Całkowanie pomiarów sferycznych: przegląd zasad i zastosowań

Wprowadzenie
Połączenia integrująca sfera ostatnio stał się bardziej popularny w zastosowaniach w obszarze optycznym i pomiary fotometryczne. Wszechstronność i wydajność tych instrumentów pozwala na analizę szerokiej gamy części optycznych.

Na tej stronie omówiono koncepcje, komponenty i metody kalibracji całkowania pomiarów sferycznych, a także szeroką gamę przemysłowych zastosowań tego typu pomiarów.

Badania nad tą metodą powinny być traktowane priorytetowo, ponieważ może ona udoskonalić kilka obszarów badań, w tym inżynierię oświetleniową, materiałoznawstwo i fotometrię.

Zasady całkowania pomiarów sferycznych
An integrująca sfera jest wydrążoną kulą, której wewnętrzna powierzchnia jest pokryta wysoce odblaskowym materiałem. Dzięki temu wnęka może wykonywać pomiary w oparciu o zasadę odbicia rozproszonego.

Liczne odbicia, które pojawiają się, gdy światło wpada do kuli przez aperturę, powodują jej równomierne rozłożenie na całej powierzchni. Materiał pokrywający kulę pochłania światło, tworząc warunki oświetlenia analogiczne do układu Lamberta.

Światło jest wychwytywane przez detektory rozmieszczone strategicznie wewnątrz kuli, co pozwala na pomiar szerokiego zakresu parametrów optycznych. Te cechy obejmują takie rzeczy, jak wskaźnik oddawania barw, jasność widmowa i ogólny strumień świetlny.

Składniki sfery integrującej
Sfera integrująca składa się z kilku głównych części i wszystkie muszą ze sobą prawidłowo współpracować. Powłoka wewnętrzna, często wykonana z siarczanu baru (BaSO4) lub politetrafluoroetylenu (PTFE), ma kluczowe znaczenie przy poszukiwaniu wysokiego współczynnika odbicia i jednorodności.

Port wyjściowy to miejsce, w którym światło jest zbierane przez detektory lub inny sprzęt pomiarowy, podczas gdy port wejściowy to miejsce, w którym światło wchodzi ze źródła. Błędy powodowane przez rozproszone światło można potencjalnie zmniejszyć, stosując przegrody i inne konstrukcje rozpraszające, które zmniejszają ilość światła padającego bezpośrednio na detektory.

Kule integrujące są bardziej praktyczne i wszechstronne, gdy zawierają dodatkowe funkcje, takie jak pomocnicze porty światła, czujniki temperatury i porty kalibracyjne.

Techniki kalibracji
Prawidłowo skalibrowana kula całkująca zapewni wiarygodne wyniki. Aby zagwarantować zarówno identyfikowalność, jak i dokładność danych pomiarowych, należy przeprowadzić kalibrację widmowej luminancji i strumienia świetlnego. Kalibracja często wiąże się z użyciem wielu różnych przyrządów, w tym spektroradiometrów, lamp wzorcowych i innych.

Najpierw należy dokonać odczytów ze standardowego źródła światła lub materiału odniesienia, a następnie porównać te odczyty z własnymi pomiarami kuli całkującej, aby określić, czy kula wymaga kalibracji.

Pomiary stają się bardziej wiarygodne po poprawieniu błędów. Dokładność i identyfikowalność sfer całkujących pogarsza się z czasem, jeśli nie są one regularnie konserwowane i kalibrowane.

Zastosowania całkowania pomiarów sferycznych
Istnieje szeroki zakres zastosowań pomiaru sfer całkujących. Sferę całkującą można wykorzystać do ilościowego określenia wielu różnych wskaźników związanych z oświetleniem, w tym strumienia świetlnego, wskaźnika oddawania barw (CRI) i widmowego rozkładu mocy.

Kula całkująca może być używana do testowania szerokiej gamy źródeł światła, w tym między innymi diod elektroluminescencyjnych (LED), żarówek i świetlówek. Te środki ostrożności pomagają w opracowywaniu i utrzymywaniu najnowocześniejszych technologii oświetleniowych.

Naukowcy zajmujący się materiałami w dużym stopniu polegają na całkowaniu sfer, próbując scharakteryzować współczynnik odbicia, transmitancję i charakterystykę rozpraszania różnych materiałów. Badania nad ogniwami słonecznymi, opracowywanie powłok i badanie filtrów optycznych mogą bardzo skorzystać na tej wiedzy.

Kule integrujące są niezbędne w fotometrii do testowania i kalibracji detektorów, fotodiod i fotopowielaczy. Pomiary strumienia promieniowania i odpowiedzi widmowej są bardziej precyzyjne za pomocą tych sfer.

