CN108562358A - 一种分布式光纤照度计 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分布式光纤照度计，包括一个或以上测量臂、一个传动轴和一个支座，所述测量臂包括一根或以上光纤、一个或以上光纤耦合器，一个或以上光路开关、一个光电探测器；所述传动轴(2)具有水平和/或垂直传动轴，垂直传动轴包括传动轴和一对齿轮；用于接收被测对象的辐射信息的光纤设置在测量臂上；用于接收光纤传输的辐射信号的光电探测器设置在测量臂上。本发明充分发挥了分布式光纤照度计测量方式多样性的优点，结合测量臂、水平或垂直传动轴和支座，提高了分布式光纤照度计的灵活性，并且根据被测对象的光学特性，调整光电探测器的类型及具体测试方案，具有精度高、测量范围大、测试效率高、安装方便等特点。
Description
技术领域
本发明涉及光辐射测量技术领域，特别是涉及一种分布式光纤照度计。
背景技术
光源，分为自然光和人造光源。其中有一种人造的自然光源，又称太阳模拟器，它广泛地应用于太阳能电池特性测试，光电材料特性测试，生物化学相关测试，光学催化降解加速研究，皮肤化妆用品检测，环境研究等。
太阳模拟器的辐照信息的检测方法有很多。国外辐照度测量通常将太阳电池或光电二极管作为传感器，采用极坐标或直角坐标扫描方式，获得用均匀性等高线表示的辐照不均匀度；还可以绘制三维辐照度分布图。国内测量方法有两种：扫描法采用太阳能电池组，同时测量多个位置的辐照度；修正法采用标准电池和测量电池的比对，得出不均匀度。
从研究中发现，现有技术存在以下的问题：①采用一个太阳电池进行测量，在测量空间中按照极坐标或者直角坐标的方式进行扫描，耗时较长，导致测量数据缺乏时间性；②采用太阳能电池组进行测量，提高了测量效率，但是需要分别标定每个太阳电池的电压与电流，及电流与强度的线性关系，工作量大，且存在较大的误差，而且使用中，器件的工作性能随温度的变化不一致，增加了测量误差；③光源直接照射太阳电池，其灵敏度将随温度的升高而降低，一般温度变化1℃，引起0.1％的灵敏度变化，影响测量精度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种分布式光纤照度计，具有精度高、测量范围大、测试效率高、安装方便等特点。其特征在于，包括一个或以上测量臂、一个传动轴和一个支座，所述测量臂包括一根或以上光纤、一个或以上光纤耦合器，一个或以上光路开关、一个光电探测器；所述传动轴具有水平和 /或垂直传动轴，垂直传动轴包括传动轴和一对齿轮；用于接收被测对象的辐射信息的光纤设置在测量臂上；用于接收光纤传输的辐射信号的光电探测器设置在测量臂上。
本发明通过安装在测量臂上的分布式光纤阵列、光路开关和光电探测器，满足各种尺寸规格的被测对象的测量要求；通过传动轴的旋转运动，实现对光源的辐射特性的扫描测量；根据被测对象的光轴方向更换传动轴，将测量臂的测量平面调整至水平或者垂直平面，扩大了分布式光纤照度计的应用范围。被测对象是人造光源，如灯，太阳模拟器等等，也包括受激发光的光源。
一个典型的设置方式是测量臂与水平传动轴连接，测量臂在垂直平面内旋转；分布式光纤阵列、光路开关、光电探测器等安装在测量臂上，当测量臂旋转时，检测到被测对象在垂直平面内的辐射信息。
附图说明
附图1为实施例1测量装置的示意图。
附图2a为实施例2中水平测量装置的示意图。
附图2b为实施例2中垂直测量装置的示意图。
附图3a为实施例3中水平测量装置的示意图。
附图3b为实施例3中垂直测量装置的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅限于以下实施例。
实施例一
如图1所示，本实施例的分布式光纤照度计，包括一个或以上测量臂(1)、一个传动轴(2)和一个支座 (3)，所述测量臂(1)包括一根或以上光纤(4)、一个或以上光纤耦合器(7)，一个或以上光路开关(6)、一个光电探测器(5)；所述传动轴(2)具有水平和/或垂直传动轴，垂直传动轴包括传动轴和一对齿轮。
