CN108896173A - 自动化扫描式辐照度测量系统及方法 - Google Patents

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刘祥
汪洪源
康文
王秉文
颜志强
武少冲
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
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Abstract

自动化扫描式辐照度测量系统及方法，涉及光度测量技术领域。解决了指针式照度计需要人工换档，操作复杂且精度低，数显式照度计虽然精度较高，但动态范围较小的问题。测量系统包括光衰减装置、扫描机构、探测系统、信号采集系统和计算机；光衰减装置固定在探测系统的探测面上，且二者均固定在扫描机构上，二者可跟随扫描机构在水平方向上左、右移动；光衰减装置用于对接收的光信号进行衰减，并将衰减后的光信号传输至探测系统的探测面上；信号采集系统采集探测系统输出的探测信号；计算机的数据信号输入端与信号采集系统的数据信号输出端连接；计算机还用于对光衰减装置和扫描机构进行控制。本发明主要用于对辐照度进行测量。

Description

自动化扫描式辐照度测量系统及方法
技术领域
本发明涉及光度测量技术领域。
背景技术
照度测量是光度测量中的一种，由于照度测量原理比较简单因而得到了广泛应用。
根据光接收方式不同，光度测量的方法分为两类：目视光度测量法和物理光度测量法。目视光度测量法基于人眼的生理视觉，具有主观性。物理光度测量法利用光探测器，能够迅速、正确、定量地给出测量值，物理光度测量法在光度测量中占主导地位。
照射到表面一点处面元上的光通量与该面元的面积之比，称为表面该点的照度，照度的单位为W/m2。
照度分布均匀性也是光度测量的重要指标，照度分布均匀性通常以非均匀性来表示，即用多个观测位置之间的相对标准差与平均照度的比值来表征。
目前照度测量系统主要分为两种：指针式和数显式。指针式照度计需要人工换档，操作复杂且精度不高。数显式照度计虽然精度较高，但动态范围较小。但无论是指针式照度计还是数显式照度计，都无法实现不同位置光照度的自动采集。
发明内容
本发明是为了解决指针式照度计需要人工换档，操作复杂且精度低，数显式照度计虽然精度较高，但动态范围较小的问题，本发明提供了自动化扫描式辐照度测量系统及方法。
自动化扫描式辐照度测量系统，包括光衰减装置、扫描机构、探测系统、信号采集系统和计算机；
光衰减装置固定在探测系统的探测面上，且二者均固定在扫描机构上，二者可跟随扫描机构在水平方向上左、右移动实现对待测光面的扫描；
光衰减装置用于对接收的光信号进行衰减，并将衰减后的光信号传输至探测系统的探测面上，探测系统将光信号转化为电信号，从而实现对待测光面进行探测；
信号采集系统采集探测系统输出的探测信号；
计算机的数据信号输入端与信号采集系统的数据信号输出端连接；
计算机还用于对光衰减装置和扫描机构进行控制。
优选的是，所述扫描机构在竖直方向可升降。
优选的是，所述探测系统采用光电倍增管实现。
一种辐照度测量方法，该测量方法采用所述的自动化扫描式辐照度测量系统实现，所述测量方法包括如下步骤：
步骤一：接通测量系统电源；
步骤二：使探测系统探测面与待测光面相对设置，并根据待测光面确定探测系统探测面的初始位置，通过计算机设置扫描机构的扫描范围和扫描步长后，启动扫描机构，使扫描机构带动光衰减装置和探测系统移动，从而使探测系统对待测光面上的所有探测点进行探测；
步骤三：信号采集系统接收探测系统输出的电信号，并根据接收到的电信号的强度，实时调节每个探测点所对应的光衰减装置的衰减倍数；
步骤四：计算机将每个探测点所对应的电信号转化为该探测点所对应的照度，并根据每个探测点的位置信息及该探测点的照度信息绘制位置照度曲线，根据位置照度曲线确定照度分布均匀性及获得待测光面的平均照度，从而完成对待测光面辐照度的测量。
本发明带来的有益效果是，本发明采用二维扫描技术对待测面进行二维扫描，既能够得到待测面平均照度，又可以得到照度分布均匀性。本发明实现了大量程、高精度、高速率的照度测量，使得探测精度提高了30％以上。
附图说明
图1为自动化扫描式辐照度测量系统的原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的自动化扫描式辐照度测量系统，包括光衰减装置1、扫描机构2、探测系统3、信号采集系统4和计算机5；
光衰减装置1固定在探测系统3的探测面上，且二者均固定在扫描机构2上，二者可跟随扫描机构2在水平方向上左、右移动实现对待测光面的扫描；
光衰减装置1用于对接收的光信号进行衰减，并将衰减后的光信号传输至探测系统3的探测面上，探测系统3将光信号转化为电信号，从而实现对待测光面进行探测；
信号采集系统4采集探测系统3输出的探测信号；
计算机5的数据信号输入端与信号采集系统4的数据信号输出端连接；
计算机5还用于对光衰减装置1和扫描机构2进行控制。
本实施方式，本发明中将光衰减装置1和探测系统3均固定在扫描机构2上，二者可跟随扫描机构2在水平方向上左、右移动实现对待测光面的扫描，从而扩大动态扫面范围，另一方面辐照度测量系统结构简单，操作简单，可进行自动化扫描，代替了手动探测人工换档操作，自动化及测量精度得以提高。
具体实施方式二：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的自动化扫描式辐照度测量系统的区别在于，所述扫描机构2在竖直方向可升降。
本实施方式，扫描机构2在竖直方向可升降、在水平方向实现左、右移动，可对待测光面进行全方位的扫描。
具体实施方式三：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二所述的自动化扫描式辐照度测量系统的区别在于，所述探测系统3采用光电倍增管实现。
具体实施方式四：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种辐照度测量方法，该测量方法采用具体实施方式一、二或三所述的自动化扫描式辐照度测量系统实现，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：
步骤一：接通测量系统电源；
步骤二：使探测系统3探测面与待测光面相对设置，并根据待测光面确定探测系统3探测面的初始位置，通过计算机5设置扫描机构2的扫描范围和扫描步长后，启动扫描机构2，使扫描机构2带动光衰减装置1和探测系统3移动，从而使探测系统3对待测光面上的所有探测点进行探测；
步骤三：信号采集系统4接收探测系统3输出的电信号，并根据接收到的电信号的强度，实时调节每个探测点所对应的光衰减装置1的衰减倍数；
步骤四：计算机5将每个探测点所对应的电信号转化为该探测点所对应的照度，并根据每个探测点的位置信息及该探测点的照度信息绘制位置照度曲线，根据位置照度曲线确定照度分布均匀性及获得待测光面的平均照度，从而完成对待测光面辐照度的测量。
本发明所述自动化扫描式辐照度测量系统的结构不局限于上述各实施方式所记载的具体结构，还可以是上述各实施方式所记载的技术特征的合理组合。

