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。”积分球内部光路的优化,提高了光线的利用率。手机摄像头Helios标准光源均匀光源
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。手机摄像头Helios标准光源均匀光源在光学仪器中,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,积分球的较大用途是测量漫射或散射材料的反射率和透射率。该测量方法简单,可定量表征材料(如薄膜,建筑玻璃,混浊液体)。在反射率测量中,样品和参考材料安装在样品端口的外部。积分球用于收集和集成总反射辐射度,为挡板探测器提供信号。在透射率测量中,安装在积分球壁上的样品由球体外的光源照射。然后,样品接收到的辐射度被部分反射、部分透射和部分吸收。积分球收集并集成透射组件,向挡板探测器提供信号。
较常见的积分球结构测色仪器为d/8结构,也有d/0结构。关于d/8结构测色仪,有两种丈量模式SCI和SCE;采用SCI丈量色彩能够有用的消除去物体外表纹路对色彩丈量的影响,进而取得物体的真实色彩特征。抱负积分球的条件:A、积分球内外表为一完整的几何球面,半径处处持平;B、球内壁是中性均匀漫射面,关于各种波长的入射光线具有相同的漫反射比;C、球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有什物的抽象光源。影响积分球丈量精度的因素:A、球内壁是均匀的抱负漫射层,服从朗伯定则;B、球内壁各点的反射率持平;C、球内壁白色涂层的漫射是中性的;D、球半径处处持平,球内除灯外无其他物体存在;所以,积分球内壁起球,剥落,黄变都会影响其丈量精度。积分球在经济学领域,如市场分析、资源配置等方面,也具有实用价值。
积分球的基本工作原理:光线由输入孔入射后,在积分球内部被均匀地反射及漫射,并在球面上形成均匀的光强分布,输出孔所得到的光线为非常均匀的漫射光束。而且入射光的入射角度、空间分布、以及极性都不会对输出的光束强度和均匀度造成影响。同时因为光线经过积分球内部的均匀分布后才射出,因此积分球也可当作一个光强衰减器,输出强度与输入强度比大约为:光输出孔面积/积分球内部的表面积。对于积分球内壁上的辐亮度必须考虑多次反射与开口处通量损失。若以传播距离不同偏轴半径光强度与同距离时轴心点所接收的光强度的比值表示纵坐标,以光积分球出口的垂直距离为横坐标。可以看出积分球出射的光斑随着距离的增加而均匀,首先是偏轴半径的光强与中心光强相差的增大,然后随着距离越来越大,光斑又趋于均匀。利用积分球,可以轻松求解球体质量、电荷、磁荷等物理量在空间中的分布。亮度太阳光模拟器自动驾驶
积分球的内壁材料通常选择高反射率的材料,以确保光线的均匀反射。手机摄像头Helios标准光源均匀光源
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。手机摄像头Helios标准光源均匀光源