本实施例中，通过连接件(9)将测量臂(1)与传动轴(2)连接，传动轴(2)设置在支座(3)上，支座(3)放置在地面或者平台上。
本实施例中，根据被测对象的高度，调节支座(3)至一定高度并锁紧。
本实施例中，分布式光纤(4)与测量臂(1)上的光纤耦合器(7)连接，利用光纤(4)接收被测对象(8)的辐射信号，并传输给光电探测器(5)。每根光纤(4)上设置一个光路开关(6)，通过单片机(10)控制光路开关(6)的导通或者截至，实现每一时刻将一路光纤(4)切入测量通道，光电探测器(5)依次接收光纤(4)传输的辐射信号。
本实施例中，被测对象(8)为普通光源时，光电探测器(51)为照度计，光电探测器(52)为亮度计。
本实施例中，传动轴(2)带动测量臂(1)转动，设置在测量臂(1)上的光纤(4)接收到被测对象在不同半径和角度的辐射信息，并传输给光电探测器(51)或光电探测器(52)。
该实施例的测量方法如下：根据被测对象调节支座(3)至一定高度，并锁紧。开始测试前，传动轴(2) 带动测量臂(1)旋转，根据测量臂(1)上设置的光轴对准装置的发射信号，调整支座(3)的位置，使测量臂(1)的回转轴线的方向和距离满足要求。在测试过程中，通过测量臂(1)的旋转运动，设置在测量臂(1)上的光纤(4)接收到光源不同半径和角度的辐射信息，并传输给光电探测器(5)。
实施例二
如图2a、图2b所示，本实施例公开了一种分布式光纤照度计及太阳模拟器辐照特性的测量方法，该分布式光纤照度计包括一个或以上测量臂(1)、一个传动轴(2)和支座(3)，所述测量臂(1)包括一根或以上光纤(4)、一个或以上光纤耦合器(7)，一个或以上光路开关(6)、一个光电探测器(5)；所述传动轴(2)具有水平和/或垂直传动轴，垂直传动轴包括传动轴和一对齿轮。
本实施例中，通过连接件(9)将测量臂(1)与传动轴(2)连接，传动轴(2)设置在支座(3)上，支座(3)放置在地面或者平台上。
本实施例中，根据被测对象(8)的光轴中心高度，调节支座(3)至一定高度并锁紧。
本实施例中，根据被测对象(8)的光轴方向，选择安装水平或者垂直传动轴，使得测量臂(1)的旋转轴线与被测对象(8)的光轴方向一致，实现对水平或垂直的被测对象的检测。
本实施例中，分布式光纤(4)与测量臂(1)上的光纤耦合器(7)连接，利用光纤(4)接收被测对象(8)的辐射信息，并传输给光电探测器(5)。每根光纤(4)上设置一个光路开关(6)，通过单片机(10)控制光路开关(6)的导通或者截至，实现每一时刻将一路光纤(4)切入测量通道，光电探测器(5)依次接收光纤(4)传输的辐射信号。
本实施例中，被测对象(8)为太阳模拟器(81)或(82)，光电探测器(53)为太阳电池。
本实施例中，传动轴(2)带动测量臂(1)旋转，设置在测量臂(1)上的光纤(4)接收到被测对象在不同半径和角度的辐射信息，并传输给太阳电池(53)，得到被测对象的空间辐照特性。
该实施例的测量方法如下：根据被测对象调节支座(3)至一定高度，并锁紧。开始测试前，传动轴(2) 带动测量臂(1)旋转，根据测量臂(1)上设置的光轴对准装置的发射信号，调整支座(3)的位置，使测量臂 (1)的回转轴线与被测对象(8)的光轴方向一致，并且满足一定的距离要求。在测试过程中，通过测量臂(1) 的旋转运动，设置在测量臂(1)上的光纤(4)接收到光源不同半径和角度的辐射信息，并传输给光电探测器 (53)。
实施例三
如图3a、图3b所示，本实施例公开了一种分布式光纤照度计及太阳模拟器光学特性的测量方法，该分布式光纤照度计包括一个或以上测量臂(1)、一个传动轴(2)和支座(3)，所述测量臂(1)包括一根或以上光纤(4)、一个或以上光纤耦合器(7)，一个或以上光路开关(6)、一个光电探测器(5)，一个或以上准直器 (12)；所述传动轴(2)具有水平和/或垂直传动轴，垂直传动轴包括传动轴和一对齿轮。
本实施例中，通过连接件(9)将测量臂(1)与传动轴(2)连接，传动轴(2)设置在支座(3)上，支座(3)放置在地面或者平台上。
