积分球的原理和典型应用:1.积分球的原理,积分球是一种球形仪器,通过测量球的旋转角度来确定位置和运动的工具。其主要原理是基于陀螺仪和加速度计的测量。1.1 陀螺仪原理,陀螺仪是一种测量旋转角速度的装置。积分球中的陀螺仪通过测量球在三个轴向上的转动角速度来确定球的旋转状态。1.2加速度计原理,加速度计是一种测量加速度的装置。积分球中的加速度计通过测量球在三个轴向上的加速度来确定球的运动状态。积分球integrating sphere具有高反射性内表面的空心球体。用来对处于球内或放在球外并靠近某个窗口处的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率器件。球上的小窗口可以让光进入并与检测器靠得较近。在球的内表面涂有无波长选择性的(均匀)漫反射性的白色涂料。在球内任一方向上的照度均相等。 所属学科: 机械工程(一级学科) ;光学仪器(二级学科) ;光学测试仪器(三级学科)。积分球的设计精巧,为光学测量提供了理想的解决方案。太阳光模拟器高光谱成像
学科发现,光学的起源在西方很早就有光学知识的记载,欧几里得(Euclid,公元前约330~260)的<反射光学>(Catoptrica)研究了光的反射;阿拉伯学者阿勒·哈增(AI-Hazen,965~1038)写过一部<光学全书>,讨论了许多光学的现象。历史发展,光学是一门有悠久历史的学科,它的发展史可追溯到2000多年前。人类对光的研究,较初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体?”之类问题。约在公元前400多年(先秦时代),中国的《墨经》中记录了世界上较早的光学知识。它有八条关于光学的记载,叙述影的定义和生成,光的直线传播性和小孔成像,并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。湖北辐射定标利用积分球,可以求解球体在受到外力时的应力分布,为工程设计提供参考。
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。
积分球是一种光学器件,其内部涂有漫反射材料,能够使入射的光线在球内壁发生多次漫反射,从而得到均匀的照明。积分球有多种用途,主要包括以下几个方面:光源光通量、色温、光效等参数的测量:积分球可用于测试光源的光通量、色温、光效等参数。其基本原理是光通过采样口被积分球收集,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地形状、发散角度、及探测器上不同位置地响应度差异所造成地测量误差。积分球作为光学测量工具,广泛应用于光源均匀性检测。
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。在量子力学中,积分球帮助描述粒子在球对称势能中的运动状态。OLED积分球使用方法
积分球与材料科学结合,可以研究球状材料的力学性能,如篮球、高尔夫球等。太阳光模拟器高光谱成像
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。太阳光模拟器高光谱成像