积分球(Integrating sphere)又称为光通球、光度球,是一个中空的完整球壳。积分球多由金属资料制成,内壁涂白色高漫反射层(通常是氧化镁或硫酸钡),且球内壁各点漫射均匀。也有积分球采用高反射高分子资料制成,例如Spectralon资料。光源在球壁上任意一点上发生的光照度是由屡次反射光发生的光照度叠加而成的。这样,进入积分球的光经过内壁涂层屡次反射,在内壁上构成均匀照度。积分球常用于测验光源的光通量、色温、光效等参数,也可用于丈量物体的反射率和透过率等。积分球在工程领域,如流体力学、热传导等领域,发挥着重要作用。便携式Helios标准光源焦平面阵列
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)。便携式Helios标准光源焦平面阵列积分球的应用,为光学测量领域带来了更高的测量精度。
积分球根据应用可分为四个基本类别:均匀光源、灯具或光源测量、反射率和透射率测量以及激光功率测量。确实,每个应用类别都有其特定的需求和挑战,需要我们以细微的方式调整和优化积分球以提供较佳的性能。积分球在许多领域都有普遍的应用,其中较常见的两种应用是作为测量灯具总通量的测量工具和作为校准其他仪器的均匀光源。在这些应用中,积分球的用途特别普遍,能够集成来自狭窄准直光束的光源,如激光,或来自全向光源,如白炽灯泡或荧光灯。
将待测样品置于球壁或球心,把光束引入球内,并依次照射样品和球内壁的高漫反射涂层(或已知反射比的标准反射体),从样品及球内壁反射的光束,经球内多次反射后,在球壁产生的辐射照度与样品及球内初次被照面的反射比有关。在球内壁另一位置的探测器将分别产生两个输出信号,其比值即为样品反射比的一定测量。若用标准反射体,则探测器的两个输出信号比就是样品与标准反射体的反射比之比值,因此给出反射比的相对测量。将待测样品置于球壁或球心,把光束引入球内(或在入射孔处放一漫透射体),并在入射孔与样品之间用挡板屏蔽。进入球内的光束经多次反射后,使球壁成为一个理想的漫射光源。将探测器一次对准样品和球壁某部位测量,其比值就是样品的反射比。积分球内的光源经过多次反射,形成了均匀的光照环境。
较常见的积分球结构测色仪器为d/8结构,也有d/0结构。关于d/8结构测色仪,有两种丈量模式SCI和SCE;采用SCI丈量色彩能够有用的消除去物体外表纹路对色彩丈量的影响,进而取得物体的真实色彩特征。积分球作为一种测量旋转角速度和加速度的仪器,具有精度高、操作简便等优点,在导航、航天、机器人、运动追踪、虚拟现实、游戏控制和运动医学等领域有普遍的应用前景。随着技术的发展,积分球的应用将会越来越普遍。以上就是积分球的原理和典型应用的简要介绍。积分球是一种内壁涂有白色漫反射材料的球体,用于光学实验和照明设计。湖南积分球检测仪
积分球在物理学中,是研究物质分布、电场、磁场的重要工具。便携式Helios标准光源焦平面阵列
技术特性:积分球的基本原理:积分球又称为光通球,是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层,且球内壁各点漫射均匀。光源S在球壁上任意一点 B上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。由积分学原理可得,球面上任意一点B的光照度为:公式(1)中,E1 为光源S直接照在 B点上的光照度,E1的大小不仅与B点的位置有关,也与光源在球内的位置有关。如果在光源S和B点间放一挡屏,挡去直接射向 B点的光,则E1=0,因而在 B点的光照度为:公式(1)公式(2)中,R为积分球半径、p为积分球内壁反射率。R和p均为常数,因此在球壁上任意位置的光照度E(挡去直接光照后)与灯的光通量 中成正比。通过测量球壁窗口上的光照度E,就可求出光源的光通量 Ф。便携式Helios标准光源焦平面阵列