CN101059368A - 分布光度计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布光度计。包括两个独立基座，光学反射镜安装在与第一基座相连的转臂一端，转臂的另一端安装正对被测光源的第一光学接收器，转臂带动光学反射镜和第一光学接收器绕第一转动中心线转动；第二光学接收器安装在第二基座上，并可与转臂同步绕第一转动中心线转动，同步接收被由测光源发出经光学反射镜反射的光束；被测光源通过灯臂与第一基座相联，绕自身轴旋转。本发明的被测光源始终处于稳定自然燃点状态，并且通过同步接收被测光源光束有效减小了测量误差，提高测量精度；通过设置两个光学接收器，无需调节光学反射镜就可方便地实现两种测量臂长。

Description

分布光度计

【技术领域】

本发明涉及一种光度测量仪器，主要用于各类室内灯具、道路灯具以及投光灯具的在各方向上的光强分布(或配光性能)测试，以及光源和灯具的总光通量测试。

【背景技术】

现有的圆周运动反射镜分布光度计如图1所示，测试时将被测光源固定在测试座上，使被测光源绕竖直轴线做自转，同时，光学反射镜以被测光源为中心绕水平轴线转动，并用探测装置接收反射镜反射的光线，从而测得被测光源的配光性能。

目前的圆周运动反射镜分布光度计存在测量距离(测量臂长)调节麻烦的问题，假如仅在较长测量臂长下工作，就不能很好地适用于对发光较弱的小型灯具的测量。此外，圆周运动反射镜分布光度计的探测装置一般均不能转动，其光学接收器水平设置。为消除杂散光，在分布光度计测试的暗室(或暗箱)内，在光学接收器前侧设置一斗状吸光腔和光阑，由于光学反射镜的转动，要求光阑开口比较大，这样较多的杂散光也会通过墙壁、地面、分布光度计主体等反射到探测器的受光面上，从而影响测试精度；此外被测光束光轴因斜入射到光学接收器而带来测量误差；斗状吸光腔需一固定装置，也部分阻挡了信号光，也影响测试精度。被测灯具的对准和定位也很不方便。

【发明内容】

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种分布光度计，可同时实现短距离和长距离测量的目的；并达到提高测试精度和减少测量误差的目的。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，即：一种分布光度计，包括第一基座，在第一基座的对面设有第二基座，所述两基座上分别设有处于同一水平线上的第一转动中心线和第二转动中心线；所述第一基座上设有光源支承轴，该光源支承轴是整根或部分空心的，以便在中空处穿导线，光源支承轴一端可以通过锁紧/松开机构与第一基座连接，也可以与第一基座直接连接，光源支承轴另一端装有灯臂，在灯臂的另一端设有可使被测光源绕自转轴轴线转动的转动驱动装置，自转轴的轴线与第一转动中心线垂直相交，在第一基座上还设有可绕第一转动中心线转动的转轴，转轴的一端与驱动机构相联，并且通过轴承转轴外套在光源支承轴上，转轴另一端联接有转臂，转臂的一端安装有光学反射镜，转臂的另一端设置有正对被测光源的第一光学接收器；并且在第二基座上设置有接收来自被测光源并经光学反射镜反射的光束的第二光学接收器。

如将光学反射镜用极低反射率的物体(如黑布)盖起来，让第一光学接收器工作(此时在第二基座上的第二光学接收器不工作)，第一光学接收器通过转臂绕被测光源转动，即可实现在近距离下对被测光源在不同方向上的测量。

如第一光学接收器不工作，第二光学接收器通过光学反射镜接收来自被测光源的光束，并通过转臂的转动实现对被测光源在不同方向上的光强的测量，即实现在远距离下对被测光源的测量。

上述设计中，在灯臂的一端设置可使被测光源绕自转轴轴线转动的转动驱动装置的目的是，分布光度计可以让被测光源自转，以实现在不同的平面上对被测光源的测试。

在第二基座上安装有可绕第二转动中心线并与转臂同步转动的转动机构，并再在转动机构上设第二光学接收器，所谓的转动机构就是它由电机或带减速器的电机驱动、在驱动的输出轴上设置支撑第二光学接收器的机械夹持器，第二光学接收器的光轴与第二转动中心线成一定夹角相交，所述夹角可通过一个连接转动机构和第二光学接收器的角度调节杆来调节和锁定。分布光度计装调完毕后，由被测光源发出的光束经所述的光学反射镜反射后正好正入射到第二光学接收器上。

