CN211927088U - 一种时分复用双光束测光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种时分复用双光束测光装置，包括积分球、电控光调制器、耦合光路、探测器；所述积分球上设有光源、被测窗口以及出射窗口，所述出射窗口与被测窗口分别位于所述积分球上下方的球面上；所述耦合光路设于所述出射窗口上方；所述探测器设于所述耦合光路上方；所述被测窗口、出射窗口、耦合光路及探测器成直线依次排列；所述电控光调制器可以通过电控方式实现透明、雾化两种状态的切换。本实用新型提供的时分复用双光束测光装置无需在积分球球壁上开设缝隙即可实现同一次光源发光依次测试被测窗口和积分球球壁的功能，且只需一条光路。

Description

一种时分复用双光束测光装置

技术领域

本实用新型涉及反射光谱的测量领域，特别涉及一种时分复用双光束测光装置。

背景技术

通过探测物体表面的反射光谱进而计算物体颜色参数的测光装置，基本采用光谱仪作为分光部件，这类测光装置按光度方法可以分为单光束和双光束两种。

单光束测光装置只有一条光路，在各个波长上对测试样品和参考光进行测量，对测试结果进行比较，计算出样品的反射光谱。单光束测光装置的缺点是必须保证在对测试样品和参考光进行测量的整个测试时间内整个装置保持稳定。即使将光源进行长时间的充分预热，光源的光谱功率也会存在变化，无法对每次测量的电气漂移进行有效校准，特别是对测光装置的重复精度、复现性的影响特别大，因此单光束测光装置存在测量数据不稳定的缺点。

现有技术中的双光束测光装置有两条光路，一条测试样品的光路(以下简称“测试光路”)，一条测试参考光的光路(以下简称“参考光路”)，照明光源点亮后，两束光分别进入测试光路、参考光路，分别对测试光路、参考光路同时进行测量，对测量结果进行比较，计算出测试样品的反射光谱。双光束测光装置在一次很短的照明光源点亮时间内完成测量，有测量快速、数据稳定的优点，但是存在装配复杂、成本昂贵、结构不紧凑导致的难以小型化的缺陷。具体的，参照图1，现有技术中的双光束测光装置包括积分球200、光源2001、被测物窗口2002、被测物出射光窗口202、球壁出射窗口203、光谱仪204和205。所述双光束测光装置工作原理是在光源1001同一次发光时，同时采集所述被测物窗口2002反射光线的色度值和所述积分球球壁反射光线的能量值。

另外，专利号为ZL 201621159676.6，专利名称为“单光路分光测色仪”的实用新型专利公开了一种积分球的单光路分光测色仪，积分球内部有挡光板和拨片，其中挡光片是固定不动的，拨片通过积分球上的缝隙进入或者移出积分球，挡光板用于挡住光源发出的光线直接射向被测物表面。该专利中积分球上开缝，将破坏积分球内的光线均匀的散射到积分球的内部，也可能导致外部光线射入到积分球内或者积分球内光线从缝隙漏出积分球，导致测量光线强度的不稳定，同时，也增加了制造、组装积分球的难度和成本。

因此，现有技术有待于改进。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种时分复用双光束测光装置，具体方案如下：

包括积分球、电控光调制器、耦合光路、探测器；所述积分球上设有光源、被测窗口以及出射窗口，所述出射窗口与被测窗口分别位于所述积分球上下方的球面上；

所述耦合光路设于所述出射窗口上方；

所述探测器设于所述耦合光路上方；

所述被测窗口、出射窗口、耦合光路及探测器成直线依次排列；

所述电控光调制器可以通过电控方式实现透明、雾化两种状态的切换；当所述电控光调制器透明时，被测窗口的反射将通过耦合光路汇聚到探测器入射口；当所述电控光调制器雾化时，阻断被测物窗口的反射光汇聚到探测器入射口，并被积分球内壁每一点均匀照射。

优选地，所述积分球上还设有光吸收阱，所述出射窗口位于所述被测窗口法线的一侧，所述光吸收阱位于所述被测窗口法线的另一侧，所述出射窗口与被测窗口法线构成的光线出射角大小等于所述吸收阱与所述被测物窗口法线构成的光线入射角大小。

优选地，当所述电控光调制器在透明状态时，所述电控光调制器透过率越高越好，所述电控光调制器透过的光谱范围覆盖为400nm～700nm。

优选地，所述电控光调制器在雾化状态时，所述电控光调制器出射面的散射光呈现朗伯散射或接近朗伯散射。

优选地，所述积分球内还设有挡板，用于防止光源发射的光直接照射到所述被测物上。

本实用新型提供的时分复用双光束测光装置具有以下有益效果：

1、通过电控光调制器的设置，无需在积分球球壁上开设缝隙即可实现同一光源在电控光调制器两个切换状态依次发光实现测试被测窗口和积分球球壁的功能，结构简单、组装方便、积分球接近理想积分球的基本条件且只需一条光路，节约成本的同时保证测试效果；

2、采用电控光调制器，不需要加其他机械构件即可实现透明和雾化状态切换，结构简单、可靠；

3、优选方案中，光吸收阱的设置，进一步保证了测试效果；

4、优选方案中，挡板的设置，进一步保证了测试效果。

附图说明

图1为现有技术中的双光束测光装置的工作原理示意图；

图2为本实用新型具体实施例在电控光调制器呈透明状态下的立体结构原理示意图；

图3为本实用新型具体实施例在电控光调制器呈雾化状态下的立体结构原理示意图；

图4为本实用新型具体实施例在电控光调制器呈透明状态下的工作原理示意图；

图5为本实用新型具体实施例在电控光调制器呈透明状态下的工作原理示意图；

图6为光吸收阱位置示意图；

图7为电控光调制器透明状态工作原理示意图；

图8为电控光调制器雾化状态工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进一步说明。

参照图2至图5，本实用新型提供一种时分复用双光束测光装置，包括积分球100、电控光调制器101、耦合光路102、探测器103。

所述积分球上设有光源1001、被测窗口1003以及出射窗口1004，所述出射窗口1004与被测窗口1003分别位于所述积分球100上下方的球面上，具体的，所述被测窗口1003与出射窗口1004位于积分球的同一个过球心的截面圆上；所述耦合光路102设于所述出射窗口1003上方，所述探测器103设于所述耦合光路102上方，所述被测窗口1003、出射窗口1004、耦合光路102及探测器103成直线依次排列。所述光源1001下方还设有挡板1002，用于防止光源1001发射的光直接照射到所述被测物上。

