积分球PPT课件
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际情况与理想条件不符合会带来测量误差,故需 修正
• 挡屏的放置：
1.挡屏的中心在球心与窗口的中心连线上，离球心 r/3处
2.设光源的最大尺寸为2b,窗口的直径为2a,挡屏的 半径为d如下图所示:
A
1 3r
C
2 3r
d
2b
c
2a
B
D
则有：
c 2 3r c2(ba) da2(ba)
ba r
3
3
分析： b↑→d↑→sAB↑、sCD↑→测量误差↑
因此： 要求灯的最大尺寸不超过球体直径的1/6-1/10
• 理想积分球的条件：
①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处 相等
②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光 线具有相同的漫反射比
③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实 物的抽象光源
• 理想积分球原理：
１.积分球（光通球或球形光度计）结构： ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层 ②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径D=1m、
少测量3次) ➢ 思考：根据以上要求实际测量时的测量步骤？
§３-４影响积分球测量精度 的因素及其修正方法
• 光通球测光源光通量的假定：
1.球内壁是均匀的理想漫射层，服从朗伯定则 2.球内壁各点的反射率相等 3.球内壁白色涂层的漫射是中性的 4.球半径处处相等，球内除灯外无其他物体存在 5.窗口材料是中性的，其E符合照度的余弦定则.实
§３-３相对比较法测总光通 量
• 测量前准备工作：
1.在球内点燃一只白炽灯去潮气,使球内壁漫发射 稳定和预照光电池使其稳定
2.测量时依次点燃标准灯和待测灯
• 相对比较法测量光源总光通量原理：
装标灯在球心：
ES
S 4r2
1
①
装待测灯在球心：
Ex
x 4r2
1
②
由①/②得：
ES/Ex S/x x E ES x S
为：
d E 3 E 2 d s /4r 2 E 3 d E 3 4 E r 2 2d s E 2
同理：E4E32E2
E 5E 42E 33E 2
则M点的总照度EM为:
E M E 1 E 2 E 3 E 1 E 2 ( 1 2 )
②装上待测灯点燃5-15分钟待其稳定后,记下光电 流ix、P灯（U灯、I灯）
③据Φx=(is/ix)·Φs计算出灯的总光通量,并由 η=Φ/P电算出待测灯的光效（注：应多次测量 求
• 注意事项：
1.光通球质量好 2.标灯与待测灯均在额定电压下工作稳定性要好： （频率：50±0.5Hz 电压：220±0.2V） 3.光通量偏离完好性较远应多测几次求平均值(至
§３-２积分球实际结构及球内 壁的喷涂
• 光通球的实际结构示意图：
()滤光片
光电池
A
wenku.baidu.com
S
1
B
3r
余 弦 角 度 补 偿 器
中性减光片
可变光栏
• 球体的要求：
1.采用不易变形以及不易受环境影响的材料制成 2.球内表面应光滑,力求各处曲率半径相同 3.球的密闭性要好 4.为减小测量误差,灯应安装在球心 5.灯的支架应采用细金属管,里边装电线 （应尽量减少球内部件的件数和部件的体积）
第三章 光通量及亮度的测量
• §３-1理想积分球原理及光通量标准灯 • §３-2积分球实际结构及球内壁的喷涂 • §３-3相对比较法测总光通量 • §３-4影响积分球测量精度的因素及其修正方法 • §３-5分布光度计测量光通量的原理和装置 • §３-6亮度的测量及紫外线亮度的测量
§３-１理想积分球原理及光 通量标准灯
E M E 1 1 1E 2 E 1 1 4r 2 E 1 E
故用小挡屏挡住S直接射向M点的光线时，则E1=0
E M E 1 4r2 1 4r2 E
上式中r、ρ均为常数,球壁上任何位置的E与光 源S的总光通量Φ总成正比,因此可以通过测量球壁 上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量Φ总。
