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閱讀：8577發(fā)布時(shí)間：2021-12-4
積分球的基本原理是使光源照射在球的中心發(fā)光，發(fā)出的光將漫反射到球內(nèi)壁的涂層上。漫射光將通過(guò)漫反射并繼續(xù)循環(huán)，直到球的整個(gè)內(nèi)表面的光通量一致為止。然后安裝在球壁上的探頭讀出光源發(fā)出的光通量。下面詳細(xì)為大家介紹下“積分球的結(jié)構(gòu)與基本原理以及積分球的測(cè)量方法"。
一、積分球的結(jié)構(gòu)與基本原理
積分球一般只能用來(lái)測(cè)試發(fā)光的光源的色溫、光通量、色坐標(biāo)、色容差、光效和光譜帶。色容差是指表征光色電檢測(cè)系統(tǒng)軟件計(jì)算的X、Y值與標(biāo)準(zhǔn)光源之間差別。數(shù)值越小，準(zhǔn)確度越高。光效是指光源所發(fā)出的總光通量與該光源所消耗的電功率（瓦）的比值，單位為lm/w。例如A燈與B燈總光通均為100lm，A燈所耗為10W，B燈為20W，那么可以認(rèn)為A燈比B燈要節(jié)能。
積分球的基本原理是讓光源在球的中心發(fā)光，發(fā)出的光射到球內(nèi)壁的涂層上產(chǎn)生漫反射，漫反射出來(lái)的光再經(jīng)過(guò)漫反射，不斷循環(huán)直至整個(gè)球內(nèi)表面的光通量一致，那么在球壁上安裝的探頭讀出的就是光源發(fā)出的光通量。但是，得到這個(gè)結(jié)果的前提是探頭與光源之間必須要有一塊涂有相同涂層的隔板擋住，避免光源發(fā)出的光直接照到探頭。
實(shí)驗(yàn)室的積分球是一個(gè)由鑄鐵構(gòu)成的空心球狀物，內(nèi)壁涂有一層白色的粗糙涂層，主要成分為*，主要用來(lái)產(chǎn)生漫反射，使整個(gè)球面的光強(qiáng)一致。球壁上有開(kāi)孔，用來(lái)安裝探頭，探頭連到外置的一臺(tái)高精度快速光譜輻射計(jì)。實(shí)驗(yàn)室用的積分球上裝有一個(gè)光學(xué)探頭。探頭可以進(jìn)行測(cè)量采樣。光源與探頭之間裝有一塊涂有與球內(nèi)壁相同涂層的擋板，除此之外球內(nèi)還裝有用來(lái)安裝燈管的支架和安裝燈座的支架。球內(nèi)光源的供電由外部的交流穩(wěn)壓電源提供，同時(shí)接有一臺(tái)功率計(jì)對(duì)電參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。
圖1. 積分球內(nèi)部結(jié)構(gòu)
實(shí)驗(yàn)室中積分球直徑主要有0.3m、0.5m、1m、1.5m、1.75m以及2m。試驗(yàn)時(shí)要根據(jù)不同的燈具選擇不同直徑大小的積分球進(jìn)行測(cè)試
二、積分球的測(cè)量方法1. 相關(guān)定義
背景信號(hào)：可以理解為在無(wú)信號(hào)輸入的時(shí)候，系統(tǒng)中仍輸出的一些雜波信號(hào)。例如在積分球中光源未點(diǎn)亮，將球體密封，此時(shí)讀出的光通量應(yīng)為0，而實(shí)際上仍能讀出很小的一些信號(hào)，此類信號(hào)可以認(rèn)為是背景信號(hào)。
偵測(cè)極限：指設(shè)備或測(cè)量方法能測(cè)量的最小極限。在使用設(shè)備時(shí)，為了避免背景信號(hào)的干擾，通常要先校零也就是將背景信號(hào)濾掉。換言之，所有比背景信號(hào)小的信號(hào)都會(huì)被濾掉，即背景信號(hào)可以理解成是這個(gè)設(shè)備的偵測(cè)極限。
標(biāo)準(zhǔn)燈：用于復(fù)制和保持光度、輻射度量的單位及量值傳遞的各種電光源。它們是光學(xué)輻射計(jì)量中的標(biāo)準(zhǔn)量具，也就是一種經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的，在校準(zhǔn)條件下（特定電流或特定電壓）能發(fā)出固定光通量的燈具。
2. 測(cè)量方法
積分球采用的是相對(duì)比較法的測(cè)量，實(shí)際測(cè)量值是通過(guò)跟標(biāo)準(zhǔn)燈比較計(jì)算得出的，所以測(cè)量時(shí)一般需要先用標(biāo)準(zhǔn)燈定標(biāo)。定標(biāo)的意思就是用標(biāo)準(zhǔn)的燈具去讓設(shè)備去建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)與實(shí)際測(cè)量值做對(duì)比。
實(shí)際上定標(biāo)過(guò)的設(shè)備，用不同的標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行查驗(yàn)，得出的特性值仍然存在一定的誤差。誤差有大致分為兩種形式，一種是固定數(shù)值的誤差，如圖。圖中的y軸代表誤差的大小，可以看出每個(gè)測(cè)試出來(lái)的誤差都是10，這就是一種固定數(shù)值誤差的理想體現(xiàn)方式。
圖2. 固定值誤差理想示意圖
另外一種誤差是百分比誤差，可表示為如X±2%的形式，簡(jiǎn)單理解為如下圖的形式，在數(shù)學(xué)上可以用y=ax+b的直線來(lái)表示。
圖3. 固定百分比誤差理想示意圖
也就是說(shuō)，使用1、2、3、4這4個(gè)標(biāo)燈對(duì)定標(biāo)過(guò)的設(shè)備進(jìn)行查驗(yàn)，可以大致得出一條誤差的趨勢(shì)曲線。即在1-4標(biāo)燈的光通量范圍內(nèi)，誤差是可控的。
3. 測(cè)試步驟
3.1?測(cè)試前準(zhǔn)備
（1）根據(jù)燈具的尺寸選擇合適大小的積分球；
