一种高精度的亮度可调积分球光源的制作方法

本实用新型涉及积分球光源领域，具体涉及一种高精度的亮度可调积分球光源。

背景技术：

积分球是由两个内壁涂以白色漫反射层半球组装而成，可以在球内或球壁上开口放置光源，构成积分球光源。积分球光源具有良好的面发光均匀性、郎伯特性等，广泛应用于光辐射测量和遥感科学领域。在利用积分球光源校准光谱辐射计大动态范围线性时，需要提高积分球光源输出亮度的调节范围，可采用功率调节、出射光阑孔调节、灯的数量控制等方法来实现。功率调节法需要改变光源的供电电流，会引起色温变化，无法保证标准A光源2856K等测试要求。出射光阑孔调节法分为手动调节和电控调节，手动调节只能给出一个位置下的辐亮度值，且有时还需要在输出口进行定标，不能实现无人为操作，也不能给出连续的辐亮度输出；电控调节采用可变光阑控制辐亮度输出，输出辐亮度的精度和重复性会受到驱动电机的制约。现有的积分球光源在出口处放置探测器，用于监控输出的亮度值，只能校准亮度值，不能校准辐亮度值，对不同波段的辐亮度无能无力。

公开号为CN103308072A的中国专利《程控化可见积分球光谱辐射定标系统》是通过电动可调光阑改变积分球光源输出辐亮度，利用探测器采集开口处亮度值并反馈到控制系统。在输出口利用硅探测器监测输出亮度值，对于光谱辐亮度无能无力；可调光阑会降低整套装置的开机重复性。

公开号为CN101799123B的中国专利《一种亮度发生器》采用8个光源，必须手动调节供电电源的通断；光源与积分球之间有可调光阑，未说明是手动还是程控调节；在输出口采用探测器进行监测输出亮度，无法监测光谱辐亮度。

技术实现要素：

针对现有的积分球光源存在的亮度测试重复性差，测试精度不高的问题，本实用新型提供了一种高精度的亮度可调积分球光源。

本实用新型采用以下的技术方案：

一种高精度的亮度可调积分球光源，包括第一半球形壳体和第二半球形壳体，所述第一半球形壳体和第二半球形壳体之间设置有用于反射光的挡光板，第一半球形壳体的中央开设有出光孔，第一半球形壳体上还开设有光纤接口，第二半球形壳体上开设有多个入光口，入光口中装有光源组件，光源组件中安装有卤钨灯和调光部件，调光部件包括可调光阑、固定光阑盘和挡光快门，固定光阑盘上设置有多个光阑孔。

优选地，所述入光口有六个，包括第一入光口、第二入光口、第三入光口、第四入光口、第五入光口和第六入光口，第一入光口设在第二半球形壳体的中央，第二入光口、第三入光口、第四入光口、第五入光口和第六入光口将第一入光口围在中间，第二入光口、第三入光口、第四入光口、第五入光口和第六入光口的连线呈正五边形，第二入光口、第三入光口、第四入光口、第五入光口和第六入光口分别位于正五边形的五个角处，第二入光口和第三入光口分别位于正五边形的上部的两个边角处，第四入光口位于正五边形的顶角处，第五入光口和第六入光口分别位于正五边形的下端的两个边角处；第一入光口中装有第一光源组件，第二入光口中装有第二光源组件，第三入光口中装有第三光源组件，第四入光口中装有第四光源组件，第五入光口中装有第五光源组件，第六入光口中装有第六光源组件。

优选地，所述第一光源组件中安装可调光阑，第二光源组件和第三光源组件中均安装固定光阑盘，两个固定光阑盘上分别设有四个光阑孔，八个光阑孔的直径均不相同，第四光源组件、第五光源组件和第六光源组件中均安装挡光快门。

优选地，所述光源组件中安装有用于散热的风扇。

优选地，所述第一半球形壳体和第二半球形壳体的外壁均采用铝合金材质制成，第一半球形壳体和第二半球形壳体的内壁涂层均采用聚四氟乙烯涂料，第一半球形壳体和第二半球形壳体的直径均为0.5米。

优选地，所述出光孔的直径为50毫米，入光口的直径均为35毫米。

优选地，所述卤钨灯与出光孔的光轴之间的夹角为45度。

优选地，所述挡光板上涂有聚四氟乙烯涂料。

优选地，所述可调光阑、固定光阑盘和挡光快门分别连接有伺服电机，伺服电机连接有编码器。

优选地，所述第一半球形壳体上还开设有光能测量孔，光能测量孔配置有照度计。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型提供的积分球光源，通过光源组件中安装可调光阑、固定光阑盘和挡光快门实现积分球光源辐亮度的高重复性和连续可调，第一光源组件中的可调光阑，光阑孔可连续调节，实现输出辐亮度的连续可调，第二光源组件和第三光源组件中的固定光阑盘，能够满足输出辐亮度高重复性的测试要求，在需要进行低亮度测试时，第四光源组件、第五光源组件和第六光源组件中的挡光快门能够阻止相应光源的入射光进入积分球。可调光阑、固定光阑盘和挡光快门通过伺服电机和编码器进行驱动，调节精度高，提高了积分球光源亮度测试的重复性和精度。光纤接口可接入光谱仪，利用光谱仪对积分球光源输出的辐亮度进行监测。