d E 2 (A M L )2c o s 2 d s (L A M d s )2(A M r 2 /2 )2 L 4 r d 2 s
上式代入得
dE2
EA 4r2
ds
整个球面发生一次漫射在M处建立的二次照度为：
E 2d E 24r2 E A d s4r2
类似分析为：二次漫射光线在M处建立的三次照度
原理:标准光源的光通量已知ΦS,EρS可测得,在待 测光源的EρX测得后,即可用相对比较法测得 待测光源的Φ总即为球型光度计测量光源总
光
• 光通量标准灯
1.满足标准灯的条件： ①有一定的强度和光谱能量分布 ②发光稳定 ③具有很好的重复性 ④制备和使用方便
(光通量标准灯的供电监测系统和光强标准灯相同) 2.国产标准灯种类：
BDT、BDP和BDX型
3.使用注意事项： ①标准灯在标定量值前,要按规定在超压5%的情况 下,老练40-50小时,并进行稳定性实验,再经国家计 量部门标定量值后逐级传递到使用部门.低级标灯 稳压供电,高级标灯稳流供电 ②标灯使用过程中要严格按照标准、规则执行,根 据测试要求选用适当级别的标灯,并按规定定期到 计量部门检定。
若探测器在线性范围内工作,i∝E则有：
x
ix is
S
is、ix 分别为标灯和待测灯的电流可测出，Φs 标灯的光通量已知,由上式便可得到待测灯的光通
量Φx,若测出P灯或U灯、I灯,也可计算出灯的光效 η=Φ/P电
• 测量步骤：
①把标准灯装在球心点燃5-10分钟,记下光电流is 后,把电源关掉,取下标灯
2m、3m等 ③球壁上开一小窗口,其直径d∝r(灯的尺寸） ④球上开一个小门,或打开个口方便装取灯,有接线
架、灯头、挡屏等
2.积分球原理：
设光源S直接在球内任一点建立的照度EA，在M处
的照度为EMA处dS发生第一次漫射出度为：M Ea
故由朗伯定律的特性知dS面的光亮度为：
L0 EA/
s
M
ds
A处dS发生漫射在M处产生的二次照度为: A
• 球内壁的喷涂：
1.球内壁喷涂白色涂料(硫酸钡或氧化镁)使积分球
具有良好的光谱漫射特性和较小的光谱选择性
2.内壁喷涂方法： ①喷涂前用砂纸去锈、磨光,然后用汽油清洗干净,
如果表面凹凸不平,则用油灰找平并喷上一层白色 无光底漆,最后再喷涂料 ②喷涂时用喷雾器进行喷涂,不用手工喷涂,一般干
一层喷一层,每层厚度为0.5-1.5mm之间,喷10次 以上
• 挡屏的放置：
1.挡屏的中心在球心与窗口的中心连线上，离球心 r/3处
2.设光源的最大尺寸为2b,窗口的直径为2a,挡屏的 半径为d如下图所示:
A
1 3r
C
2 3r
d
2b
c
2a
B
D
则有：
c 2 3r c2(ba) da2(ba)
ba r
3
3
分析： b↑→d↑→sAB↑、sCD↑→测量误差↑
因此： 要求灯的最大尺寸不超过球体直径的1/6-1/10
• 理想积分球的条件：
①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处 相等
②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光 线具有相同的漫反射比
③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实 物的抽象光源
• 理想积分球原理：
１.积分球（光通球或球形光度计）结构： ①内部空的完整球壳,内壁涂白色的漫射层 ②球直径按待测灯尺寸和功率大小而定,直径D=1m、
少测量3次) ➢ 思考：根据以上要求实际测量时的测量步骤？
§３-４影响积分球测量精度 的因素及其修正方法
• 光通球测光源光通量的假定：
1.球内壁是均匀的理想漫射层，服从朗伯定则 2.球内壁各点的反射率相等 3.球内壁白色涂层的漫射是中性的 4.球半径处处相等，球内除灯外无其他物体存在 5.窗口材料是中性的，其E符合照度的余弦定则.实
§３-３相对比较法测总光通 量
• 测量前准备工作：
1.在球内点燃一只白炽灯去潮气,使球内壁漫发射 稳定和预照光电池使其稳定
2.测量时依次点燃标准灯和待测灯
• 相对比较法测量光源总光通量原理：
装标灯在球心：
ES
S 4r2
1
①
装待测灯在球心：
Ex
x 4r2
1
②
由①/②得：
ES/Ex S/x x E ES x S
为：
d E 3 E 2 d s /4r 2 E 3 d E 3 4 E r 2 2d s E 2