在所述的光源支承轴上设置有第一激光对准器，第一激光器的激光束光轴与第一转动中心轴线重合；在所述的转臂上设置有第二激光对准器，其激光束光轴通过由第一转动中心线和被测光源自转轴轴线所形成的交点。作为特例，在转臂上设置的第二激光对准器发出的激光束与第一转动中心线垂直。第一激光对准器和第二激光对准器发出的激光束的交点就是分布光度计的两轴转动中心，也是被测光源的光度中心，两激光对准器的设置用于分布光度计的装调和被测光源的精确定位。

所述的第一光学接收器和第二光学接收器前设有遮光筒，所述遮光筒内设置若干消杂光光阑，消杂光光阑的中央开有通光孔，所述通光孔略大于被测入射光束的孔径，所谓被测入射光束的孔径就是指被测光源最大尺寸边缘所发出的到第一光学接收器或第二光学接收器灵敏面最大尺寸边缘的边光所构成的孔径。这样做确保有效消除杂散光，而又没有挡住信号光，保证很高的测试精度。

在光源支承轴上与第一基座联接的一端设有光源支承轴锁定/松开机构和转动驱动机构。最简单的锁定/松开机构和转动驱动机构就是一套在光源支承轴外的开口圆孔，开口处可以用螺钉将开口拉紧闭合，闭合时将光源支承轴抱紧，从而锁定光源支承轴的转动，螺钉松开，则光源支承轴可以作转动，为了转动时得到助力，在光源支承轴上可以设一蜗轮蜗杆装置，光源支承轴套在蜗轮蜗杆装置的输出空心轴中。光源支承轴锁定/松开机构和转动驱动机构使光源支承轴在松开状态时绕第一转动中心转动，灯臂和与灯臂相联的被测光源也一起随光源支承轴绕第一转动中心转动，在被测光源达到自然燃点状态后使用光源支承轴锁定/松开机构锁定该状态，使可转动的光源支承轴又重新回到固定状态。或者将光源支承轴固定在第一基座上，灯臂上设有灯臂上述锁定/松开的控制机构和使灯臂在松开状态时绕水平轴转动的转动驱动机构，在松开状态时，灯臂带动被测光源绕水平轴线转动，在被测光源达到自然燃点状态后使用光源支承轴锁定/松开机构锁定该状态。上述的光源支承轴或灯臂的转动可由电机直接驱动或电机通过减速机构驱动，也可由人工手动驱动。

所述的光源支承轴通过可让灯臂作上下调节的导轨和滑块组与灯臂联接。具体地说，光源支承轴的一端设置固定导轨(如燕尾导轨)，在导轨上设置滑块，滑块可由丝杆驱动，滑块与灯臂连接。丝杆推动滑块和灯臂作相对于导轨和光源支承轴作上下运动，从而可以方便地将被测光源的光度中心调节到分布光度计的两轴转动中心的高度。

所述的光源支承轴的一端或整根轴为空心轴，被测光源的电源线、被测光源自转轴驱动电机控制线等位于灯臂上的导线则穿过空心的光源支承轴到达第一基座上。

所述的转轴的驱动机构、被测光源的转动驱动机构、第二光学接收器的同步转动驱动机构是电机或带减速器的电机，所述的减速器是蜗轮蜗杆、齿轮或谐波减速器。电机一般为同步电机或者步进电机。

为了减少从第一基座到转臂的连线和导线缠绕，在转臂上设置无线发射接收装置，用来控制第一激光对准器，第二激光对准器、第一光学接收器的工作状态，并发射第一光学接收器的测量信号，第一光学接收器、第一激光对准器和第二激光对准器由电池供电。

所述的第一光学接收器和第二光学接收器是指与人眼视觉函数相匹配的光度探头或者色度探头，或者是从紫外到可见光再到红外的整个光辐射波段范围内所需波段敏感的、能将相应波段光辐射能量转换成电信号的光电转换器件。

本发明的有益效果是：在转臂上设置光学接收器，可以方便在较近的距离下精确地测量小光源或灯具的光强分布；在较大的距离下设置同步转动的光学接收器，使被测光始终都正入射至光学接收器；同时，在分布光度计上设置激光对准器，可方便准确地调节被测光源位置，使被测光源的光度中心处于分布光度计的两轴转动中心。以上各项措施较好地消除了杂散光，减小了误差，提高了测量精确度，方便地实现了两距离条件下的测量。

