積分球光源輻射非均勻性定標方法和定標系統的製作方法
2023-05-24 06:35:41
專利名稱：積分球光源輻射非均勻性定標方法和定標系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種定標方法和定標系統，特別是涉及一種積分球光源輻射非均勻性定標方法和定標系統。
背景技術：
積分球光源是計量校準中最常用的輻射標準之一，廣泛應用於計量校準亮度計、輻射度計、成像器件、相機以及平板顯示器件等。輻射非均勻性是積分球光源重要的指標，與積分球的反射塗層、光源的分布、開口位置等眾多因素有關。傳統積分球光源輻射非均勻性定標方法常採用光電探測器「平面弓形」掃描法，即把單元探測器置於精密二維移動的位
移臺上，計算機控制精密位移臺在積分球出光孔處進行二維平面掃描，每掃描到一個位置，記錄探測器的輸出信號。把積分球出光孔掃描一遍後，將得到出光孔處各個位置的輸出光信號，把每個位置的信號帶入下式(I)，即可求得積分球的輻射非均勻性。U = lxJ—^~y(V -V)2 X100% ........................................ (I)
V vM-itr式中:υ——積分球輻射非均勻性；Μ——位移臺掃描位置數f_所有位置探
測器輸出電壓信號的平均值A——第i個位置探測器輸出電壓信號。積分球光源輻射非均勻性定標方法常採用光電探測器「平面弓形」掃描法，掃描區域是正方形。這種定標方法存在以下缺點一、掃描過程中沒有考慮到積分球光源自身的漂移對定標結果的影響。二、「弓形」掃描區域是一個正方形，而積分球輻射孔基本為圓形，掃描區域無法正好覆蓋整個輻射區域。三、掃描在一個平面上進行，而不是在球面上進行，不能反映積分球光源球面上的輻射非均勻性。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種積分球光源輻射非均勻性定標方法和定標系統，其在計算中扣除漂移對定標結果的影響，能正好覆蓋積分球輻射區域。本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的一種積分球光源輻射非均勻性定標系統，其特徵在於，其包括掃描探測器、監測探測器、多維精密位移臺、第一數字多用表、第二數字多用表、控制器，掃描探測器固定在多維精密位移臺上，用於探測被標定積分球輻射不同位置處的光輻射強弱；監測探測器位於被標定積分球的一個監測孔處，用於監測被標定積分球光輻射的自身漂移；多維精密位移臺與控制器相連，在控制器的控制下實現在被標定積分球的輻射孔上的球面圓形掃描；第一數字多用表與掃描探測器相連，用於接收掃描探測器的第一輸出信號，並將第一輸出信號發送到控制器；第二數字多用表與監測探測器相連，用於接收監測探測器的第二輸出信號，並將第二輸出信號發送到控制器；控制器與第一數字多用表、第二數字多用表相連，分別獲得的掃描信號和監測信號，並計算被標定積分球光的輻射非均勻性，顯示定標結果。優選地，所述多維精密位移臺包括角度旋轉機構、X軸位移機構、Y軸位移機構、Z軸位移機構。本發明還提供一種積分球光源輻射非均勻性定標方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟SI、將掃描探測器、監測探測器、多維精密位移臺、第一數字多用表、第二數字多用表、控制器連接，通電進行預熱；S2、控制器將掃描探測器移動到多維精密位移臺的角度旋轉機構的中心，並通多維精密位移臺的X軸位移機構、Y軸位移機構、Z軸位移機構將掃描探測器移動到被標積分球的輻射孔中心球面處；S3、控制器控制多維精密位移臺，按設定的半徑步進Ar和角度步進Λ Θ在被標
