CN217586041U - 一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置 - Google Patents
一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置，包括激光二维定位装置、精密测光导轨系统、光阑组件、反射式标准白板、升色温标准板、标准光源组、精密供电电源、多波段标准紫外辐照度计、激光比高器、消杂光暗室；激光二维定位装置输出两束相交的激光，其构成的平面垂直于精密测光导轨系统作为基准面，标准光源组安装于精密测光导轨系统之上，标准光源组的光源灯丝的发光面与基准面重合；消杂光暗室将激光二维定位装置、精密测光导轨系统、光阑组件、反射式标准白板、升色温标准板、标准光源组、多波段标准紫外辐照度计和激光比高器包含在内。本实用新型兼具了照度和亮度的校准功能，具有有较强的适应性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学计量与测量领域，具体为一种白光照度计、亮度计及紫外辐照度计一体化校准装置。
背景技术
白光照度计、紫外辐照度计是测量光照度的计量器具，它一般由测量主机和探头组件构成。探头组件通常由余弦修正器、滤光片、光电传感器组成，主要实现光电转换、波段选择等功能。测量主机接收光电传感器的电信号，经信号处理，在显示屏上显示相应的光度值。亮度计是测量光亮度的计量器具，它一般分为成像式亮度计和遮光筒式亮度计。
现有技术对这三种计量器具进行校准时一般需要不同的校准装置来进行量值的校准，费时费力。而且，在白光照度计或紫外辐照度计校准过程中，需要更换不同的标准光源，通过对不同标准光源的测量值取平均来对测试对象进行校准，这样不同光源在更换前后，其灯丝的发光截面很难调整到相同的位置，这就为测量带来了一定的误差。另外，由于应用领域不同，客户使用的照度计可能从可见光跨越到紫外波段，现有装置难以满足宽波段范围的校准需求。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种白光照度计、亮度计及紫外辐照度计一体化校准装置，可以对白光照度计、亮度计及紫外辐照度计进行校准。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供的一种白光照度计、亮度计及紫外辐照度计一体化校准装置，包括：
激光二维定位装置、精密测光导轨系统、光阑组件、反射式标准白板、升色温标准板、标准光源组、精密供电电源、多波段标准紫外辐照度计、激光比高器、消杂光暗室；其中，
所述激光二维定位装置输出两束相交的激光，其构成的平面垂直于精密测光导轨系统作为基准面，标准光源组安装于精密测光导轨系统之上，标准光源组的光源灯丝的发光面与基准面重合，且灯丝中心与所述两束相交的激光的交点重合；
所述光阑组件安装于精密测光导轨系统之上，光阑组件中心高相同，且与标准光源组中发光灯丝的中心高一致；
所述反射式标准白板、升色温标准板、多波段标准紫外辐照度计、激光比高器依次安装于精密测光导轨系统之上，中心高均与标准光源组中发光灯丝的中心高一致；
所述精密供电电源与标准光源组相连接，为标准光源组提供稳定的电源输入；
所述消杂光暗室将激光二维定位装置、精密测光导轨系统、光阑组件、反射式标准白板、升色温标准板、标准光源组、多波段标准紫外辐照度计和激光比高器包含在内。
进一步地，所述激光二维定位装置中的激光器采用半导体激光器或固体激光器，所述激光器的定位装置具有万向调节及锁紧功能。
进一步地，所述精密测光导轨系统采用单直线导轨或双直线导轨，导轨的平直线误差小于±1mm。
进一步地，所述标准光源组包括白光光强标准灯组、UVA光源、UVB光源和UVC光源组成。
进一步地，所述UVA光源为高压汞灯，所述UVB光源为紫外荧光灯，所述UVC光源为低压汞灯。
进一步地，所述多波段标准紫外辐照度计包括UVA探测单元、UVB探测单元和UVC探测单元。
综上，本实用新型提供的一种白光照度计、亮度计及紫外辐照度计一体化校准装置，采用专用激光二维定位装置，克服了不同光源在更换过程中定位准确性差的缺点；兼具了照度和亮度的校准功能，克服了以往需要两套装置进行校准的不便，具有有较强的适应性；采用模块化设计，可根据用户的不同选择任意组合，以满足不同用户从可见到紫外波段不同光谱范围的校准要求。
附图说明
图1是本实用新型的一种白光照度计、亮度计及紫外辐照度计一体化校准装置的构成示意图。
图2是本实用新型的激光二维定位装置的组成示意图。
图3是本实用新型实施例的光阑的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
下面结合附图及优选实施例对本实用新型作进一步详述。
如图1所示，本实施例中的一种白光照度计、亮度计及紫外辐照度计一体化校准装置包括：激光二维定位装置1、精密测光导轨系统2、光阑组件3、反射式标准白板4、升色温标准板5、标准光源组6、精密供电电源7、多波段标准紫外辐照度计8、激光比高器9和消杂光暗室10。
激光二维定位装置1输出两束相交激光，其构成的平面垂直于精密测光导轨系统2，作为基准面。标准光源组6安装于精密测光导轨系统2之上，光源灯丝的发光面与基准面重合，且灯丝中心与两束激光的交点重合。