附图说明

图1为高精度的亮度可调积分球光源的剖视图。

图2为高精度的亮度可调积分球光源的后视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行具体的说明：

结合图1和图2，一种高精度的亮度可调积分球光源，包括第一半球形壳体1和第二半球形壳体2，第一半球形壳体1和第二半球形壳体2的外壁均采用铝合金材质制成，第一半球形壳体1和第二半球形壳体2的内壁涂层均采用聚四氟乙烯涂料，第一半球形壳体和第二半球形壳体的直径均为0.5米。

其中，第一半球形壳体1和第二半球形壳体2之间设置有用于反射光的挡光板3，挡光板上涂有聚四氟乙烯涂料。第一半球形壳体的中央开设有出光孔4，出光孔的直径为50毫米，出光孔配有防尘盖。第一半球形壳体上还开设有光纤接口5和光能测量孔6，光纤接口5可接入光谱仪，利用光谱仪对积分球光源输出的辐亮度进行监测。光能测量孔6配置有照度计，照度计的探头采用恒温探头，照度计可对光源进行监控，可根据照度计得到的数据对光源灯的电流进行微调。

第二半球形壳体上开设有六个入光口7，包括第一入光口71、第二入光口72、第三入光口73、第四入光口74、第五入光口75和第六入光口76，第一入光口设在第二半球形壳体的中央，第二入光口、第三入光口、第四入光口、第五入光口和第六入光口将第一入光口围在中间，第二入光口、第三入光口、第四入光口、第五入光口和第六入光口的连线呈正五边形，第二入光口、第三入光口、第四入光口、第五入光口和第六入光口分别位于正五边形的五个角处，第二入光口和第三入光口分别位于正五边形的上部的两个边角处，第四入光口位于正五边形的顶角处，第五入光口和第六入光口分别位于正五边形的下端的两个边角处。

入光口7的直径均为35毫米，每个入光口7中都装有光源组件，光源组件中安装有卤钨灯和调光部件，卤钨灯上装有增加光能的反光罩，卤钨灯与出光孔的光轴之间的夹角为45度，因卤钨灯发热量大，所以在光源组件中安装有用于散热的风扇。调光部件包括可调光阑、固定光阑盘和挡光快门，固定光阑盘上设置有多个光阑孔。

第一入光口71中装有第一光源组件，第二入光口72中装有第二光源组件，第三入光口73中装有第三光源组件，第四入光口74中装有第四光源组件，第五入光口75中装有第五光源组件，第六入光口76中装有第六光源组件。

第一光源组件中安装可调光阑，可调光阑的光阑孔能够连续调节，实现输出辐亮度的连续可调；第二光源组件和第三光源组件中均安装固定光阑盘，两个固定光阑盘上分别设有四个光阑孔，八个光阑孔的直径均不相同，能够满足输出辐亮度高重复性的测试要求；第四光源组件、第五光源组件和第六光源组件中均安装挡光快门，在需要进行低亮度测试时，光快门能够阻止光源的入射光进入积分球。

可调光阑、固定光阑盘和挡光快门分别连接有伺服电机，伺服电机连接有编码器，伺服电机能够精确驱动可调光阑、固定光阑盘和挡光快门，调节精度高，提高了积分球光源亮度测试的重复性和精度。

六个卤钨灯分别由六个供电电源分别控制，在开启和关闭过程中，控制供电电流缓慢上升或下降，有助于延长卤钨灯的使用寿命和稳定性。六个卤钨灯可同时开启，也可以单独开启；在高亮度或亮度线性测试时，需要同时开启六个卤钨灯，使光源共同达到稳定，缩短测试时间。

本实用新型提供的积分球光源具有两种工作模式，一种是实时监测输出模式，一种是定标模式。实时监测输出模式，是指通过调整可调光阑、固定光阑盘以及挡光快门，使照度计或光纤光谱仪监测值达到预期值，然后进行测试；定标模式，是指利用标准辐亮度计对积分球的亮度或辐亮度进行定标，并将可调光阑、固定光阑盘以及挡光板的状态进行存储，可将不同亮度或辐亮度的定标状态进行存储、标记，后期的实验过程中直接调用定标文件即可还原定标时的状态，从而保证定标数据具有很高的重复性。

实验前需要对照度计和光纤光谱仪进行定标，由于照度计只能监测亮度值，所以只要利用标准亮度计对照度计的示值误差及线性进行即可。而光纤光谱仪是一种光谱测试仪器，探测器的光谱响应率以及光路都会对光谱测试结果造成影响，需要利用标准光谱辐射灯校准对光纤光谱仪的相对光谱进行修正，然后利用标准辐亮度修正光纤光谱仪的非线性。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。