内壁涂料,进行一次彻底喷涂,以减小吸光效果。

  另外,在满足支撑强度的前提下,Z好应使积分球夹具的表面积Z小化。对于2π测试,其夹具通常是一个难点。因为2π灯具通常体积大,重量大,难于支撑。我们通常很难既使得灯具可靠支撑,又能把灯具固定在2π侧开口出,而且积分球测量时不漏光。


2004-12-26 浏览次数:5130次
本文来源:https://www.yiqi.com/daogou/detail_1926.html
热门标签: 结构作用误差分析|维护保养选购指南原理|发展现状
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