积分球经常被用来检测光源的光通量、色温、光效等参数,还可以测量反射率、透光率等。积分球是一个空心球,具有漫反射的内表面,通常具有两个或多个小开口来引入光或者链接光电探测器,还有一些挡板来阻止光源直接照射到探测器上。这种结构会使光进入探测器前发生多次漫反射,因此到达探测器的光通量非常均匀,几乎由于光在空间或者偏振的特性无关:探测光功率只与总的入射光功率有关。这样可以测量激光二极管总的输出功率,即使在光束发散角很大的情况下。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。辐射定标测试范围
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*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。辐射定标测试范围积分球作为光学测量工具,广泛应用于光源均匀性检测。
积分球:1、光接收器:被测光经积分球上的小孔进入球内,在内壁上设置一个或两个光探测器,由光探测器输出的光电流与积分球内壁的照度成正比。这样就可以根据输出光电流的变化,得知进入积分球的光通量的变化。2、均匀照亮的物面:在积分球内壁上与出光孔对称地均匀设置几个灯泡(通常有四个或六个)。由灯泡发出的光经内壁多次漫反射而形成一个均匀明亮的发光球面,该积分球用于照相物镜的渐晕系数和像面照度均匀性测量。3、球形平行光管:带有准直物镜、灯泡、和黑、白塞子的积分球称为球形平行光管,它用于测量望远系数的杂光系数。测量时,通过光电探测器分别测得黑体目标像和“白塞子”像的照度,也就是光电探测器分别测得的对应指示值,经过计算即可得到被测望远镜的杂光系数。因为,若望远镜对明亮天空中一个黑体目标的成像不是全黑的,则说明望远镜除对目标成像外,还有杂光射到像面上。
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。积分球内壁的材料选择对光线的反射效率至关重要。
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。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。积分球内的光源经过多次反射,形成了均匀的光照环境。VIS-NIR光源Helios标准光源均匀光源
利用积分球,可以求解球体表面的光照强度分布,为照明设计提供依据。辐射定标测试范围
积分球辐射度,入射到漫射表面上的光通过反射产生一个虚拟光源。从表面发出的光较好用它的辐射度来描述,即每单位立体角的通量密度。辐射度是一个重要的工程量,因为它可以预测光学系统在观察被照射表面时所能收集到的光通量的数量。对于积分球,辐射度推导考虑了入射到积分球内的光、积分球壁反射率、积分球表面积、光进行的多次表面反射以及通过开口端口的损失。进入积分球体的光通过初始反射几乎完全漫射。离开表面的一小部分光到达另一个表面区域并被漫反射,依此类推。辐射定标测试范围