一种修正有效面积法测量数据的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有效面积法测量太阳辐照绝对辐射计主光阑面积测量技术领域，具体 涉及一种修正有效面积法测量数据的方法。
【背景技术】
[0002] 太阳辐照绝对辐射计在主腔开口前放置了精密加工并需测准面积的主光阑。主光 阑的大小限制了入射光几何区域，决定了计算辐射照度时的入射面积以及辐射亮度的立体 角。因此高精度测量主光阑面积对提高太阳辐照绝对辐射计的测量精度有着至关重要的意 义。
[0003] 参见附图1，现有技术中测量主光阑面积使用的有效面积法测量装置。测量过程 为：激光器1发出的高斯光束经功率稳定器2后，输出稳定的高斯光束。稳定的高斯光束经 光束分离器3后，50%能量反射50%能量透过。经光束分离器3反射的50%的能量进入到 监视积分球4与监视探测器5组合的监视系统，用来监视激光输出光束的稳定性。经光束 分离器3透射的50%的能量打到被测主光阑6表面，后经主光阑6的孔径进入到测量积分 球8和测量探测器9组合的积分球测量探测系统中，平移台7带动被测主光阑6移动，等效 生成照度稳定的光区域。测量积分球8和测量探测器9组合的积分球探测系统用来测量透 过孔径光阑6的辐射通量。
[0004] 平移台7载着被测主光阑6在X和y方向上nx AxXny Ay的测量范围内以恒定步 距ΔΧ，Ay移动。所有通过被测主光阑6的辐射通量，需要被测量积分球8和测量探测器 9的组合的积分球测量探测系统接收，在被测主光阑6背部的积分球开口 10应充分大。被 测主光阑6移动，其背部充当部分积分球内壁，使得积分球测量探测器9输出的光辐射功率 值不准确，将对面积测量结果产生影响，因此需要对测量数据进行修正。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种修正有效面积法测量数据的方法，解决现有技术存在 的使用有效面积法测量太阳辐照绝对辐射计主光阑面积时，被测主光阑移动，其背部充当 部分积分球内壁，对测量结果产生影响的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明的一种修正有效面积法测量数据的方法包括以下步骤：
[0007] 步骤一：在光学仿真软件中，建立实际测量时入射测量光束、积分球开口、主光阑 和测量探测器的相对位置模型一；
[0008] 步骤二：在步骤一中得到的模型一中，在测量积分球上，积分球开口关于测量探测 器对称位置设置修正积分球开口，得到模型二；
[0009] 步骤三，在步骤二中得到的模型二，设置修正光束由修正积分球开口垂直入射；
[0010] 步骤四：以固定测量步距移动主光阑，记录每一次移动主光阑时，测量探测器输出 的光辐射功率值P U;
[0011] 步骤五：将步骤四中得到的每一次移动主光阑时的光辐射功率值，通过公式（一） 计算出主光阑在不同位置时相对于原点位置，测量探测器输出值的相对改变量 [0012]
(一）
[0013] 其中：Tlij为相对改变量；
[0014] U为在光学仿真软件中，主光阑在每个位置处时测量探测器输出值；
[0015] 。为在光学仿真软件中，主光阑在原点位置处时测量探测器输出值；
[0016] 步骤六：根据步骤五中得到的主光阑在不同位置时相对于原点位置，测量探测器 输出值的相对改变量h,，通过公式（二）计算得到主光阑在每个位置时，测量探测器输出 值对应的修正系数C li j，
[0017] Clij=ITlij (二）
[0018] 其中：Cli j为主光阑在每个位置时，测量探测器输出值对应的修正系数；
[0019] 步骤七：根据步骤六中得到的测量探测器输出值修正系数通过公式（三）修正原 始实际的测量探测器输出值，
[0020]
(三）
[0021] 其中：为修正后的实际测量探测器输出值；
[0022] 埸为原始的实际测量探测器输出值；
[0023] Clij为修正系数。
[0024] 所述光学仿真软件是指tracpro光学仿真软件。
[0025] 所述以固定测量步距移动主光阑具体指：平移台载着主光阑以固定的步距在一个 平面上做二维移动。
[0026] 本发明的有益效果为：本发明的一种修正有效面积法测量数据的方法，根据在相 同入射测量光束情况下，模拟仿真测量过程中被测主光阑每次移动，对积分球测量探测器 输出值的改变规律，描出测量探测器输出功率值随主光阑位置变化曲线，进而求出主光阑 在不同位置相对于原点位置时，测量探测器输出值的相对改变量，给出修正系数表。由此修 正系数表来修正实际测量过程中测量探测器输出功率值。这种计算方法符合理论依据，具 有科学性。解决了目前有效面积测量法中被测主光阑背部充当部分积分球内壁对面积测量 结果所带测量误差的问题。
【附图说明】
[0027] 图1为有效面积法测量装置结构示意图；
[0028] 图2为本发明的一种修正有效面积法测量数据的方法流程图；
[0029] 图3为本发明的一种修正有效面积法测量数据的方法中构建的模型一示意图；
[0030] 图4为本发明的一种修正有效面积法测量数据的方法中构建的模型二示意图；
[0031] 图5为固定步距移动主光阑时探测器输出的光功率曲线；
[0032] 图6为光阑背部充当积分球内壁对探测器接收光功率产生影响的相对改变量曲 线；
[0033] 其中1、激光器，2、功率稳定器，3、光束分离器，4、监视积分球，5、监视探测器，6、主 光阑，7、平移台，8、测量积分球，9、测量探测器，10、积分球开口，11、入射测量光束，12、修正 积分球开口，13、修正光束。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0035] 参见附图2,本发明的一种修正有效面积法测量数据的方法包括以下步骤：