所述电控光调制器101可以通过电控方式实现透明、雾化两种状态的切换。具体的，所述电控光调制器101为聚合物型分散型液晶膜(Polymer Dispersed Liquid CrystalFilm)，又称为PDLC，其结构如图7和图8所示，是以氧化铟锡(ITO)2a导电膜为载体、外部覆盖有耐高温聚酯薄膜(PET)1a的功能性薄膜，是液晶微滴4a均匀的分散在聚合物3a单体中的复合材料，而这种材料在电场的开关作用下可以显示出透明与散射两种状态。当对所述电控光调制器103施加电场时，由于由液晶分子构成的液晶微滴4a的光轴处于有序取向，液晶分子与基地折射率匹配，光透射而过，所述电控光调制器103呈现透明状态；去除电场时，由于由液晶分子构成的液晶微滴4a的光轴处于自由取向，其折射率与基体的折射率不匹配，当光通过基体时被微滴强烈散射而呈不透明的乳白状态或半透明状态。如图7所示，施加电场可调节液晶微滴4a的光轴取向，当两者折射率相匹配时，呈现透明态。当对所述电控光调制器101去除电场时，如图8所示，液晶微滴4a又恢复最初的散光状态。从而实现透明、雾化状态的电控切换。所述电控光调制器101透明时，如图2和图4所示，被测窗口1003的反射将通过耦合光路汇聚到探测器103的入射口；所述电控光调制器101雾化时，如图3和图5所示，电控光调制器101阻断被测物窗口1003的反射光汇聚到探测器103入射口，并被积分球100内壁每一点均匀照射。

所述耦合光路102包括两块耦合镜片(1021、1022)。

所述积分球100上还设有光吸收阱1005，所述出射窗口1004位于所述被测窗口1003法线的一侧，所述光吸收阱1005位于所述被测窗口1003法线的另一侧，其中，所述出射窗口1004与被测窗口1003法线构成的光线出射角大小等于所述吸收阱1005与所述被测窗口1003法线构成的光线入射角大小，通过光吸收阱1005对光线的吸收，避免光吸收阱1005处的光线对所述被测窗口1003产生镜面反射，避免该镜面反射的光线进入测试光路，实现了对镜面反射成分的消除。具体的，参照图6，所述被测窗口1003的中心位置设为A，被测窗口1003的法线为AD，所述出射窗口1004的中心位置设为B，所述光吸收阱1005的位置为C，连线AC与AD的夹角CAD大小等于夹角BAD，且位于同一平面。

本实用新型在图4和图5的两种状态依次快速切换下，通过光源1001在短时间内连续两次发光，分别测试被测物窗口1003和电控光调制器101，实现了双光束测光装置同一次光源发光同时测试被测窗口和积分球球壁的功能。

本实用新型提供的时分复用双光束测光装置具有以下优点：

1、通过电控光调制器101的设置，无需在积分球球壁上开设缝隙即可实现同一光源在电控光调制器101两个切换状态依次发光实现测试被测窗口和积分球球壁的功能，结构简单、组装方便、积分球接近理想积分球的基本条件且只需一条光路，节约成本的同时保证测试效果；

2、采用电控光调制器101，不需要加其他机械构件即可实现透明和雾化状态切换，结构简单、可靠；

2、光吸收阱的设置，进一步保证了测试效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种时分复用双光束测光装置，其特征在于：包括积分球、电控光调制器、耦合光路、探测器；所述积分球上设有光源、被测窗口以及出射窗口，所述出射窗口与被测窗口分别位于所述积分球上下方的球面上；

所述耦合光路设于所述出射窗口上方；

所述探测器设于所述耦合光路上方；

所述被测窗口、出射窗口、耦合光路及探测器成直线依次排列；

所述电控光调制器可以通过电控方式实现透明、雾化两种状态的切换；当所述电控光调制器透明时，被测窗口的反射将通过耦合光路汇聚到探测器入射口；当所述电控光调制器雾化时，阻断被测物窗口的反射光汇聚到探测器入射口。

2.根据权利要求1所述的时分复用双光束测光装置，其特征在于：所述积分球上还设有光吸收阱，所述出射窗口位于所述被测窗口法线的一侧，所述光吸收阱位于所述被测窗口法线的另一侧，所述出射窗口与被测窗口法线构成的光线出射角大小等于所述吸收阱与所述被测物窗口法线构成的光线入射角大小。

3.根据权利要求1所述的时分复用双光束测光装置，其特征在于：当所述电控光调制器在透明状态时，所述电控光调制器透过率越高越好，所述电控光调制器透过的光谱范围覆盖为400nm～700nm。

4.根据权利要求1所述的时分复用双光束测光装置，其特征在于：所述电控光调制器在雾化状态时，所述电控光调制器出射面的散射光呈现朗伯散射或接近朗伯散射。

5.根据权利要求1所述的时分复用双光束测光装置，其特征在于：所述积分球内还设有挡板，用于防止光源发射的光直接照射到被测物上。

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