专利名称：测量半球空间光辐射的色觉传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光的色温测量，特别涉及一种测量半球空间光辐射的色觉传感器。
天空光环境信息，如亮度分布、色度量变化、辐射的光谱组成等，对于建筑照明设计、视觉效应、太阳能利用、节能效果、天文观测、航空航天等具有重要意义。
国际照明委员会CIE TC-307推荐供测量天空光环境信息时采用的测试点分布方案，推荐测点共151个，对于每一个测试点的方位角和俯仰角作了规定。测量半球空间光辐射的匹配成与国际照明委员会CIE1931 XYZ光谱三刺激值曲线相吻合的色觉传感器是天空光环境信息测试仪的关键部件，德国PRC光测公司推出一种天空光环境信息测试仪，测试点分布符合国际照明委员会推荐的方案，其结构如图1所示，图中显示其色觉传感器包含镜筒壳体A，望远物镜B，反射镜C，布置在一个转盘上的滤光片X、Y、Z，硅光电池E，构成光学系统的望远物镜B和反射镜C布置在镜筒壳体A上，接收光能并转换光电信号输出的色觉探测器由布置在一个转盘上的滤光片X、Y、Z和硅光电池E组成，该转盘由步进马达M3带动旋转。作为测试仪器，光学系统获天空光辐射时所处的方位角和俯仰角分别由步进马达M1和M2控制，步进马达M1、M2、M3的运行均由电子计算机控制，按预先设定的方案作间歇转动，使仪器对半球天空的151个点作逐点扫描，硅光电池E输出的电信号送计算机作数据处理，从而获得三维空间的亮度分布和色度分布数据，现有的测量半球空间光辐射的色觉传感器存在以下缺陷1.光经过反射镜C后到达滤光片，而采用反射镜必然产生偏振，由此带来测量误差;
2.将滤光片X、Y、Z布置在一个转盘上，转盘由步进马达M3带动作间歇转动，采用设有转盘和步进马达M3的色觉传感器，会给仪器的调试及有效控制增加难度;
3.光学系统探测的俯仰角的控制由步进马达M2通过齿轮传动机构实现，亦不利于仪器结构的简化。
本发明的目的在于提供一种结构紧凑的测量半球空间光辐射的色觉传感器，光学系统由望远物镜、积分镜、导光纤维束构成，导光纤维束的尾部分成为三个直径不同的纤维分束，导光纤维束上端面、望远物镜、积分镜同轴布置。本色觉传感器结构紧凑，转动部件少，不产生偏振，使用方便。
实现本发明目的采用的技术措施是设有积分镜和尾部分为三束的导光纤维束，积分镜位于望远物镜的像平面，使光导纤维束受光面上光能均匀分布，三个纤维分束的直径依据硅光电池与滤光片匹配精度确定。
图1为现有的天空光环境信息测试仪及其配备的测量半球天空光辐射的色觉传感器结构示意图。
图2为本发明的色觉传感器结构示意图。
图3为与本色觉传感器相配套的仪器其传动机构结构示意图。
图4为实施例实测的天空亮度、色温度分布图。
以下结合
，详细叙述本发明的具体内容。
如图2所示，本发明的测量半球天空光辐射的色觉传感器，包括筒壳体A，光学系统，色觉探测器，其中含有一个望远物镜B的光学系统布置在镜筒壳体A上，色觉探测器由滤光片X、Y、Z和硅光电池组成，将接收的光能转换为电信号输出，其特征是光学系统山望远物镜B、积分镜J、导光纤维束L组成，导光纤维束L上端面、望远物镜B、积分镜J同轴布置，积分镜J位于望远物镜B的成像面上，导光纤维束L尾部分成为三个直径不同的纤维分束L1、L2、L3;滤光片X、Y、Z的一侧分别紧贴在纤维分束L1、L2、L3端面上，其另一侧分别与硅光电池E1、E2、E3贴合。