Istnieje możliwość integracji sfer, które będą wykorzystywane przez sektor lotniczy do weryfikacji czujników satelitarnych, ładunków optycznych i innych przedmiotów używanych w przestrzeni kosmicznej. Naukowcy zajmujący się naukami przyrodniczymi i lekarze wykorzystują je, ponieważ ułatwiają analizę fluorescencji, bioluminescencji i właściwości optycznych tkanek.

Właściwości optyczne źródeł światła, detektorów i materiałów można analizować za pomocą kuli całkującej, która jest metodą wszechstronną i godną zaufania. Jest to powszechna praktyka. Znajomość koncepcji, komponentów, technik kalibracji i zastosowań sfer całkujących jest pomocna dla badaczy i profesjonalistów, którzy chcą jak najlepiej wykorzystać te instrumenty.

Dzięki temu będą mogli maksymalnie wykorzystać swoje sfery integrujące. Dokładne i spójne oceny są teraz możliwe dzięki pomiarom sfery integracyjnej, która doprowadziła do postępu w takich dziedzinach, jak fotometria, badania materiałowe i technologia oświetleniowa.

Kontrolowane i spójne oświetlenie można uzyskać za pomocą kul całkujących, stosując zasady odbicia rozproszonego. W celu utrzymania wysokiego współczynnika odbicia i jednorodności powłoki, wnętrze kuli jest często powlekane siarczanem baru lub politetrafluoroetylenem. W rezultacie błędy w pomiarach wywołane przesunięciami w rozproszeniu światła są łagodzone.

Zintegrowane wloty, wyloty, przegrody i części pomocnicze kuli przyczyniają się do funkcjonalności i wszechstronności urządzenia. Strategicznie rozmieszczone przegrody i inne urządzenia rozpraszające w kuli blokują wszelkie rozproszone światło przed dotarciem do detektorów.

Jeśli chcesz integrująca sfera aby odczyty były dokładne i powtarzalne, należy je skalibrować. Przyrządy takie jak spektroradiometry, standardowe światła i wiele innych są używane do kalibracji. Możliwe jest dokonanie korekt odczytów kuli całkującej poprzez porównanie ich z wartościami powszechnie kojarzonymi ze standardowym źródłem światła lub materiałem odniesienia.

Dokonywanie pomiarów na zintegrowanej kuli może być przydatne w wielu różnych sytuacjach. Pomagają poprawić charakterystykę i kontrolę jakości źródeł światła, co prowadzi do bardziej wydajnych i efektywnych żarówek w dziedzinie technologii oświetleniowej.

Optymalne rozwiązania oświetleniowe można osiągnąć tylko poprzez dokładne zbadanie strumienia świetlnego, współczynnika oddawania barw i rozkładu widmowego mocy. Jeśli chodzi o pomiary fotometryczne, LISUN'S sfery całkujące są na najwyższym poziomie.

Naukowcy mogą uzyskać głębszą wiedzę na temat właściwości optycznych badanych materiałów, stosując pomiary sferyczne, które są dobrodziejstwem w dziedzinie badań materiałowych. Rozwój powłok, badania ogniw słonecznych i filtrów optycznych opierają się na precyzyjnych pomiarach współczynnika odbicia, transmitancji i rozpraszania.

Detektory, fotodiody i fotopowielacze to tylko kilka przykładów typów urządzeń, które można testować i kalibrować za pomocą kuli całkującej w fotometrii. Wartości te są wiarygodne, ponieważ opierają się na precyzyjnych pomiarach strumienia promieniowania i odpowiedzi spektralnej.

Czujniki statków kosmicznych, ładunki optyczne i inne rodzaje sprzętu lotniczego mogą skorzystać na połączeniu pomiarów sferycznych. Zarówno eksploracja kosmosu, jak i technologia satelitarna mogą skorzystać na lepszej znajomości właściwości optycznych i wydajności tych komponentów.

Zintegrowane pomiary sfer oferują potencjalne zastosowania w dziedzinie medycyny i biologii. Ich prace w obszarach takich jak pomiary fluorescencji i bioluminescencji oraz analiza cech optycznych tkanek umożliwiły postęp w metodach diagnostycznych i terapeutycznych.

Wnioski
Podsumowując integrująca sfera zapewnia elastyczny i wygodny sposób określania dokładnych właściwości optycznych obiektu w szerokim zakresie ustawień.

Lepsze decyzje i większy postęp w technologii oświetleniowej, materiałoznawstwie i fotometrii mogą wynikać z głębszego zrozumienia przez naukowców i profesjonalistów koncepcji integrowania sfer, komponentów, technik kalibracji i zastosowań. W miarę doskonalenia tej metody pomiaru powinniśmy spodziewać się najnowocześniejszych innowacji w charakterystyce optycznej i innych obszarach badań i rozwoju.

Tagi:LPCE-2