CN203824740U

CN203824740U - 高精度光谱辐射定标装置

Info

Publication number: CN203824740U
Application number: CN201420237183.4U
Authority: CN
Inventors: 徐晓峰; 王陈宁; 郑江云; 操龙德; 査长礼
Original assignee: Anqing Normal University
Current assignee: Anqing Normal University
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2024-05-09

Abstract

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种高精度光谱辐射定标装置，其定标精度高，装置操作简单，并实现了多功能化。包括底座，所述的底座上经X向导轨活动设置有支架；所述的支架上经Y向导轨活动设置有工作平台；所述的工作平台上方设置有镜筒固定架，所述的镜筒固定架内固定有镜筒，所述的镜筒内依次设置有第一光栏、透镜、第二光栏，所述镜筒后方设置有传递积分球，所述传递积分球的入光口与镜筒匹配、出光口经探头与光谱辐射测量仪连接；还包括亮度标准灯、待定标灯工位、待定标积分球工位。

Description

高精度光谱辐射定标装置

技术领域

本实用新型涉及光学测试设备，具体涉及一种高精度光谱辐射定标装置。

背景技术

光谱辐射定标，是光学仪器在使用之前，用自然界的能重复再现的标准对其进行校准，称之为光谱辐射定标。目前光学上普遍采用的是，通过辐照度标准灯照射漫射板的灯板系统对积分球进行定标，这种定标方法精度不高，只能满足一般的工程需要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种高精度光谱辐射定标装置，其定标精度高，装置操作简单，并实现了多功能化。

为解决上述技术问题，本实用新型的高精度光谱辐射定标装置，包括底座，所述的底座上经X向导轨活动设置有支架；所述的支架上经Y向导轨活动设置有工作平台；所述的工作平台上方设置有镜筒固定架，所述的镜筒固定架内固定有镜筒，所述的镜筒内依次设置有第一光栏、透镜、第二光栏，所述镜筒后方设置有传递积分球，所述传递积分球的入光口与镜筒匹配、出光口经探头与光谱辐射测量仪连接；还包括亮度标准灯、待定标灯工位、待定标积分球工位。

采用了上述技术方案后，亮度标准灯发出的信号可经传递积分球被光谱辐射测量仪采集后作为标准，再测量待定标灯工位、待定标积分球工位上的被测对象，通过两次测量数据的比对和换算即可对被测对象进行高精度定标。

所述的镜筒包括沿径向相对位置可调的前镜筒和后镜筒。采用上述技术方案后，可以对镜筒的长度进行调整，从而适应不同光源的采集需要。

所述的待定标积分球工位包括待定标积分球工位底座，所述的待定标积分球工位底座上设置有转盘，所述的转盘上通过待定标积分球工位导轨活动设置有左、右夹板。采用上述技术方案后，可以方便被测积分球的定位。

所述的镜筒固定架通过升降调节螺母活动设置在工作平台上，从而便于适应不同对象的高度。

本实用新型的优点在于：1.光学系统采用透射式，解决探测器的测量视场问题。2.在测量环节中，采用了可变孔径光阑加传递积分球的方式，用来解决亮度标准灯或高温黑体的亮度和积分球之间由于两者亮度相差太大而无法比对测量的亮度匹配问题。3.系统中巧妙地运用了传递积分球，使得两个难题一并得到很好地解决。4.对测量系统实现多功能化。本实用新型采用分光测量加比对的方式进行定标，即用亮度标准灯对待测积分球直接进行辐亮度定标。本方案的优点是定标精度高于其他的方案。此方法的研究成功，意味着可以直接用高温黑体炉对积分球进行辐亮度定标，能有效地缩短辐射标准的传递链，减小标准传递误差，使得工程应用定标的精度大为提高。

优选的，所述的底座上经二维平移台导轨活动设置有二维平移台支架，所述的二维平移台支架上经一对X向辅助导轨设置有辅助支架，所述的二维平移台支架与辅助支架之间还设置有由X向步进电机、X向辅助丝杆组成的X向辅助驱动装置；所述的辅助支架上设置有Z向步进电机，所述的Z向步进电机的主轴上设置有Z向驱动丝杆，辅助支架上经Z向驱动丝杆和一对Z向导轨副活动连接有辅助夹板支架，所述的辅助夹板支架上活动的设置有一对辅助夹板。