纤维分束L1、L2、L3的直径比为1∶1∶1.4，滤光片X、Y、Z分别采用3片、4片、5片。
如图3所示，仪器的传动机构包含支架1，步进马达M1、M2，转盘2，镜筒座3，色觉传感器的镜筒壳体A布置在镜筒座3上，由电子计算机控制的步进马达M1、M2带动作半球天空扫描逐点测试。
国际照明委员会推荐的天空测试分布见表1。
同现有技术比较，本发明具有以下优点1.不存在偏振，有利于提高测量精度;
2.依据滤光片与硅光电池间的匹配精度，采用不同直径的纤维分束，有利于改善测量效果，为计算机数据处理提供方便;
3.结构紧凑，转动部件减少，重量减轻，调试操作方面。
实施例一种测量半球天空光辐射的色觉传感器，结构如图2所示，镜筒壳体A的直径为170mm，长度为270mm，望远物镜B焦距f′＝100mm，视场角2W＝11°，相对孔径D0/f′＝1∶2.16;积分镜J布置在望远物镜B的像平面上，其共轭距120mm，数值孔径2U＝9°，放大倍率β＝0.14;导光纤维束L直径为5mm，长度为2000mm，距末端300mm处分成三个纤维分束L1、L2、L3，纤维分束的直径分别为2.5mm、2.5mm、3.6mm，使后续放大器有合适的工作范围;滤光片X、Y、Z分别采用3片、4片、5片，其一侧分别紧贴纤维分束L1、L2、L3的端面，另一侧分别与硅光电池E1、E2、E3贴合。为满足春夏秋冬四季测量的要求，防止外界温度变化对测量参数的影响，色觉探测器置于一个小型的恒温控制器内，恒温度为35℃±1℃，由此可防止温度系数变化的影响。
仪器测量时，色觉传感器测试点的俯仰角由步进马达M2控制，为减少导光纤维束L及导线缠绕，步进马达M1控制色觉传感器测试点的相位角，朝顺时针方向间歇旋转360°，接着朝反时针方向旋转360°，以此反复，直至151个点测量完毕。
图4为应用本色觉传感器的仪器于94.3.15在杭州市区测定的天空亮度、色度三维空间分布图。图中a为天空亮度分布曲面图，b为天空亮度等高线图，c为天空色温分布曲面图，d为天空色温分布等高线图。
表权利要求
1.一种测量半球空间光辐射的色觉传感器，包括镜筒壳体[A]，光学系统，色觉探测器，其中含有一个望远物镜[B]的光学系统布置在筒壳体[A]上，色觉探测器由滤光片[X]、[Y]、[Z]和硅光电池组成，将接收到的光能转换为电信号输出，其特征在于光学系统由望远物镜[B]、积分镜[J]、导光纤维束[L]组成，其中导光纤维束[L]上端面、望远镜[B]、积分镜[J]同轴布置，积分镜[J]位于望远物镜[B]的像平面上，导光纤维束[L]其尾部分为三个直径不同的纤维分束[L1]、[L2]、[L3]；滤光片[X]、[Y]、[Z]的一侧分别紧贴在纤维分束[L1]、[L2]、[L3]的端面上，其另一侧分别与硅光电池[E1]、[E2]、[E3]贴合。
全文摘要
一种测量半球空间光辐射的色觉传感器，其特征是光学系统由望远物镜B、积分镜J、导光纤维束L组成，其中导纤维束L尾部分为三个纤维分束L1、L2、L3，其上端面与望远物镜B、积分镜J同轴布置，积分镜J位于望远物镜B的成像面上。同现有技术比较，本发明的优点是(1)避免采用反射镜，不产生偏振，不存在偏振误差；(2)转动部件重量轻；(3)安装调试方便。
文档编号G05D23/00GK1108387SQ94114079
公开日1995年9月13日 申请日期1994年12月28日 优先权日1994年12月28日
发明者赵田冬, 叶关荣 申请人:浙江大学