激光二维定位装置1由二维固定支架2-1、万向调节机构2-2、锁紧2-3、激光器2-4和电源2-5组成，如图2所示。激光器2-4可以采用半导体激光器或固体激光器，激光器2-4输出为十字线形状，通过万向调节机构2-2使激光器2-4输出构成的平面垂直于精密测光导轨系统2，并且与垂直于精密测光导轨系统2的零位对齐。在本实施例中，激光器2-4可以采用半导体激光器，例如，波长为红光650nm，功率为5mW。
精密测光导轨系统2可以采用单直线导轨或双直线导轨，导轨的平直线误差小于±1mm。本实施例中，采用日本THK双直线导轨，导轨型号为HSR25LA5M+6300LT-Ⅱ，导轨长度为6米，导轨的平直线误差小于±1mm。
如图1和图3所示，光阑组件3由光阑3-1、和光阑3-2组成，它们安装在精密测光导轨系统2上，可以前后移动，屏蔽杂散光进入多波段标准紫外辐照度计8。在本实施例中，光阑3-1和光阑3-2的口径分别为Φ20mm和Φ100mm。光阑3-1离光源较近，光阑3-2离光源较远。光阑3-1和光阑3-2的口径大小要求是不能遮挡从灯丝和玻壳所发出的光射到待测的白光照度计探头上。
反射式标准白板4放置于精密测光导轨系统2上，其白板表面与精密测光导轨系统2夹角为45°。标准光源组6发出的光经反射式标准白板4进入被测亮度计，可以完成亮度计的校准。在本实施例中，标准白板的口径为Ф100mm，其白板的反射率必须经过计量机构检定或校准。
标准光源组6包括白光光强标准灯组、UVA光源、UVB光源和UVC光源。在本实施例中，白光光强标准灯组包括三组标准光强灯：第一组标准光强灯在36V、1.6A及2856k 色温下的标准光强值为90cd，第二组标准光强灯在92V、2.9A及2856k 色温下的标准光强值为450cd，第三组标准光强灯在100V、6.3A及2856k 色温下的标准光强值为1100cd。UVA光源可选用高压汞灯，UVB光源可选用紫外荧光灯，UVC光源可选用低压汞灯。
精密供电电源7与标准光源组6相连接，为标准光源组6提供稳定的电源输入。
多波段标准紫外辐照度计8由UVA探测单元、UVB探测单元和UVC探测单元组成，每个探测单元中包括完全相同的三套组件。
消杂光暗室10采用黑丝绒布或其它哑光材料，将激光二维定位装置1、精密测光导轨系统2、光阑组件3、反射式标准白板4、升色温标准板5、标准光源组6、多波段标准紫外辐照度计8、激光比高器9等所有组件全部包围，提供要求的使用环境。
采用上述装置对白光照度计、亮度计及紫外辐照度计进行校准时，方法如下：
（一）对于白光照度计照度值进行校准的方法如下：
根据被校准白光照度计的范围选择标准光源组6中的白光光强标准灯组中的一只标准光强灯安装在精密测光导轨系统2上，将光阑组件3和被校准白光照度计依次此安装在精密测光导轨系统2上，被校准白光照度计是通过安装支架安装在精密测光导轨系统2上的。通过激光比高器9调节标准光源组6、光阑组件3和被校准白光照度计三者的中心高一致。
移动光阑组件3，以防止杂散光进入被校准白光照度计，同时不能遮挡由光强标准灯灯丝所发出的光射到被校准白光照度计上。
根据公式（11）对白光照度计的照度值进行校准：
上式中，E为被校准白光照度计的照度值；I为光强标准灯的发光强度值，一般由计量机构检定给出；l为所选白光光强标准灯的灯丝平面到被校准白光照度计测试面的距离，单位为m。
假设一级光强标准灯的光强为1180cd，假如被测白光照度计与光强标准灯的距离为l=3.435m，则被校准白光照度计的照度值为E=1180/3.4352=100.00lx。
（二）本实用新型适用于成像式亮度计，其校准方法分别如下：
选择标准光源组6中的任一只安装在精密测光导轨系统2上。反射式标准白板4和升色温标准板5依次安装在放置于精密测光导轨系统2之上，通过激光比高器9调节标准光源组6、反射式标准白板4和升色温标准板5三者的中心高一致。
升色温标准板5将2856K标准光源色温升至6500K。标准紫外辐照度计提供测量过程中的标准值，与待测的紫外辐照度计进行比较，得出测量结果。国标中规定使用升色温标准板将2856K标准光源色温升至6500K。
将反射式标准白板4绕垂直中心轴进行旋转，其白板表面与精密测光导轨系统2夹角为45°。被校准成像式亮度计水平瞄准反射式标准白板4的中央，调节被校准成像式亮度计的目镜和物镜，使被校准成像式亮度计内的孔径光阑清晰可见，且反射式白板的表面清晰可见。其标准亮度值由下式计算：
上式中，
为反射式标准白板4的反射率；I为光强标准灯的发光强度值；l为光强标准灯的灯丝平面到成像式亮度计测试面的距离，单位为m。
假设光强标准灯的发光强度值（由计量机构检定）为1180cd，标准白板4的反射率为
为0.90，光强标准灯的灯丝平面到成像式亮度计测试面的距离为0.5m，根据公式（22），可以得到标准亮度值为：
以上方法测量三次，取平均值为L标。
若待测亮度计上的读数为L示，亮度计的示值误差为：
（三）对于紫外辐照度计的校准方法如下：
根据校准对象，选择标准光源组6中UVA光源、UVB光源或UVC光源中的某一个光源安装在精密测光导轨系统2之上，将多波段标准紫外辐照度计8中与光源对应的探测单元中的三套组件依次安装在精密测光导轨系统2之上，通过激光比高器9调节三套组件的中心高度一致。根据公式（11 ）依次计算照度值，取三者的平均值为标准紫外辐照度值。将被校准的紫外辐照度计安装在精密测光导轨系统2与探测单元相同位置，根据公式（11）计算其紫外辐照度值，与标准值相比，完成校准。