[0036] 步骤一：在光学仿真软件中，建立实际测量时入射测量光束11、积分球开口 10、主 光阑6和测量探测器9的相对位置模型一，参见附图3 ;
[0037] 步骤二：在步骤一中得到的模型一中，在测量积分球8上，积分球开口 10关于测量 探测器9对称位置设置修正积分球开口 12,得到模型二，参见附图4 ;
[0038] 步骤三，在步骤二中得到的模型二，设置修正光束13由修正积分球开口 10垂直入 射；
[0039] 步骤四：以固定测量步距移动主光阑6,记录每一次移动主光阑6时，测量探测器9 输出的光辐射功率值P u，得到测量探测器9光功率输出曲线，参见附图5 ;测量探测器9 在不同位置时，对应的输出功率值见表1 ;
[0040] 表1不同位置时测量探测器对应的输出功率值
[0041]
[0042]
[0043] 步骤五：将步骤四中得到的每一次移动主光阑6时的光辐射功率值通过公式 (一）计算出主光阑6在不同位置时相对于原点位置，测量探测器9输出值的相对改变量 Γ?ι]，得到对应曲线，参见附图6，
[0044]
(一）
[0045] 其中f u为在光学仿真软件中，主光阑6在每个位置处时测量探测器9输出 值；
[0046] P'。为在光学仿真软件中，主光阑6在原点位置处时测量探测器9输出值；
[0047] 步骤六：根据步骤五中得到的主光阑6在不同位置时相对于原点位置，测量探测 器输出值的相对改变量h,，通过公式（二）计算得到主光阑在每个位置时，测量探测器9 输出值对应的修正系数C li j，
[0048] Cij j= 1-r j (二）
[0049] 其中：Cli j为主光阑6在每个位置时，测量探测器9输出值对应的修正系数；
[0050] 步骤七：根据步骤六中得到的测量探测器9输出值修正系数通过公式（三）修正 原始实际的测量探测器输出值，
[0051]
(三）
[0052] 其中：$为修正后的实际测量探测器9输出值；
[0053] G为原始的实际测量探测器9输出值；
[0054] Clij为修正系数。
[0055] 所述光学仿真软件是指tracpro光学仿真软件。
[0056] 所述以固定测量步距移动主光阑6具体指：在具体实验有效面积法测量主光阑6 面积时，所使用的平移台7载着主光阑6以固定的步距移动，此步距为一个定值，如5mm。平 移台7载着主光阑6在一个平面上做二维移动。
【主权项】
1. 一种修正有效面积法测量结果的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：在光学仿真软件中，建立实际测量时入射测量光束（11)、积分球开口（10)、主 光阑（6)和测量探测器（9)的相对位置模型一； 步骤二：在步骤一中得到的模型一中，在测量积分球（8)上，积分球开口（10)关于测量 探测器（9)对称位置设置修正积分球开口（12)，得到模型二； 步骤三，在步骤二中得到的模型二，设置修正光束（13)由修正积分球开口（10)垂直入 射； 步骤四：以固定测量步距移动主光阑（6)，记录每一次移动主光阑（6)时，测量探测器 (9)输出的光辐射功率值P' 步骤五：将步骤四中得到的每一次移动主光阑（6)时的光辐射功率值，通过公式（一） 计算出主光阑在不同位置时相对于原点位置，测量探测器（9)输出值的相对改变量其中：Aij为相对改变量； P'u为在光学仿真软件中，主光阑（6)在每个位置处时测量探测器（9)输出值； P' ^为在光学仿真软件中，主光阑（6)在原点位置处时测量探测器（9)输出值； 步骤六：根据步骤五中得到的主光阑（6)在不同位置时相对于原点位置，测量探测器 (9)输出值的相对改变量，通过公式（二）计算得到主光阑（6)在每个位置时，测量探 测器（9)输出值对应的修正系数Clij, Cllj=1_r!,.i (二） 其中：Cu为主光阑（6)在每个位置时，测量探测器（9)输出值对应的修正系数； 步骤七：根据步骤六中得到的测量探测器（9)输出值修正系数通过公式（三）修正原 始实际的测量探测器（9)输出值， (三） 其中：愿为修正后的实际测量探测器输出值； ^为原始的实际测量探测器输出值； C1, j为修正系数。2. 根据权利要求1所述的一种修正有效面积法测量结果的方法，其特征在于，所述光 学仿真软件是指tracpro光学仿真软件。3. 根据权利要求1所述的一种修正有效面积法测量结果的方法，其特征在于，所述以 固定测量步距移动主光阑（6)具体指：平移台（7)载着主光阑(6)以固定的步距在一个平 面上做二维移动。
【专利摘要】一种修正有效面积法测量数据的方法，属于太阳辐照绝对辐射计主光阑面积测量技术领域，目的在于解决有效面积法测量结果存在一定测量误差的问题。本发明包括以下步骤：首先在光学仿真软件中，建立实际测量时入射测量光束、积分球开口、主光阑和测量探测器的相对位置模型一；并在测量积分球上，积分球开口关于测量探测器对称位置设置修正积分球开口；设置修正光束由修正积分球开口垂直入射；以固定测量步距移动主光阑，记录每一次移动主光阑时，测量探测器输出的光辐射功率值；计算主光阑在不同位置时相对于原点位置，测量探测器输出值的相对改变量，并计算出对应的修正系数；根据测量测器输出值修正系数修正原始实际的测量探测器输出值。
【IPC分类】G06F17/50, G01B11/28
【公开号】CN105136071
【申请号】CN201510559326
【发明人】方伟, 陈祥子, 王玉鹏, 夏志伟, 宋宝奇
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月6日