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。积分球作为光学测量工具,广泛应用于光源均匀性检测。吉林积分球原理
测量与光束空间性质无关的光功率的积分球。常用的积分球结构测色仪有 d/8结构和 d/0结构。d/8结构色度仪有两种测量模式 SCI和 SCE;(详见此处),利用 SCI进行颜色测量可以有效地消除物体表面纹理对颜色测量的影响,从而获得物体的真实色彩特征。除了测量的目的,积分球还可以均匀照射一个装置。这在测试数字成像装置时非常重要(例如CCD阵列)。理想情况下,在积分球内表面的涂层在需要的波长范围内都具有很高的反射率,并且反射为漫反射。如果积分球和小端口处的光学损耗很小,多次反射会导致在积分球内部具有很高的光强,从而具有很高的光学效率,即使积分球比光源和探测器的尺寸都大。A光源积分球测试方法积分球在光学领域,如光纤通信、激光传输等方面,具有重要意义。
大多数球体由轻质铝制成,但也有使用其他材料,如钢、塑料和玻璃纤维。“很难使球体在物理上均匀,而这是产生均匀的光分布的关键,”佛罗里达州奥兰多市光电子实验室的亚历克斯·方说。铝也是连接两半或四分之一球体并管理密封/接缝*简单的材料。“人们曾尝试过只粉刷一个大房间作为积分球,但铝是迄今为止非常好的材料。此外,明确您要测量单位(功率W,辐照度W/m2,或光通量流明),以及积分球的几何形状,无论是全积分球4π立体角还是半积分球2π(见图3)。“一个完整的积分球可以测量所有方向发射的设备(4π立体角),也可以测量只向前发射的设备(2π),”Weitzman说。“半积分球通常只用于2π测量。”
如果积分球被用作光源以提供大而均匀的出光面,那么也可能需要大直径的积分球。这是因为在这种情况下,积分球的尺寸将直接影响到光的散射和反射效果,以及光场的均匀性。为了达到理想的测量效果,需要根据实际应用场景选择合适的积分球直径。Greg McKee是美国***制造积分球的Labsphere公司的系统业务部门主管,回复道:决定积分球较小尺寸的几个主要因素:要测量的灯的物理尺寸(为挡板留出空间)、灯的自吸收性和积分球内部温度。灯具安装硬件也必须能足够安装在里面。另一方面,积分球不能太大,否则它的响应性是有限的:理想的直径是小灯较大尺寸的十倍,或者是被测量的长灯长度的两倍。实际上,1到3米的积分球用于较常见的白炽灯和紧凑型荧光灯的光通量测量。2米或更大的球体通常用于测量500瓦或更大的光源。积分球内部的涂层材料对光线的反射率有明显影响。
积分球的典型应用主要包括以下几个方面:1.环境光学测量:积分球可用于测量环境光学参数,如大气光学、水光学等。在大气研究中,积分球可用于测量大气中光的散射、吸收和传播特性;在水研究中,积分球可用于测量水中光的散射、吸收和穿透特性。2.光学材料测试:积分球可用于测试光学材料的性能,如玻璃、塑料、晶体等。通过测量这些材料对光的反射和透射特性,可以评估其光学性能和质量。3.医学光学测试:积分球可用于医学光学测试,如生物组织的反射和透射特性、激光辐射的生物效应等。这些测试对于医学研究和诊断具有重要意义。积分球在工程领域,如流体力学、热传导等领域,发挥着重要作用。高动态范围太阳光模拟器模拟器
积分球的设计巧妙,通过多次反射使光线混合均匀。吉林积分球原理
积分球在实验研究中有普遍的用途。其中一些应用包括:力学实验:积分球可以用于测量物体施加在它上面的力矩,用于研究物体的力学性质,如力的大小、方向和作用点等。力矩传感器:积分球所配备的传感器可以用于测量力矩,比如在机械工程中用于测量旋转部件的扭矩。姿态感知:积分球可以用于测量物体在空间中的姿态,如角位移和角速度等。这在航空航天、机器人和导航等领域中有着重要的应用。动态平衡:利用积分球的力矩测量功能,可以对旋转设备进行动态平衡,以提高其工作稳定性。吉林积分球原理
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