本实施例中，根据被测对象(8)的光轴中心高度，调节支座(3)至一定高度并锁紧。
本实施例中，根据被测对象(8)的光轴方向，选择安装水平或者垂直传动轴，使得测量臂(1)的旋转轴线与被测对象(8)的光轴方向一致，实现对水平或垂直的被测对象的检测。
本实施例中，光纤耦合器(7)设置在测量臂(1)上，光纤(4)和准直器(12)分别连接到耦合器(7)的两端。准直器(12)将被测对象(8)的辐射信息耦合到光纤(4)中，并经光纤(4)传输给光电探测器(5)。每根光纤(4) 上设置一个光路开关(6)，通过单片机(10)控制光路开关(6)的导通或者截至，从而实现将一路光纤(4)切入测量通道，光电探测器(5)依次接收光纤(4)传输的辐射信号。
本实施例中，被测对象(8)为太阳模拟器(81)或(82)，光电探测器(53)为太阳电池。
本实施例中，传动轴(2)带动测量臂(1)旋转，设置在测量臂(1)上的光纤(4)接收到被测对象在不同半径和角度的辐射信息，并传输给太阳电池(53)，得到被测对象的空间辐照特性。
该实施例的测量方法如下：根据被测对象调节支座(3)至一定高度，并锁紧。开始测试前，传动轴(2) 带动测量臂(1)旋转，根据测量臂(1)上设置的光轴对准装置的发射信号，调整支座(3)的位置，使测量臂 (1)的回转轴线与被测对象(8)的光轴方向一致，并且满足一定的距离要求。在测试过程中，通过测量臂(1) 的旋转运动，设置在测量臂(1)上的准直器(12)接收到光源不同半径和角度的辐射信息，并将信息耦合到光纤(4)中，再经光纤(4)传输给光电探测器(5)。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
以上实施例一、实施例二、实施例三对本发明的技术方案作了具体说明，但本发明的技术方案不仅限于这些说明，本发明的保护范围由权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的简单改动都包括于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种分布式光纤照度计，利用光电探测器检测被测对象的辐照特性。其特征在于，包括一个或以上测量臂(1)、一个传动轴(2)和一个支座(3)，所述测量臂(1)包括一根或以上光纤(4)、一个或以上光纤耦合器(7)，一个或以上光路开关(6)、一个光电探测器(5)；所述传动轴(2)具有水平和/或垂直传动轴，垂直传动轴包括传动轴和一对齿轮；用于接收被测对象(8)的辐射信息的光纤(4)设置在测量臂(1)上；用于接收光纤(4)传输的辐射信号的光电探测器(5)设置在测量臂(1)上。
2.根据权利要求1所述的分布式光纤照度计，其特征在于，所述的测量臂(1)上设置光纤耦合器(7)，光纤(4)与耦合器(7)连接，每根光纤(4)上设置一个光路开关(6)。
3.根据权利要求1或2所述的分布式光纤照度计，其特征在于，所述的光电探测器(5)为太阳电池和/或照度计和/或亮度计。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种分布式光纤照度计，其特征在于，光纤(4)上设置光路开关(6)，控制光路开关(6)的开或关，实现将一路光纤(4)切入测量通道，与光电探测器(5)导通。
5.根据权利要求1所述的一种分布式光纤照度计，其特征在于，所述的传动轴(2)包括与支座(3)连接的绕水平方向旋转的水平传动轴、与水平传动轴连接的绕垂直方向旋转的垂直传动轴，其中垂直传动轴与水平传动轴之间通过一对齿轮连接。
6.根据权利要求1或2或5所述的一种分布式光纤照度计，其特征在于，测量臂(1)与传动轴(2)连接，并随轴(2)在垂直或水平面内旋转。
7.根据权利要求1所述的分布式光纤照度计，其特征在于，所述的支座(3)上包括高度调节装置。
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