CN105222994B - 一种分布式光度计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分布式光度计，包括：支撑框架，起到支撑作用；支撑轴，横向设置在所述支撑框架上；圆弧形状的旋转支架，连接在所述支撑轴上，可绕着所述支撑轴上下转动；多个光探测单元，设置在所述旋转支架上。根据该结构，可以精确、便捷地测量被测光源的辐照度。

Description

一种分布式光度计

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，更为具体地，涉及一种分布式光度计。

背景技术

光度计是测量灯具发光强度分布的专用仪器，也叫测角光度计。可以通过光度计确定灯具的总辐射通量、发光效率、配光曲线等参数。照明工程师根据上述参数进行照明工程设计，并使所设计的照明方案符合相应的国家和国际标准。例如，在道路照明的设计中，可以根据所使用的路灯的辐射通量、发光效率、配光曲线等特性来确定路灯的布置方案，以符合国家和国际标准针对不同等级的道路路面规定的的照度、亮度、均匀性等性能设计要求。

图1是常用的转镜式光度计的示意图，图2是现有技术的转镜式光度计中使用的反射境的示意图。目前分布式光度计主要为转镜式分布式光度计，如图1所示，使用转镜式光度计测量灯具L的发光强度分布时，灯具L(即被测光源)以一定的回转半径回绕水平转动轴A作圆周运动，它发出的光线经过以45度倾斜设置的反射镜M外射，置于离反射镜十几米至几十余米的位置处的光探测器S接收由反射镜反射的光。根据灯具测试角度间隔的要求，每当灯具L绕轴A做一周或半周从圆周运动后，转动轴C旋转一个预定角度，例如1度、5度、10度、15度、20度等间隔，然后转动轴A再作一周或半周从圆周运动，当转动轴C旋转一周后，测试完成，探测器输出灯具在不同角度方向射出的光的强度，根据光度学定理和探测器与灯具间的距离r，就可以计算获得灯具的相关光学特性。

灯具还受转动轴B控制，在作回转运动时灯具姿态保持不变，灯具的发光效率不会发生变化B轴的转动在分布式光度计设计中特别重要，因为测量仪器必须保证灯具沿着半经为R的F圆轨迹作回转运动，使测量距离不变，同时灯具工作姿态保持不变，否则，当B轴的转动时，测量距离发生变化，灯具工作姿态变化，就产生很大的测量误差。

转镜式分布式光度计测量时需要转动轴A和转动轴C两个转动轴相互配合，转动轴C旋转一个设定角度，例如1度、5度、10度、15度、20度等间隔，然后转动轴A再作一周或半周从圆周运动，当转动轴C旋转一周后，才能测试完成，测量效率较低。

根据国家标准GB/T 26184-2010《绝对发光强度分布的测量方法》的要求，反射镜应足够大，不能再光束机械结构复杂，设备成本较高。

此外，测量时灯具需要随着转动轴C转动，也会给测量引入一定误差。

目前已有以下专利对转镜式分布式光度计进行了改良。

1、中国实用新型专利ZL 03129198.8在如图1所示的方式中，在转轴B上装一个由蜗轮蜗杆组成的同步驱动箱，转动方向与转动轴A相反，利用检测灯具旋转轴是否处于垂直位置的测向器，测向器的输出用于调整转动轴B速度的控制信号，这样可以使测量距离不变，同时灯具工作姿态保持不变，保证测量精度。

2、中国实用新型专利ZL 20040090615.X在如图1所示的方式中，在转动轴B下部加一重锤G，应用它的重量平衡灯具，在灯具回转运动时由于重力关系可以保持灯具工作姿态不变，这样可以使测量距离不变，同时灯具工作姿态保持不变，保证测量精度。

3、中国实用新型专利ZL 201020050037.2在如图1所示的方式中，主轴A和转动轴B通过链条链接传动实现灯具的等角度反向转动，这样可以使测量距离不变，同时灯具工作姿态保持不变，保证测量精度。

