积分球的典型应用,积分球由于其测量精度高、操作简便等特点,被普遍应用于以下领域:1 导航系统,积分球可以用于惯性导航系统,通过测量旋转角速度和球在三个轴向上的加速度,确定导航器的方向和位置。2航天器姿态控制,积分球在航天器姿态控制中起到了重要作用。通过测量航天器的旋转角速度和加速度,控制航天器的运动,保持良好的姿态。3机器人定位与导航,积分球可以用于机器人的定位与导航。通过测量机器人的旋转角速度和加速度,确定机器人的位置和运动轨迹,实现精确定位和导航功能。积分球内壁的材料选择对光线的反射效率至关重要。Spectra-CT 色温可调辐射定标UV波段
激光功率测量,积分球很容易捕获或者集成近准直光源例如激光光束或者高度分散的光源(例如激光二极管或VCSEL)。由于积分球独特几何结构,激光束功率测量不受激光束偏振及校准的影响。在不影响探测器信号的情况下,该系统可使用开放端口,或可安装激光二极管模块或缩孔器的光纤适配器。 (图5)。可以添加额外的端口来执行并行光谱表征,使其成为可靠的激光二极管寿命测试的理想设备。成像和非成像校准用均匀光源,积分球是一种近乎完美的创造均匀光源的方法。辐射度是离开光源或辐射面的每个立体角的通量密度。辐照度是落在表面上的通量密度,在表面的平面上测量。积分球光源的输出孔径在设计正确的情况下,可以产生接近完美的多光谱漫射光源和朗伯光源,与视角无关(图6)。D50光源太阳光模拟器厂商在光学成像系统中,积分球起到了关键的光源调节作用。
积分球又称为光通球,光度球,是一个中空的完整的内壁涂有白色漫反射材料的开腔球体,球壳内壁上开有几个窗孔,用于进光孔和安放光接收器等。积分球内壁上涂有漫反射材料,也就是漫反射材料接近于1的材料,使得球内壁可见光的光谱范围内的光谱反射比都在99%以上。显然,积分球球体肯定是越圆越好,这样就更能保证光线在其内部的每次反射都有不同路径,更易使光均匀。对于积分球球壁上开有2π测量口的球体,当采用4π方法测量时,其开口的挡板比较好的设计方法是挡板和球体有相同的球面度,这样当用挡板封贴在开口处时,挡板和球体可以形成一个完整的球面,对于光线的散射基本不造成影响。
显然,有的积分球采用平面挡板封贴于2π开口处,这样就严重破坏了球体的球面度,进而影响光线散射的均匀性。特别是当2π开口比较大时,这种影响就更加明显。积分球的外观确是个中空的球体,外壁由金属构成,内壁涂有扩散率很高的物质,如:硫酸钡(BaSO4)或诗贝伦(SPEKTRON);硫酸钡涂层的积分球价格较便宜,等效透过率的基线平坦度 T入稍差,但反射率(P入)较高,可达到 P入≥0.92;而诗贝伦涂层的积分球刚好与硫酸钡涂层的相反,它的基线平坦度 T入 更趋于平直,但反射率稍差,P入≥0.80。它的内径可以做到从几十毫米~几百毫米不等;但内径越大则价格也越贵。积分球内壁涂层反射率ρ(λ)和积分球等效透过率τ(λ)是积分球较重要的质量指标。
积分球的基本性能很容易理解,并构成了其多功能性的基础。简单地说,积分球作为光收集器,收集的光可成为照明的光源,或者被采样用于光测量。作为辐射计或光度计的一部分,积分球可以直接测量来自灯、led或激光的辐射通量密度。积分球性能不断完善,其性能与组件和设计规格质量息息相关。一般而言,光学扩散片在小心使用下,可降低测量时因探测器上的入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差,因此可以提高测量的准确性。但是在精密的测量时,就必须使用积分球作为光学扩散器使得上述的误差较小。积分球还可以用于光源的校准,通过将光源放置在球内,可以消除光源的方向性。D55光源Helios标准光源定制
积分球的光学性能直接影响到光学仪器的性能表现。Spectra-CT 色温可调辐射定标UV波段
积分球看起来很简单,该光学设备包括一个中空的球形腔体,内部涂有特殊的高反射朗伯涂层,用于均匀散射和漫射入射光。积分球设有入口和出口。通过变换积分球的配置,如光源、配件、开口等可实现不同的应用。积分球工作原理:积分球类似于扩散器,保留更多的光线信息,包括光的颜色、强度等,忽略了空间信息(无法告诉我们在球体表面的不同位置上光的强度是如何分布的)。积分球的内表面是高朗伯特性漫反射材料,这种材料能够将入射的光线以相同的强度反射到各个方向,从而使得光线在球内经过多次反射和散射后,能够均匀地分布,减少光线原始方向的影响。Spectra-CT 色温可调辐射定标UV波段