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)。通过积分球,可以研究声波在球体内的传播特性,为声学研究提供支持。光谱通用辐射定标作用
积分球在实验研究中有普遍的用途。其中一些应用包括:力学实验:积分球可以用于测量物体施加在它上面的力矩,用于研究物体的力学性质,如力的大小、方向和作用点等。力矩传感器:积分球所配备的传感器可以用于测量力矩,比如在机械工程中用于测量旋转部件的扭矩。姿态感知:积分球可以用于测量物体在空间中的姿态,如角位移和角速度等。这在航空航天、机器人和导航等领域中有着重要的应用。动态平衡:利用积分球的力矩测量功能,可以对旋转设备进行动态平衡,以提高其工作稳定性。光谱通用辐射定标作用积分球与概率论相结合,可以研究随机粒子在球体内的分布规律。
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。
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。在光学成像系统中,积分球起到了关键的光源调节作用。
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。光源在球壁上任意一点上发生的光照度是由屡次反射光发生的光照度叠加而成的。这样,进入积分球的光经过内壁涂层屡次反射,在内壁上构成均匀照度。积分球常用于测验光源的光通量、色温、光效等参数,也可用于丈量物体的反射率和透过率等。积分球内光源的均匀性对于实验结果至关重要。光谱通用辐射定标作用
积分球的应用,为光学测量领域带来了更高的测量精度。光谱通用辐射定标作用
积分球根据应用可分为四个基本类别:均匀光源、灯具或光源测量、反射率和透射率测量以及激光功率测量。确实,每个应用类别都有其特定的需求和挑战,需要我们以细微的方式调整和优化积分球以提供较佳的性能。积分球在许多领域都有普遍的应用,其中较常见的两种应用是作为测量灯具总通量的测量工具和作为校准其他仪器的均匀光源。在这些应用中,积分球的用途特别普遍,能够集成来自狭窄准直光束的光源,如激光,或来自全向光源,如白炽灯泡或荧光灯。光谱通用辐射定标作用