4、中国实用新型专利ZL 200920202721.5在如图1所示的方式中，主轴A和转动轴B通过齿轮传动实现灯具的等角度反向转动补偿，使测量距离不变，同时灯具工作姿态保持不变，保证测量精度。

5、中国发明专利ZL 20110078544.6在如图1所示的方式中，将反射镜M由椭圆形改为如图2所示两翼式放射镜。这样可以提高放射镜利用率，减小反射镜尺寸，降低成本。

另外，中国实用新型专利ZL200820046804.5提出了一种的分布式光度计，其结构如图3所示，采用多个探头同时测量，可快速测量光源在各个方向上的辐照度。然而，在这种结构的光度计中，不能实现对光源辐照度进行360度的测量。此外，探测器支架在转动时带来的误差较大，并且没有自校准功能。随着探测器的使用时间增加，光度计的测量精度逐渐降低。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中存在的上述问题点而做出，其目的在于提供一种可以对被测光源进行全方位的辐照度测量，提高了测量精度且使用简便的分布式光度计。

为了实现上述目的，本发明提供一种分布式光度计，其包括：支撑框架，起到支撑作用；支撑轴，横向设置在所述支撑框架上；圆弧形状的旋转支架，连接在所述支撑轴上，可绕着所述支撑轴上下转动；多个光探测单元，设置在所述旋转支架上。

此外，优选地，还包括：校准光探测单元，其可移动地设置在所述旋转支架上，能够移动到与所述多个光探测单元的各个设置位置相对应的位置，对所述多个光探测单元进行校准。

此外，优选地，还包括：校准光探测单元，设置在所述旋转支架的两端位置，用于对所述多个光探测单元进行校准。

此外，优选地，被测光源设置在所述支撑轴的中部，所述多个光探测单元沿着以所述被测光源为圆心的圆弧设置在所述旋转支架上。

此外，优选地，所述多个光探测单元以均等间隔设置。

此外，优选地，还包括驱动机构，用于驱动所述旋转支架绕着所述支撑轴转动。

此外，优选地，所述驱动机构还用于驱动所述校准光探测单元的移动。

此外，优选地，还包括测量控制模块，该测量控制模块包括：控制单元，控制所述驱动机构；数据接收单元，接收来自所述校准光探测单元和所述光探测单元的测量值；以及数据处理单元，根据所述测量值，确定各个光探测单元的校准系数。

根据如上所述的分布式光度计的结构，通过设置绕横向支撑轴转动的旋转支架，并且在旋转支架上设置多个光探测单元，可以对被测光源进行全方位的辐照度测量，提高了测量精度且操作简便。

附图说明

通过参考以下具体实施方式及权利要求书的内容并且结合附图，本发明的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：

图1是现有技术的转镜式光度计的示意图；

图2是现有技术的转镜式光度计中使用的反射境的示意图；

图3是现有技术的分布式光度计的测量状态示意图；

图4是本发明的分布式光度计的示意图；

图5是本发明的分布式光度计的测量状态例子的示意图；

图6是本发明的分布式光度计的测量控制模块的方框图。

在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。

图4是根据本发明的分布式光度计的示意图。如图4所示，根据本发明的分布式光度计包括：支撑框架40，用于支撑分布式光度计的其它构成部件；支撑轴41，横向设置在所述支撑框架40上，在所述支撑轴41的中部位置可设置被测光源43；圆弧形的旋转支架42，连接设置在所述支撑轴41上，可绕着所述支撑轴41上下转动；多个光探测单元44和校准光探测单元45，设置在所述旋转支架42上，用于对被测光源43进行光度检测；以及驱动机构(未图示)，可驱动该旋转支架42的旋转，还可以驱动校准光探测单元45在所述旋转支架42上的移动。

