大家好,这里来给大家介绍一下积分球(光度球)的工作原理,欢迎大家指正。积分球,顾名思义,产品为球形结构,直径从20厘米到3米左右不等,主要用于测量待测光源的光谱范围与其他光学性质等,产品主要分为内置光源积分球和外置光源积分球。积分球之所以被普遍应用于实验光学领域,主要原因是被测光源由于强度过大,光电探测装置无法承载光源的直接照射,需要使光强弱化后才能进行测量,所以积分球应运而生。积分球内壁理论上需要无限接近于理想球面,内壁涂有漫反射材料,确保光源在积分球内部进行充分的漫反射,消耗光强度的同时,不影响其他光学性质。在天文学领域,积分球帮助科学家研究星球的内部结构,探索宇宙的奥秘。智能手机红外传感器积分球使用方法
积分球尺寸的选择:积分球也可根据积分球尺寸大小和内部涂层进行分类。积分球内径尺寸1mm-3m可选,积分球的大小取决于实际应用需求。例如小的积分球可以很好的集成到其他设备中。在快脉冲激光功率测量的情况下,使用小型积分球和探测器确实可以确保检测上升时间不会受到不利影响。这是因为小型积分球的内部表面通常由高反射材料制成,能够将入射光有效地散射和反射,从而提高了光的收集效率。对于非常大的多向光源,如高压钠灯或长荧光灯管,由于这些光源的尺寸较大,可能需要直径大于1米的积分球来安装并将灯置于球体内。这样做的好处是可以更好地适应这些大光源,并减少因光源尺寸过大而对测量结果产生的影响。智能手机红外传感器积分球使用方法积分球是数学建模的基石,培养着学生的空间想象力和逻辑思维。
积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集,如图1,在积分球内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球内部。使用积分球来测量光通量时,可使得测量结果更为可靠,积分球可降低并除去由光线的形状、发散角度、及探测器上不同位置的响应度差异所造成的测量误差。积分球(Integrating sphere)又称为光通球、光度球,是一个中空的完整球壳。积分球多由金属资料制成,内壁涂白色高漫反射层(通常是氧化镁或硫酸钡),且球内壁各点漫射均匀。也有积分球采用高反射高分子资料制成,例如Spectralon资料。
这种辐射度交换一次又一次地发生,直到它在空间上整合。入射到整个积分球体表面的总通量的n次反射的交换可以用幂级数来建模,并简化为一个简单的辐射方程:式中Φ为入射到积分球内的光,As为积分球壁面积,p为积分球壁反射率,f为开口端口面积占比。简化的辐射度方程可用于模拟光和LED测量应用的光学效率。这些应用包括用于激光表征的光学衰减,进入光纤或安装在积分球体上的探测器表面的通量,用于图像传感器的光谱辐射度和用于非成像光学传感传感器的光谱辐照度,或积分球体应用所需的其他许多辐射和光度参数。积分球的设计需要考虑光源的功率和光谱分布。
积分球的基本性能很容易理解,并构成了其多功能性的基础。简单地说,积分球作为光收集器,收集的光可成为照明的光源,或者被采样用于光测量。作为辐射计或光度计的一部分,积分球可以直接测量来自灯、led或激光的辐射通量密度。积分球性能不断完善,其性能与组件和设计规格质量息息相关。一般而言,光学扩散片在小心使用下,可降低测量时因探测器上的入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差,因此可以提高测量的准确性。但是在精密的测量时,就必须使用积分球作为光学扩散器使得上述的误差较小。积分球在光电器件测试中,保证了光线的均匀照射。试验Helios标准光源无人驾驶
积分球在艺术领域,如雕塑、建筑设计中,也具有极高的价值。智能手机红外传感器积分球使用方法
积分球球体倍增因子对表面反射率极为敏感。选择漫反射涂层或材料会对给定设计的辐射度产生很大影响(如图3所示)。所示的两种涂层都具有高反射率,在350至1350 nm范围内的反射率超过95%。因此,对于相同的积分球,人们可能预期不会有明显的辐射度增加。然而,辐射度的相对增加大于反射率的相对增加,其系数等于球体倍增因子。虽然其中一种涂层在一定波长范围内比另一种提供2%到15%的反射率增加,但相同的积分球设计将导致辐射度增加40%至240%。较大的增加发生在1400纳米以上的近红外光谱区域。智能手机红外传感器积分球使用方法