所述的X向步进电机、Z向步进电机与可编程平移台控制器连接，从而使得二维平移台的移动可被程序控制和记录。

采用上述技术方案后，在辅助夹板上固定待测积分球，在可编程控制器的驱动下，X向步进电机和Z向步进电机配合，待测积分球沿水平和竖直方向逐点移动，形成一个方形逐点采光面，镜筒采光点聚焦于积分球出光口平面上。测量前，镜筒移动到合适位置后固定不动，依次采集到一系列的光电信号，经软件处理，便可得到积分球出光口的辐亮度面均匀性的立体函数图像。

附图说明

图1 是本实用新型的高精度光谱辐射定标装置的原理示意图；

图2是本实用新型的高精度光谱辐射定标装置的结构示意图；

图3是本实用新型的高精度光谱辐射定标装置的纵向观察示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1、图2可见，本实用新型的包括底座1，所述的底座1上经X向导轨20活动设置有支架2；所述的支架2上经Y向导轨30活动设置有工作平台3；所述的工作平台3上方设置有镜筒固定架31，所述的镜筒固定架31内固定有镜筒32，所述的镜筒32内依次设置有第一光栏33、透镜34、第二光栏35，所述镜筒32后方设置有传递积分球4，所述传递积分球4的入光口与镜筒32匹配、出光口经探头5与光谱辐射测量仪6连接；还包括亮度标准灯7、待定标灯工位8、待定标积分球工位9。

所述亮度标准灯7、待定标灯工位8、待定标积分球工位9可以与X向导轨20平行设置。这样使得在Y向，亮度标准灯7、待定标灯工位8、待定标积分球工位9之间无位置差异，减少测量误差，降低控制难度。

所述的工作平台3与可编程平移台控制器连接，从而便于记录和比对工作位置。

如图2可见，所述的镜筒32包括沿径向相对位置可调的前镜筒320和后镜筒321。前镜筒320和后镜筒321之间可以螺纹连接，方便调整距离。同理，所述第一光栏33也可以螺纹方式活动设置在镜筒32上，便于更换和调整。

所述的待定标积分球工位9包括待定标积分球工位底座90，所述的待定标积分球工位底座90上设置有转盘93，所述的转盘93上通过待定标积分球工位导轨91活动设置有左、右夹板92、92’。转盘93底部中央通过轴承与待定标积分球工位底座90连接，从而使得其可旋转，便于对待定标积分球进行各向照射和标定。所述左、右夹板92、92’下端穿有丝杆，丝杆分别攻有左右旋螺纹，左、右夹板92、92’可在导轨槽内相向移动，从而保证待定标积分球夹持在待定标积分球工位底座90的中心位置。

所述的镜筒固定架31通过升降调节螺母36活动设置在工作平台3上。

本实用新型技术方案测量原理如下：工作前，先将将被测工作灯置于待定标灯工位8上，被测积分球置于待定标积分球工位9上。

由亮度标准灯7发出的光通过光学系统1：1成像后，进入传递积分球4，对传递积分球4产生的光谱辐亮度进行测量，得到值，平行移动工作平台3，再对被测工作灯或被测积分球进行相同的测量，得到的值，由于亮度标准灯7和被测工作灯发出的光经过相同的光路，并用同一测量系统进行测量，所以亮度标准灯7和被测工作灯的光谱辐射亮度、分别与它们的光电讯号、成正比。

即：，其中：为与透镜通过的光通量、透过率、光阑孔径、光谱透过系数、色散、接收器的光谱灵敏度等有关的比例常数，两者之比得到公式：式中：亮度标准灯7的光谱辐射亮度值由求得，测出亮度标准灯7和被测工作灯的光电讯号、，即可由上式求出被测工作灯的光谱辐射亮度值。

测量被测积分球光谱辐射亮度时，为了解决亮度匹配问题，即在被测积分球亮度较低的情况下也能实现测量，所述的镜筒32内依次设置有第一光栏33、第二光栏35，从而使得传递积分球4前增加了可变换光栏，在被测积分球输出线性范围内可以改变进入传递积分球4的光通量，从而得到较大的可测量范围。