被测光源43设置在支撑轴41上，例如可设置在支撑轴41的中间位置处。光源43可以是高压钠灯、金属卤化物灯(金卤灯)、陶瓷金卤灯等光源。由于同一光源的水平方向点燃的发光效率与垂直方向点燃的发光效率不同，因此应用分布式光度计对不同光源进行辐射通量测量时，光源的照明状态通常不允许变化。也就是说，在测量时，被测光源43的位置不变化，以防止光源的位置变化带来的测量误差。另外，为了在测量前调节光源43的朝向，支撑轴41可以设置成绕其中心轴线自转。由于光源43固定在支撑轴41上，当需要使光源43转动时，仅需要转动支撑轴41。在测量的过程中，通常不希望光源43发生位置变化或转动，因此在测量过程中要固定支撑轴41，以防止光源43随着支撑轴41转动。

旋转支架42具有圆弧形状，旋转支架42的两端分别设置在支撑轴41上，并且旋转支架42能够绕着支撑轴41旋转。在旋转支架42上排列设置有多个光探测单元44。这些多个光探测单元44可以是硅光电池、光电二极管等，但本发明不限于此，还可以使用现有技术中的其它光探测单元件。另外，根据检测要求，多个光探测单元44可以按均等间隔沿着以光源为圆心的圆弧设置在支撑轴41上。此时，被测光源43到旋转支架42上的每个光探测单元44的距离相等。

此外，在旋转支架42上还可以设置用于对各光探测单元44进行校准的校准光探测单元45，该校准光探测单元45可以沿着圆弧形的旋转支架42移动。例如，可以在圆弧形状的旋转支架42上设置圆弧形导轨，使得校准光探测单元45沿着该元弧形导轨移动，由此能够逐个对各光探测单元44进行校准。另外，还可以在旋转支架42上设置分别位于两侧的校准光探测器，将这两个校准光探测单元45所测得检测结果的平均值作为校准辐照度值，这样可简化光探测器的校准步骤。

该分布式光度计还包括驱动机构，用于驱动旋转支架42绕着支撑轴41旋转，以及驱动校准光探测器45沿着圆弧轨迹在旋转支架上移动。驱动机构每次使旋转支架42转动一个预定角度，然后使所述旋转支架42上的多个光探测单元44同时测量辐照度。当驱动机构使旋转支架42绕着支撑轴41转动一周后，就获得了光源43的各个方向上的辐照度。

这样，可以确定光源的总辐射通量，进而可以计算出光源43的发光效率、配光曲线等测量参数。另外，根据光源各个方向上的辐照度还可以绘制光源43的三维辐照度分布图。本发明的分布式光度计通过在旋转支架42上安装多个光探测单元44，并且由驱动机构驱动旋转支架42转动来测量光源43的辐照度，只需要使支架转动一周就可以测量光源的各个方向上的辐射通量，从而可以实现快速测量。并且，由于使用校准光探测单元45对各光探测单元44事先进行校准，可以避免光探测单元44的老化等引起的测量误差，因此可以实现高精度的三维辐照度的测量。

在此，详细描述校准光探测单元45对各个光探测单元44进行校准的过程。由于光探测单元44会随着使用而老化，并且多个光探测单元44的老化程度可能各不相同，为了提高对光源的测量精度，需要对各个光探测单元44测量值进行测量前校准。首先，通过驱动机构使旋转支架42转动到规定的校准角度位置，然后，再通过驱动机构使校准光探测单元45移动到与要校准的光探测单元44对应的位置。然后，基于在该位置的校准光探测单元45的测量值，校准位于该位置的光探测单元44。在此，可以对某一个或多个光探测单元42进行校准，也可以连续地对所有光探测单元42进行校准。