（2）根據(jù)燈具光源的光通量，選擇與其的標(biāo)準(zhǔn)燈進(jìn)行查驗(yàn)、定標(biāo)；
（3）試驗(yàn)時(shí)應(yīng)避免空調(diào)的風(fēng)直接吹到積分球，一是因?yàn)轱L(fēng)吹到積分球上會(huì)引起球表面溫度有波動(dòng)，二是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)燈點(diǎn)亮?xí)r燈絲溫度會(huì)比較高，若打開(kāi)積分球時(shí)冷風(fēng)吹到燈上會(huì)使燈的使用壽命變短。
3.2?開(kāi)始測(cè)試
（1）查驗(yàn)。設(shè)備使用前要進(jìn)行查驗(yàn)，查驗(yàn)時(shí)選用與測(cè)試樣品光通量相近的標(biāo)準(zhǔn)燈。要注意選用標(biāo)準(zhǔn)燈時(shí)要看標(biāo)準(zhǔn)燈的計(jì)量日期和計(jì)量周期，如果超過(guò)了日期沒(méi)有計(jì)量，該標(biāo)準(zhǔn)燈處于失控范圍不能使用。計(jì)量證書(shū)檢查合格后，在積分球內(nèi)安裝好標(biāo)準(zhǔn)燈，并外接一直流電源以及功率計(jì)，然后用計(jì)量證書(shū)上聲明的電流（電壓）點(diǎn)亮標(biāo)準(zhǔn)燈。安裝時(shí)要保證光源在積分球的中心。然后在軟件操作界面中點(diǎn)連續(xù)測(cè)試，直到測(cè)出的光通量達(dá)到穩(wěn)定，讀出光通量值。一般認(rèn)為5分鐘內(nèi)光通量的變化不超過(guò)0.5%為達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，連續(xù)測(cè)量時(shí)一次測(cè)量花費(fèi)時(shí)間為23s，可根據(jù)測(cè)量次數(shù)來(lái)算是否達(dá)到穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。
使用直流電源時(shí)要注意，穩(wěn)流模式時(shí)，電流電壓同時(shí)調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)電流要慢速，調(diào)節(jié)電壓要快速。雖然直流電源自帶了一個(gè)電壓表以及電流表，但是如果未經(jīng)計(jì)量，則不能確定自帶的電壓電流表顯示的是正確的，所以需要外接一功率計(jì)來(lái)監(jiān)控電參數(shù)。
若查驗(yàn)得出光通量在設(shè)備聲明的不確定度范圍內(nèi)，則該設(shè)備查驗(yàn)合格可直接使用，否則進(jìn)行定標(biāo)。
（2）定標(biāo)。選用標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行定標(biāo)校準(zhǔn)，積分球需對(duì)光通量和色溫進(jìn)行定標(biāo)后才能正常開(kāi)始使用。
除了查驗(yàn)不合格需要進(jìn)行定標(biāo)外，在軟件中更改了測(cè)試設(shè)置、更換探頭等改變?cè)瓬y(cè)試條件的情況下也需要重新進(jìn)行定標(biāo)。定標(biāo)前操作與查驗(yàn)時(shí)類似，但有一點(diǎn)不同的是安裝好標(biāo)準(zhǔn)燈后，點(diǎn)亮前要進(jìn)行清零。清零時(shí)除不需點(diǎn)亮標(biāo)準(zhǔn)燈之外，其余條件與測(cè)試時(shí)相同。清零完成后，按照計(jì)量證書(shū)上的條件點(diǎn)亮標(biāo)準(zhǔn)燈。等到標(biāo)準(zhǔn)燈發(fā)出的光通量達(dá)到穩(wěn)定后，在軟件操作界面中輸入標(biāo)準(zhǔn)燈的標(biāo)準(zhǔn)光通量與標(biāo)準(zhǔn)色溫，點(diǎn)開(kāi)始定標(biāo)，設(shè)備將自動(dòng)完成定標(biāo)。
（3）定標(biāo)完成后，要再次進(jìn)行查驗(yàn)才可開(kāi)始測(cè)試。
力汕電子科技（上海）有限公司為力天集團(tuán)LISUN GROUP的全資子公司，專注于照明和電器測(cè)試儀器的生產(chǎn)、研發(fā)和銷售，LISUN GROUP在歐洲、美國(guó)、俄羅斯、印度和韓國(guó)都設(shè)立了展廳并駐有銷售代表，于2012年在上海設(shè)立研發(fā)中心和的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室。力汕LISUN的全系列產(chǎn)品都是嚴(yán)格按照ISO9001:2015的要求進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)；同時(shí)也是國(guó)際照明協(xié)會(huì)CIE會(huì)員單位，所有產(chǎn)品都符合CIE的要求；另外，力汕LISUN的產(chǎn)品均通過(guò)CE認(rèn)證并獲得出口歐盟的資格。
力汕LISUN的主要產(chǎn)品包含分布光度計(jì)，積分球，光譜輻射度計(jì)，光度計(jì)，色度計(jì)，LED測(cè)試儀器，傳導(dǎo)輻射測(cè)試系統(tǒng)，雷擊浪涌發(fā)生器，靜電發(fā)生器，環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，高低溫濕熱交變箱，防水測(cè)試儀，防塵試驗(yàn)箱，安規(guī)測(cè)試儀，開(kāi)關(guān)插座測(cè)試儀，電參數(shù)表，交直流電源。
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