CN100414272C - 一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统和方法，属于光和辐射测量技术领域。其特征在于积分球上分别设置探头安装孔和光纤耦合孔，通过探头、光纤分别与光谱分析仪相连，光谱分析仪与计算机连接。其测量方法，包括以下步骤：所采用的探头用已知相对光谱功率分布P(λ)_A的A光源进行了定标，测量待测光源的光度值；光谱分析仪所测得的光源光谱数据输入计算机中，按公式计算出光谱解析校正系数K，乘以探头所测得的待测光源的光度值，即得到待测光源的精确光度值。上述的测量系统和方法，可以在探头的相对光谱灵敏度为非V(λ)曲线的情况下，实现测量系统中宽线性范围、高精度的光度测量。

Description

一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统和方法

技术领域

本发明属于光和辐射测量技术领域，具体为一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统和方法。

背景技术

光辐射度的测量方法一般可分为分光式和积分式两种。使用光谱分析仪测量光源的光谱功率分布，从而得到光度量的分光式方法，适用范围广且精度高，但这种方法存在的一个普遍的问题就是光谱分析仪的响应线性范围一般都较窄。

使用带滤色片的探头直接测量光度量的积分式方法，比分光法简单易行，而且由于探头的响应线性范围一般都较宽，所以用这种方法可以实现很宽的光度测量范围。但精确的积分式测量对于探头滤色片的要求很高，探头的相对光谱灵敏度与国际照明委员会(CIE)的V(λ)曲线必须严格一致，但实现这样的要求难度很高。比如在蓝光LED的光度测量中，即使一些实验室级的光度探头也会产生较大的测量误差，原因就在于探头的相对光谱灵敏度在短波段与V(λ)曲线存在较大偏离。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统和方法的技术方案。其光度测量范围宽，且可以在探头的相对光谱灵敏度为非V(λ)曲线的情况下，实现光度量的精确测量。

所述的一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统，其特征在于积分球上分别设置探头安装孔和光纤耦合孔，通过探头、光纤分别与光谱分析仪相连，光谱分析仪与计算机连接。

所述的一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统，其特征在于探头的感光元件为硅光电池，硅光电池前设置滤色片。

所述的一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统，其特征在于探头的相对光谱灵敏度s(λ)_rel在(360nm，830nm)范围外为零，且在此范围内与CIE标准光谱光效率函数V(λ)的误差均为正误差。

一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量方法，其特征在于包括以下步骤：

1).采用相对光谱灵敏度s(λ)_rel在(360nm，830nm)范围外为零，且在此范围内与CIE标准光谱光效率函数V(λ)的误差均为正误差的探头；

2).探头用已知相对光谱功率分布P(λ)_A的A光源进行了定标，测量待测光源的光度值；

3).光谱分析仪所测得待测光源的相对光谱功率分布P(λ)_t，输入计算机中，计算机按以下公式：

$K=\frac{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{t}V\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}}{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{t}s{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{\mathrm{rel}}\mathrm{d\λ}}\frac{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{A}s{\left({\mathrm{\λ}}_{}\right)}_{\mathrm{rel}}\mathrm{d\λ}}{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{A}V\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}}$ ，计算出光谱解析校正系数K，光谱解析校正系数K乘以步骤2)测得的光度值，得到待测光源的精确光度值；

式中：V(λ)为CIE标准光谱光效率函数，s(λ)_rel为已知探头的相对光谱灵敏度。

上述一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统和方法，可以在探头的相对光谱灵敏度为非V(λ)曲线的情况下，实现测量系统中宽线性范围、高精度的光度测量。

附图说明

图1是本发明测量系统结构示意图；

图2是本发明中探头的相对光谱灵敏度曲线图。

具体实施方式

如图所示，积分球4上分别设置探头安装孔和光纤耦合孔，通过探头3、光纤5分别与光谱分析仪2相连，光谱分析仪2与计算机1连接。探头3的感光元件为硅光电池，硅光电池前设置滤色片。使探头3的相对光谱灵敏度s(λ)_rel只在(360nm，830nm)范围内有响应，在(360nm，830nm)范围外为零，且在此范围内与CIE标准光谱光效率函数V(λ)的误差均为正误差。探头3的相对光谱灵敏度曲线图，如图2所示。光谱分析仪2可采用杭州远方光电信息有限公司生产的PMS-50型光谱分析仪。

其测量方法，包括以下步骤：1).采用相对光谱灵敏度s(λ)_rel在(360nm，830nm)范围外为零，且在此范围内与CIE标准光谱光效率函数V(λ)的误差均为正误差的探头3；2).探头3用已知相对光谱功率分布P(λ)_A的A光源进行了定标，测量待测光源的光度值；3).光谱分析仪2所测得待测光源的相对光谱功率分布P(λ)_t，输入计算机1中，计算机1按以下公式：

$K=\frac{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{t}V\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}}{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{t}s{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{\mathrm{rel}}\mathrm{d\λ}}\frac{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{A}s{\left({\mathrm{\λ}}_{}\right)}_{\mathrm{rel}}\mathrm{d\λ}}{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{A}V\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}}$ ，计算出光谱解析校正系数K，光谱解析校正系数K乘以步骤2)测得的光度值，得到待测光源的精确光度值；

公式中：V(λ)为CIE标准光谱光效率函数，s(λ)_rel为已知探头3的相对光谱灵敏度。

Claims (4)

1. 一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统，其特征在于积分球(4)上分别设置探头安装孔和光纤耦合孔，通过探头(3)、光纤(5)分别与光谱分析仪(2)相连，光谱分析仪(2)与计算机(1)连接。

2. 如权利要求1所述的一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统，其特征在于探头(3)的感光元件为硅光电池，硅光电池前设置滤色片。

3. 如权利要求1所述的一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量系统，其特征在于探头(3)的相对光谱灵敏度s(λ)_rel在360n m到830n m范围外为零，且在此范围内与CIE标准光谱光效率函数V(λ)的误差均为正误差。

4. 一种光谱解析校正的积分式光辐射度测量方法，其特征在于包括以下步骤：

1).采用相对光谱灵敏度s(λ)_rel在360n m到830n m范围外为零，且在此范围内与CIE标准光谱光效率函数V(λ)的误差均为正误差的探头(3)；

2).探头(3)用已知相对光谱功率分布P(λ)_A的A光源进行了定标，测量待测光源的光度值；

3).光谱分析仪(2)所测得待测光源的相对光谱功率分布P(λ)_t，输入计算机(1)中，计算机(1)按以下公式：

$K=\frac{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{t}V\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}}{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{t}s{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{\mathrm{rel}}\mathrm{d\λ}}\frac{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{A}s{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{\mathrm{rel}}\mathrm{d\λ}}{\underset{360}{\overset{830}{\∫}}P{\left(\mathrm{\λ}\right)}_{A}V\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}},$ 计算出光谱解析校正系数K，光谱解析校正系数K乘以步骤2)测得的光度值，得到待测光源的精确光度值；

式中：V(λ)为CIE标准光谱光效率函数，s(λ)_rel为已知探头(3)的相对光谱灵敏度。

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