具体地，参照图5举例说明校准光探测单元45的校准过程。图5是本发明的分布式光度计的测量状态例子的示意图。首先，通过驱动机构使旋转支架42转动到竖直向下的位置。然后，使得位于旋转支架42上的校准光探测单元45沿着圆弧形轨迹移动到与被校准的光探测单元44相对应的位置。由于此时的校准光探测单元45与被校准的光探测单元44的位置非常接近，二者测得的辐照度应该几乎相同。因此，将校准光探测单元45的辐照度测量值与该光探测单元44的辐照度测量值的比值作为校准系数。然后，使校准光探测单元45移动到与下一个光探测单元44相对应的位置处，确定下一个光探测单元44的校准系数。由此，依次决定每一个光探测单元44的校准系数。在决定各光探测单元44的校准系数时，旋转支架42的位置保持不变化。利用这些校准系数对测得的辐照度值进行校准，可以提高测量精度。例如，有n个光探测单元44，它们的校准系数分别为K₁，K₂……K_n，其中K_i＝Y_i/X_i(1≤i≤n)。其中，X_i和Y_i分别为第i个光探测单元44的测量值和校准光探测单元45移动到如上所述的与第i个光探测单元44邻近的位置时的测量值。对每个光探测单元44的测量值适用各自的校准系数进行校准。

此外，本发明的分布式光度计还包括测量控制模块。如图6所示，测量控制模块包括：控制单元61、数据接收单元62和数据处理单元63。其中，控制单元61与驱动机构以及校准光探测单元45连接，用于控制驱动机构使旋转支架42转动、以及控制校准光探测单元45沿着圆弧轨迹移动到预定位置。数据接收单元62与校准光探测单元45以及光探测单元44连接，接收来自校准光探测单元45或光探测单元44的辐照度测量值。数据处理单元63根据数据接收单元62接收到的校准时测得的校准光探测单元45与光探测单元44的辐照度值之比，确定各个光探测单元44的校准系数。如图6所示，测量控制模块还可以包括：存储单元64，该存储理单元64用于存储由数据接收单元62接收的数据，以及数据处理单元63处理过的数据。

在本实施例中，测量控制模块可以通过手机、平板电脑、便携式数字通信终端等便携终端进行控制。通过安装在这些便携终端上的应用程序来控制测量和校准过程，并且将测量结果显示在显示屏上。此外，测量控制模块也可以不在内部进行数据处理，而是将所接收到的数据通过有线或无线的方式发送到远程服务器进行处理，以提高数据处理效率。

虽然结合具体的实施例详细地描述了测量控制模块，然而，本发明的分布式光度计可以不专门设置测量控制模块6。在阅读本发明的说明书后，本领域技术人员可以容易地想到其它替代测量控制模块6的其它技术方案。因此，本发明并不限于以上实施方式。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。

Claims (8)

1.一种分布式光度计，其特征在于，包括：

支撑框架，起到支撑作用；

支撑轴，横向设置在所述支撑框架上；

圆弧形状的旋转支架，连接在所述支撑轴上，可绕着所述支撑轴上下转动；

多个光探测单元，设置在所述旋转支架上；

校准光探测单元，其可移动地设置在所述旋转支架上，所述校准光探测单元能够分别移动到与所述多个光探测单元的每一个相对应的位置，以对所述多个光探测单元进行校准。

2.根据权利要求1所述的分布式光度计，其特征在于，所述校准光探测单元包括两个校准光探测单元，分别设置在所述旋转支架的两侧。

3.根据权利要求1所述的分布式光度计，其特征在于，

被测光源设置在所述支撑轴的中部，所述多个光探测单元沿着以所述被测光源为圆心的圆弧设置在所述旋转支架上。

4.根据权利要求3所述的分布式光度计，其特征在于，

所述多个光探测单元以均等间隔设置。

5.根据权利要求1所述的分布式光度计，其特征在于，

还包括驱动机构，用于驱动所述旋转支架绕着所述支撑轴转动。

6.根据权利要求1所述的分布式光度计，其特征在于，

所述支撑轴可绕着自身转轴而转动。

7.根据权利要求5所述的分布式光度计，其特征在于，

所述驱动机构还用于驱动所述校准光探测单元的移动。

8.根据权利要求7所述的分布式光度计，其特征在于，还包括测量控制模块，该测量控制模块包括：控制单元，控制所述驱动机构；数据接收单元，接收来自所述校准光探测单元和所述光探测单元的测量值；以及数据处理单元，根据所述测量值进行预订的数据处理。