Claims (4)

1.自动化扫描式辐照度测量系统，其特征在于，包括光衰减装置(1)、扫描机构(2)、探测系统(3)、信号采集系统(4)和计算机(5)；
光衰减装置(1)固定在探测系统(3)的探测面上，且二者均固定在扫描机构(2)上，二者可跟随扫描机构(2)在水平方向上左、右移动实现对待测光面的扫描；
光衰减装置(1)用于对接收的光信号进行衰减，并将衰减后的光信号传输至探测系统(3)的探测面上，探测系统(3)将光信号转化为电信号，从而实现对待测光面进行探测；
信号采集系统(4)采集探测系统(3)输出的探测信号；
计算机(5)的数据信号输入端与信号采集系统(4)的数据信号输出端连接；
计算机(5)还用于对光衰减装置(1)和扫描机构(2)进行控制。
2.根据权利要求1所述的自动化扫描式辐照度测量系统，其特征在于，所述扫描机构(2)在竖直方向可升降。
3.根据权利要求1或2所述的自动化扫描式辐照度测量系统，其特征在于，所述探测系统(3)采用光电倍增管实现。
4.一种辐照度测量方法，该测量方法采用权利要求1、2或3所述的自动化扫描式辐照度测量系统实现，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：
步骤一：接通测量系统电源；
步骤二：使探测系统(3)探测面与待测光面相对设置，并根据待测光面确定探测系统(3)探测面的初始位置，通过计算机(5)设置扫描机构(2)的扫描范围和扫描步长后，启动扫描机构(2)，使扫描机构(2)带动光衰减装置(1)和探测系统(3)移动，从而使探测系统(3)对待测光面上的所有探测点进行探测；
步骤三：信号采集系统(4)接收探测系统(3)输出的电信号，并根据接收到的电信号的强度，实时调节每个探测点所对应的光衰减装置(1)的衰减倍数；
步骤四：计算机(5)将每个探测点所对应的电信号转化为该探测点所对应的照度，并根据每个探测点的位置信息及该探测点的照度信息绘制位置照度曲线，根据位置照度曲线确定照度分布均匀性及获得待测光面的平均照度，从而完成对待测光面辐照度的测量。
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