同理：E4E32E2
E 5E 42E 33E 2
则M点的总照度EM为:
E M E 1 E 2 E 3 E 1 E 2 ( 1 2 )
②装上待测灯点燃5-15分钟待其稳定后,记下光电 流ix、P灯（U灯、I灯）
③据Φx=(is/ix)·Φs计算出灯的总光通量,并由 η=Φ/P电算出待测灯的光效（注：应多次测量 求
• 注意事项：
1.光通球质量好 2.标灯与待测灯均在额定电压下工作稳定性要好： （频率：50±0.5Hz 电压：220±0.2V） 3.光通量偏离完好性较远应多测几次求平均值(至
§３-２积分球实际结构及球内 壁的喷涂
• 光通球的实际结构示意图：
()滤光片
光电池
A
wenku.baidu.com
S
1
B
3r
余 弦 角 度 补 偿 器
中性减光片
可变光栏
• 球体的要求：
1.采用不易变形以及不易受环境影响的材料制成 2.球内表面应光滑,力求各处曲率半径相同 3.球的密闭性要好 4.为减小测量误差,灯应安装在球心 5.灯的支架应采用细金属管,里边装电线 （应尽量减少球内部件的件数和部件的体积）
第三章 光通量及亮度的测量
• §３-1理想积分球原理及光通量标准灯 • §３-2积分球实际结构及球内壁的喷涂 • §３-3相对比较法测总光通量 • §３-4影响积分球测量精度的因素及其修正方法 • §３-5分布光度计测量光通量的原理和装置 • §３-6亮度的测量及紫外线亮度的测量
§３-１理想积分球原理及光 通量标准灯
E M E 1 1 1E 2 E 1 1 4r 2 E 1 E
故用小挡屏挡住S直接射向M点的光线时，则E1=0
E M E 1 4r2 1 4r2 E
上式中r、ρ均为常数,球壁上任何位置的E与光 源S的总光通量Φ总成正比,因此可以通过测量球壁 上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量Φ总。
d E 2 (A M L )2c o s 2 d s (L A M d s )2(A M r 2 /2 )2 L 4 r d 2 s
上式代入得
dE2
EA 4r2
ds
整个球面发生一次漫射在M处建立的二次照度为：
E 2d E 24r2 E A d s4r2
类似分析为：二次漫射光线在M处建立的三次照度
原理:标准光源的光通量已知ΦS,EρS可测得,在待 测光源的EρX测得后,即可用相对比较法测得 待测光源的Φ总即为球型光度计测量光源总
光
• 光通量标准灯
1.满足标准灯的条件： ①有一定的强度和光谱能量分布 ②发光稳定 ③具有很好的重复性 ④制备和使用方便
(光通量标准灯的供电监测系统和光强标准灯相同) 2.国产标准灯种类：
BDT、BDP和BDX型
3.使用注意事项： ①标准灯在标定量值前,要按规定在超压5%的情况 下,老练40-50小时,并进行稳定性实验,再经国家计 量部门标定量值后逐级传递到使用部门.低级标灯 稳压供电,高级标灯稳流供电 ②标灯使用过程中要严格按照标准、规则执行,根 据测试要求选用适当级别的标灯,并按规定定期到 计量部门检定。
若探测器在线性范围内工作,i∝E则有：
x
ix is
S
is、ix 分别为标灯和待测灯的电流可测出，Φs 标灯的光通量已知,由上式便可得到待测灯的光通
量Φx,若测出P灯或U灯、I灯,也可计算出灯的光效 η=Φ/P电
• 测量步骤：
①把标准灯装在球心点燃5-10分钟,记下光电流is 后,把电源关掉,取下标灯
2m、3m等 ③球壁上开一小窗口,其直径d∝r(灯的尺寸） ④球上开一个小门,或打开个口方便装取灯,有接线
架、灯头、挡屏等
2.积分球原理：
设光源S直接在球内任一点建立的照度EA，在M处
的照度为EMA处dS发生第一次漫射出度为：M Ea
故由朗伯定律的特性知dS面的光亮度为：
L0 EA/
s
M
ds
A处dS发生漫射在M处产生的二次照度为: A
• 球内壁的喷涂：
1.球内壁喷涂白色涂料(硫酸钡或氧化镁)使积分球
具有良好的光谱漫射特性和较小的光谱选择性
2.内壁喷涂方法： ①喷涂前用砂纸去锈、磨光,然后用汽油清洗干净,
如果表面凹凸不平,则用油灰找平并喷上一层白色 无光底漆,最后再喷涂料 ②喷涂时用喷雾器进行喷涂,不用手工喷涂,一般干
一层喷一层,每层厚度为0.5-1.5mm之间,喷10次 以上