当被测积分球的亮度值较小时，增大可变光阑的直径。设测量亮度标准灯时用的光阑直径为，测积分球时用的光阑直径为，由于采用直径，使得进入传递积分球的光通量是采用直径时进入传递积分球的光通量的倍，传递积分球的亮度值也变为采用直径时的倍，此时被测积分球的实际亮度为：用此种方法可以扩大辐亮度的测量范围。

本实用新型解决了两大技术难题。1.亮度标准灯或高温黑体炉的视场太小不能被探测器直接测量的问题。2. 亮度标准灯或高温黑体的亮度和待测积分球的亮度相差太大无法比较的问题。

如图3可见，本装置还可以进行积分球出光口的辐亮度面均匀性进行测量，还可以对积分球出光口的亮度辐射角度特性进行测量。所述的底座1上经二维平移台导轨100活动设置有二维平移台支架10，所述的二维平移台支架10上经一对X向辅助导轨103设置有辅助支架104，所述的二维平移台支架10与辅助支架104之间还设置有由X向步进电机101、X向辅助丝杆102组成的X向辅助驱动装置；所述的辅助支架104上设置有Z向步进电机105，所述的Z向步进电机105的主轴上设置有Z向驱动丝杆107，辅助支架104上经Z向驱动丝杆107和一对Z向导轨副108活动连接有辅助夹板支架106，所述的辅助夹板支架106上活动的设置有一对辅助夹板109。

所述的X向步进电机101、Z向步进电机105与可编程平移台控制器连接。

采用上述技术方案后，在辅助夹板109上固定待测积分球，在可编程控制器的驱动下，X向步进电机101和Z向步进电机105配合，待测积分球沿水平和竖直方向逐点移动，形成一个方形逐点采光面，镜筒采光点聚焦于积分球出光口平面上。测量前，镜筒移动到合适位置后固定不动，依次采集到一系列的光电信号，经软件处理，便可得到积分球出光口的辐亮度面均匀性的立体函数图像。

Claims

1.一种高精度光谱辐射定标装置，包括底座（1），其特征在于：所述的底座（1）上经X向导轨（20）活动设置有支架（2）；所述的支架（2）上经Y向导轨（30）活动设置有工作平台（3）；所述的工作平台（3）上方设置有镜筒固定架（31），所述的镜筒固定架（31）内固定有镜筒（32），所述的镜筒（32）内依次设置有第一光栏（33）、透镜（34）、第二光栏（35），所述镜筒（32）后方设置有传递积分球（4），所述传递积分球（4）的入光口与镜筒（32）匹配、出光口经探头（5）与光谱辐射测量仪（6）连接；还包括亮度标准灯（7）、待定标灯工位（8）、待定标积分球工位（9）。

2.如权利要求1所述的高精度光谱辐射定标装置，其特征在于：所述的镜筒（32）包括沿径向相对位置可调的前镜筒（320）和后镜筒（321）。

3.如权利要求1所述的高精度光谱辐射定标装置，其特征在于：所述的待定标积分球工位（9）包括待定标积分球工位底座（90），所述的待定标积分球工位底座（90）上设置有转盘（93），所述的转盘（93）上通过待定标积分球工位导轨（91）活动设置有左、右夹板（92、92’）。

4.如权利要求1所述的高精度光谱辐射定标装置，其特征在于：所述的镜筒固定架（31）通过升降调节螺母（36）活动设置在工作平台（3）上。

5.如权利要求1所述的高精度光谱辐射定标装置，其特征在于：所述的底座（1）上经二维平移台导轨（100）活动设置有二维平移台支架（10），所述的二维平移台支架（10）上经一对X向辅助导轨（103）设置有辅助支架（104），所述的二维平移台支架（10）与辅助支架（104）之间还设置有由X向步进电机（101）、X向辅助丝杆（102）组成的X向辅助驱动装置；所述的辅助支架（104）上设置有Z向步进电机（105），所述的Z向步进电机（105）的主轴上设置有Z向驱动丝杆（107），辅助支架（104）上经Z向驱动丝杆（107）和一对Z向导轨副（108）活动连接有辅助夹板支架（106），所述的辅助夹板支架（106）上活动的设置有一对辅助夹板（109）。

6.如权利要求5所述的高精度光谱辐射定标装置，其特征在于：所述的X向步进电机（101）、Z向步进电机（105）与可编程平移台控制器连接。