【附图说明】

附图1为现有的分布光度计测量状态示意图。

附图2为本发明的一种结构示意图。

【具体实施方式】

下面根据附图的实施例，对本发明的内容作进一步具体说明：

如图2所示的同步反射分布光度计，包括第一基座1和第二基座2两个独立的基座，两个基座上分别设有处于同一水平线上的第一转动中心线3和第二转动中心线4。在第一基座1上设有中心线与第一转动中心线3相重合的空心的光源支承轴5，光源支承轴5与第一基座1联接的一端设置有一个开口的圆孔23和锁紧螺钉24组成的锁定/松开机构，并且光源支承轴5套在蜗轮蜗杆空心输出轴25中；光源支承轴5的一端设置燕尾导轨26，在导轨26上设置滑块27，滑块27由丝杆驱动并与灯臂6连接；灯臂6的另一端设有被测光源7的旋转驱动装置9，驱动装置9为带谐波减速器的同步伺服电机，使被测光源7绕自转轴8轴线旋转，自转轴8轴线与第一转动中心线3相交且垂直。第一基座1上的光源支承轴5通过外套轴承设有可绕第一转动中心线3转动的转轴10，转轴10的一端和由同步伺服电机驱动的蜗轮蜗杆减速装置22的输出轴联接，另一端与转臂11联接，使转臂11绕第一转动中心线3转动。光学反射镜12安装在转臂11的一端，在转臂11的另一端设置可拆卸的第一光学接收器17，第一光学接收器17正对被测光源7，其光轴与第一转动中心线3相交且垂直。光源支承轴5为空心轴，被测光源7的电源线、光源自转轴8驱动电机9控制线等位于灯臂上的导线则穿过空心的光源支承轴5到达第一基座1上。在光源支承轴5上设置第一激光对准器13，它发出的激光束光轴与第一转动中心线3重合；在转臂11上设置有第二激光对准器14，它发出的激光束光轴通过由第一转动中心线3和自转轴8轴线所形成的交点。在转臂11上设置无线发射接收装置，用来控制第二激光对准器14、第一光学接收器17的工作状态，并发射第一光学接收器17的测量信号，第一光学接收器17和第二激光对准器14等设在转臂11上的电子电气设备均由电池供电。在第二基座2上安装带谐波减速器的驱动电机15，谐波减速器的输出轴16上设置支撑第二光学接收器18的机械夹持器，第二光学接收器18的光轴与第二转动中心线4成一定夹角相交，所述夹角可通过一个连接转动机构16和第二光学接收器18的角度调节杆21来调节和锁定，该驱动电机15可以通过编码和自动控制可以实现第二光学接收器与第一基座上的光学反射镜同步转动。

光学反射镜12的背后设有角度微调和固定机构，光学反射镜12和第二光学接收器18调毕后，光学反射镜12和第二光学接收器18的位置满足：被测光源7的光束经光学反射镜12后正入射第二光学接收器18，第二光学接收器18的光轴与被测入射光束光轴重合。第一光学接收器17和第二光学接收器18前设有遮光筒19，遮光筒19内设置若干消杂光光阑20，消杂光光阑20的中央开有通光孔，通光孔略大于被测入射光束的孔径，所谓被测入射光束的孔径就是指从最大可测被测光源7尺寸边缘所发出的到第一光学接收器或第二光学接收器灵敏面最大尺寸边缘的边光所构成的孔径。

松开光源支承轴5上锁定/松开机构的螺钉，使灯臂6带动被测光源7绕第一转动中心线3转动，在达到被测光源7自然燃点状态后，用螺钉24将开口拉紧闭合，锁定该状态，使可转动的光源支承轴5回复固定状态；利用第一激光对准器13和第二激光对准器14完成灯具的对心安装，调整被测光源7以及灯臂6的滑块27，把被测光源7的光度中心安装在第一激光对准器13和第二激光对准器14所发出的两束光的交点处，即可很方便准确地安装被测光源7，使被测光源7的光度中心位于整个分布光度计的旋转中心。此外由于第一激光对准器13的激光束与第一转动中心线3和第二转动中心线4重合，利用第一激光对准器13的激光束，定位转动机构16的水平转动轴，使水平转动轴与第二转动中心线4重合。