首先，公式（11）中的光强I为标准光源组6中的光源光强，l为光源到标准紫外辐照度计的距离。由多波段标准紫外辐照度计8中与光源对应的探测单元中的依次安装在精密测光导轨系统2之上的三套组件测量取平均值，得到标准值，然后，将多波段标准紫外辐照度计8换成被测紫外辐照度计，得到测量值，两者相减即为校准误差。紫外辐照度计是通过标准值与测量值的差进行校准的。
本实用新型的整体技术效果体现在以下几个方面：
（一）本实用新型采用专用激光二维定位装置，克服了不同光源在更换过程中定位准确性差的缺点。
（二）本实用新型兼具了照度和亮度的校准功能，克服了以往需要两套装置进行校准的不便，具有有较强的适应性。
（三）本实用新型采用模块化设计，可根据用户的不同选择任意组合，以满足不同用户从可见到紫外波段不同光谱范围的校准要求。
以上仅为本实用新型的优选实施例，当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置，其特征在于：包括激光二维定位装置（1）、精密测光导轨系统（2）、光阑组件（3）、反射式标准白板（4）、升色温标准板（5）、标准光源组（6）、精密供电电源（7）、多波段标准紫外辐照度计（8）、激光比高器（9）、消杂光暗室（10）；其中，
所述激光二维定位装置（1）输出两束相交的激光，其构成的平面垂直于精密测光导轨系统（2）作为基准面，标准光源组（6）安装于精密测光导轨系统（2）之上，标准光源组（6）的光源灯丝的发光面与基准面重合，且灯丝中心与所述两束相交的激光的交点重合；
所述光阑组件（3）安装于精密测光导轨系统（2）之上，光阑组件（3）中心高相同，且与标准光源组（6）中发光灯丝的中心高一致；
所述反射式标准白板（4）、升色温标准板（5）、多波段标准紫外辐照度计（8）、激光比高器（9）依次安装于精密测光导轨系统（2）之上，中心高均与标准光源组（6）中发光灯丝的中心高一致；
所述精密供电电源（7）与标准光源组（6）相连接，为标准光源组（6）提供稳定的电源输入；
所述消杂光暗室（10）将激光二维定位装置（1）、精密测光导轨系统（2）、光阑组件（3）、反射式标准白板（4）、升色温标准板（5）、标准光源组（6）、多波段标准紫外辐照度计（8）和激光比高器（9）包含在内。
2.根据权利要求1所述的一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置，其特征在于，
所述激光二维定位装置（1）中的激光器采用半导体激光器或固体激光器，所述激光器的定位装置具有万向调节及锁紧功能。
3.根据权利要求1所述的一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置，其特征在于，
所述精密测光导轨系统（2）采用单直线导轨或双直线导轨，导轨的平直线误差小于±1mm。
4.根据权利要求1所述的一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置，其特征在于，
所述标准光源组（6）包括白光光强标准灯组、UVA光源、UVB光源和UVC光源组成。
5.根据权利要求4所述的一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置，其特征在于，
所述UVA光源为高压汞灯，所述UVB光源为紫外荧光灯，所述UVC光源为低压汞灯。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置，其特征在于，
所述多波段标准紫外辐照度计（8）包括UVA探测单元、UVB探测单元和UVC探测单元。
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| CN202220348674.0U CN217586041U (zh) | 2022-02-21 | 2022-02-21 | 一种白光照度计、紫外辐照度计及亮度计一体化校准装置 |
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| CN116358696A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-06-30 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 采用激光水平仪的微光光源辐射定标传递装调系统及方法 |
| CN117309135A (zh) * | 2023-11-29 | 2023-12-29 | 深圳市永成光电子股份有限公司 | 一种蓝光或紫外光辐射照度仪的校准装置和方法 |
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| CN117309135A (zh) * | 2023-11-29 | 2023-12-29 | 深圳市永成光电子股份有限公司 | 一种蓝光或紫外光辐射照度仪的校准装置和方法 |
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