积分球的典型应用,积分球由于其测量精度高、操作简便等特点,被普遍应用于以下领域:1 导航系统,积分球可以用于惯性导航系统,通过测量旋转角速度和球在三个轴向上的加速度,确定导航器的方向和位置。2航天器姿态控制,积分球在航天器姿态控制中起到了重要作用。通过测量航天器的旋转角速度和加速度,控制航天器的运动,保持良好的姿态。3机器人定位与导航,积分球可以用于机器人的定位与导航。通过测量机器人的旋转角速度和加速度,确定机器人的位置和运动轨迹,实现精确定位和导航功能。积分球还可以用于光学实验中的光传输研究,通过观察球内的光分布,可以研究光的传播规律。可变光谱输出太阳光模拟器作用
积分球基本释义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。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。积分球的涂层,积分球内壁涂层反射率ρ(λ)和积分球等效透过率τ(λ)是积分球较重要的质量指标。反射率:在给定方向照射下,物体反射到球空间的辐射通量与入射物体表面辐射通量之比。可变光谱输出太阳光模拟器作用在光学仪器中,积分球作为光源积分器,提高了光测量的准确性。
反射率和透射率的测量:积分球可用于测量物体的反射率和透射率。通过将待测物体放置在积分球的出光口处,可以测量出该物体的反射光和透射光的比例,从而得到其反射率和透射率。色度测量:积分球可用于测量物体的颜色。通过测量待测物体在各种波长下的反射光的强度,可以得出该物体的颜色特性。均匀照明:积分球也可用作均匀照明器,为需要均匀照明的场所提供照明。总的来说,积分球是一种非常有用的光学器件,普遍应用于光源测试、颜色测量、光学测量等领域。
由于积分球较常用于稳态条件下,随着积分球涂层反射率的增加和开口端口面积比例的减小,产生稳态辐射度的反射次数越多。因此,积分球设计应尝试优化这两个参数,以获得较佳的辐射通量空间积分。图2是一个机器人成像系统的图像,用于通过积分球参考端口映射空间均匀性。涂层,在为积分球选择涂层时,必须考虑两个因素:反射率和耐久性。例如,如果有足够的光线,并且积分球将在可能导致积分球收集污垢或灰尘的环境中使用,则耐久性和可清洗的涂层是您的理想选择。积分球的内壁应是良好的球面,通常要求它相对于理想球面的偏差应不大于内径的0.2%。
沿球体的直径,对开两个圆口,一个为入光口、一个为反光口。入光口处可以放置液体或固体样品,以做透过率测试之用;这时、反光口处则要放置由氧化铝(AI203)制成的副白板作为扩射元件,如图-6 所示;如果需要测试固体样品的反射率,则要将样品放置在副白板处,而副白板是否仍然需要继续使用,这就要视样品的性质而定了。如果样品完全不透明,则无需使用副白板;如果样品透明或半透明状,则一般仍需使用副白板,只是该白板要放置在样品的后面做衬底之用。在光学测量中,积分球提供了稳定的、无阴影的光照环境。可变光谱输出太阳光模拟器作用
积分球的设计巧妙,通过多次反射使光线混合均匀。可变光谱输出太阳光模拟器作用
激光功率测量,积分球很容易捕获或者集成近准直光源例如激光光束或者高度分散的光源(例如激光二极管或VCSEL)。由于积分球独特几何结构,激光束功率测量不受激光束偏振及校准的影响。在不影响探测器信号的情况下,该系统可使用开放端口,或可安装激光二极管模块或缩孔器的光纤适配器。 (图5)。可以添加额外的端口来执行并行光谱表征,使其成为可靠的激光二极管寿命测试的理想设备。成像和非成像校准用均匀光源,积分球是一种近乎完美的创造均匀光源的方法。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(图6)。可变光谱输出太阳光模拟器作用