在两基座距离，光学反射镜12位置，第一光学接收器17以及第二光学接收器18的位置确定后，无需另行调节该分布光度计可以实现两种测量臂长(测量距离)。一是被测光源7的光线直接正入射第一光学接收器17所经过的光程，利用第一光学接收器17测量小尺寸发光弱的被测光源7时，将光学反射镜12用消杂散光效果优良的黑布包裹或其它档光物盖起来，通过转臂11转动，第一光学接收器17就可以同步接收自被测光源7的光线束；转臂11绕被测光源7旋转±180°(或0～360°)，被测光源7自身旋转±180°(或0～360°)，可量得被测光源7在短距离上的空间光强分布。第二种测量距离为被测光源7的光束经过光学反射镜12后正入射第二光学接收器18所经过的光程，在测量前调整转臂11和第二光学接收器18的初始位置，使得被测光源7的光束轴经过光学反射镜12的中心并被反射后又以与第二光学接收器18光轴重合的状态入射到第二光学接收器18；测量时光学反射镜12和第二光学接收器18以相同的角速度同方向(同步)绕被测光源7即第一转动中心线3转动，转臂11和第二光学接收器18绕被测光源7旋转±180°(或0～360°)转动，被测光源7自身旋转±180°(或0～360°)，可量得被测光源7在长距离上的空间光强分布。调节两基座距离和光学反射镜12、第二光学接收器18的角度还可以实现其他距离的测量。

本发明采用软件和程序控制器等现有技术的自动控制系统，实现测量的全面自动控制。

Claims (10)

1、一种分布光度计，其特征在于：包括第一基座(1)，在第一基座(1)的对面设有第二基座(2)，两基座上分别设有处于同一水平线上的第一转动中心线(3)和第二转动中心线(4)；第一基座(1)上设有光源支承轴(5)，所述光源支承轴(5)上装有灯臂(6)，所述灯臂(6)的另一端设有可使被测光源(7)绕自转轴(8)轴线转动的转动驱动装置(9)，所述自转轴(8)的轴线与第一转动中心线(3)垂直相交，第一基座(1)上还设有可绕第一转动中心线(3)转动的转轴(10)，所述转轴(10)的一端与驱动机构(22)相联，另一端联接有转臂(11)，在所述转臂(11)的一端安装有光学反射镜(12)，转臂(11)的另一端设置有正对被测光源(7)的第一光学接收器(17)；第二基座(2)上设置有接收来自被测光源(7)并经光学反射镜(12)反射的光束的第二光学接收器(18)。

2、根据权利要求1所述的分布光度计，其特征在于：在第二基座(2)上设置有可绕第二转动中心线(4)旋转并可与转臂(11)同步转动的转动机构(16)，第二光学接收器(18)面对光学反射镜(12)设置在转动机构(16)上，第二光学接收器(18)的光轴与转动机构(16)的第二转动中心线(4)成一定夹角相交。

3、根据权利要求1或2所述的分布光度计，其特征在于：在光源支承轴(5)上设置有激光束光轴与第一转动中心线(3)重合的第一激光对准器(13)；在转臂(11)上设置有激光束光轴通过由第一转动中心线(3)和自转轴(8)轴线所形成的交点的第二激光对准器(14)。

4、根据权利要求1或2所述的分布光度计，其特征在于：第一光学接收器(17)和第二光学接收器(18)前设有遮光筒(19)，所述遮光筒(19)内设置若干消杂光光阑(20)，消杂光光阑(20)的中央开有通光孔，所述通光孔大于被测入射光束孔径。

5、根据权利要求2所述的分布光度计，其特征在于：第二基座上的转动机构(16)通过一个可以调节第二光学接收器(18)及其前端遮光筒(19)角度的角度调节机构(21)与第二光学接收器(18)相连。

6、根据权利要求1或2所述的分布光度计，其特征在于：光源支承轴(5)或灯臂(6)上设有锁定/松开机构(23，24)，当锁定/松开机构(23，24)处于松开状态时，灯臂(6)可绕水平轴线转动。

7、根据权利要求1或2所述的分布光度计，其特征在于：所述的光源支承轴(5)通过可让灯臂(6)作上下调节的导轨(26)和滑块组(27)与灯臂(6)联接。

8、根据权利要求1或2所述的分布光度计，其特征在于：所述的光源支承轴(5)的一端或整根轴为空心轴，在空心轴中穿有导线。

9、根据权利要求2所述的分布光度计，其特征在于：转轴(10)的驱动机构(22)、被测光源(7)的转动驱动装置(9)、第二基座(2)上的转动机构(16)的驱动机构(15)是电机或带减速器的电机，所述的减速器是蜗轮蜗杆或齿轮或谐波减速器。

10、根据权利要求3所述的分布光度计，其特征在于：第二激光对准器(14)和第一光学接收器(17)由穿过光源支承轴(5)或者转轴(10)的导线供电和收发信号；或者在所述的转臂(11)上设置无线发射接收装置，在转臂(11)上的电子和电气设备均由电池供电。

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