积分球,又称积分仪,是一种用于测量物体力学性质的实验仪器。它由一个固定在球轴上的球体和一个与球相连的臂组成,臂上通常安装有传感器用于测量力的大小。当物体施加在积分球上的力矩通过球轴传递给传感器时,传感器可以测量出力的大小。根据测得的力矩和角位移,可以计算出物体施加在积分球上的力。总而言之,积分球是一种能够测量物体施加在它上面的力矩的实验仪器,可以应用于力学实验、力矩传感、姿态感知和动态平衡等领域。在光学仪器中,积分球作为光源积分器,提高了光测量的准确性。氙灯太阳光模拟器原理
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。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。高动态范围积分球高光谱成像积分球的形状通常是球形,但也可以根据需要制成其他形状,如椭球形。
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。
技术特性:积分球的基本原理:积分球又称为光通球,是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层,且球内壁各点漫射均匀。光源S在球壁上任意一点 B上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。由积分学原理可得,球面上任意一点B的光照度为:公式(1)中,E1 为光源S直接照在 B点上的光照度,E1的大小不仅与B点的位置有关,也与光源在球内的位置有关。如果在光源S和B点间放一挡屏,挡去直接射向 B点的光,则E1=0,因而在 B点的光照度为:公式(1)公式(2)中,R为积分球半径、p为积分球内壁反射率。R和p均为常数,因此在球壁上任意位置的光照度E(挡去直接光照后)与灯的光通量 中成正比。通过测量球壁窗口上的光照度E,就可求出光源的光通量 Ф。积分球内的光源经过多次反射,形成了均匀的光照环境。
积分球的原理和典型应用:1.积分球的原理,积分球是一种球形仪器,通过测量球的旋转角度来确定位置和运动的工具。其主要原理是基于陀螺仪和加速度计的测量。1.1 陀螺仪原理,陀螺仪是一种测量旋转角速度的装置。积分球中的陀螺仪通过测量球在三个轴向上的转动角速度来确定球的旋转状态。1.2加速度计原理,加速度计是一种测量加速度的装置。积分球中的加速度计通过测量球在三个轴向上的加速度来确定球的运动状态。积分球integrating sphere具有高反射性内表面的空心球体。用来对处于球内或放在球外并靠近某个窗口处的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率器件。球上的小窗口可以让光进入并与检测器靠得较近。在球的内表面涂有无波长选择性的(均匀)漫反射性的白色涂料。在球内任一方向上的照度均相等。 所属学科: 机械工程(一级学科) ;光学仪器(二级学科) ;光学测试仪器(三级学科)。积分球的应用,为光学测量领域带来了更高的测量精度。LED辐射定标测试范围
积分球体积的计算,是空间几何、向量分析中的经典问题。氙灯太阳光模拟器原理
成像和非成像校准用均匀光源,积分球可以近乎完美的创造均匀光源。辐射度是离开光源或辐射面的每个立体角的通量密度。辐照度是落在表面上的通量密度,在表面的平面上测量。积分球光源的输出孔径在设计正确的情况下,可以产生接近完美的多光谱漫射光源和朗伯光源,与视角无关。积分球内部装置,包括挡板、灯具和灯座,会吸收辐射源的部分能量,降低球体的空间均匀性。通过在所有可能的表面上使用高反射漫反射涂层,可以改善空间均匀性的降低。氙灯太阳光模拟器原理