定積分球的輻射孔的球面上進行掃描，每掃描到一個位置，控制器從第一數字多用表讀取掃描探測器的第一輸出信號，記為Vfr, ，同時控制器從第二數字多用表讀取監測探測器的第二輸出信號，記為vs, i ；S4、計算出監測探測器在不同掃描位置處輸出信號的平均值匕，計算公式如下式Vs =^τΣ^ν
丄 N式中N為掃描點數；則每個掃描點的輻射漂移V。,i為如下式Vatl=V^l-Vi扣除輻射漂移後，被標定積分球在每個掃描點的實際輸出信號V'(r, 為如下式V' (r, θ , i) = V(r, θ , i)_V。，i被標定積分球在每個掃描點的實際輸出信號平均值G為如下式
- I N^)=—Σ^,Ο則被標定積分球輻射非均勻性標定結果Ur為如下式Ur =^x -L-i(Ka, -O2 -100%S5、結果顯示給出積分球輻射非均勻性標定結果UK，並顯示扣除漂移影響後的2D和3D非均勻性圖像。本發明的積極進步效果在於一、本發明增加了一個監測探測器，在掃描過程中監測被標定積分球的自身漂移，並在計算中扣除漂移對定標結果的影響。二、本發明掃描路徑為圓形，而不是正方形，能正好覆蓋積分球輻射區域。三、本發明掃描在積分球球面上進行，而不是在平面(或切面)上進行，更能反映積分球的輻射面非均勻性。四、本發明用2D和3D圖形化顯不，標定結果更加直觀。
圖I為本發明積分球光源輻射非均勻性定標系統的原理框圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。如圖I所示，本發明積分球光源輻射非均勻性定標系統包括掃描探測器I、監測探測器2、多維精密位移臺3、第一數字多用表4、第二數字多用表5、控制器6，多維精密位移臺包括角度旋轉機構、X軸位移機構、Y軸位移機構、Z軸位移機構，即多維精密位移臺不但具有X軸、y軸、z軸的位移調節功能，而且具有角度旋轉功能。第一數字多用表4為34401型數字多用表，掃描探測器、監測探測器為si-100型探測器。掃描探測器的掃描路徑為球面圓形路徑。掃描探測器I固定在多維精密位移臺3上，在掃描過程中，用於探測被標定積分球7輻射控不同位置處的光輻射強弱；監測探測器2位於被標定積分球7的一個監測孔72處，用於監測被標定積分球光輻射的自身漂移；多維精密位移臺3與控制器6相連，具體可
通過RS232線纜與控制器6相連，在控制器6的控制下，實現掃描探測器I在被標定積分球的一個輻射孔71上的球面圓形掃描；第一數字多用表4與掃描探測器I相連，具體可通過BNC線纜與掃描探測器I相連，用於接收掃描探測器I的第一輸出信號(掃描信號)，並通過GPIB線纜將第一輸出信號發送到控制器6 ;第二數字多用表5與監測探測器2相連，具體可通過BNC線纜與監測探測器2相連，用於接收監測探測器2的第二輸出信號(監測信號)，並通過GPIB線纜將第二輸出信號發送到控制器6 ;控制器6與第一數字多用表4、第二數字多用表5相連，具體可通過GPIB線纜與第一數字多用表4、第二數字多用表5相連，分別從它們獲取掃描信號和監測信號，通過RS232線纜同多維精密位移臺3相連，通過發送控制命令，實現「球面圓形」掃描，根據採集數據，計算被標定積分球光的輻射非均勻性，並顯示定標結果。本發明積分球光源輻射非均勻性定標方法包括以下步驟SI、將掃描探測器I、監測探測器2、多維精密位移臺3、第一數字多用表4、第二數字多用表5、控制器6連接，通電進行預熱，比如通電後預熱三十分鐘以上；S2、控制器6通過RS232線纜將掃描探測器I移動到多維精密位移臺3的角度旋轉機構的中心，並通多維精密位移臺的X軸位移機構、Y軸位移機構、Z軸位移機構將掃描探測器I移動到被標積分球的輻射孔中心球面處；S3、控制器6通過RS232線纜控制多維精密位移臺3，按設定的半徑步進Λ r和角度步進△ Θ在被標定積分球的輻射孔的球面上進行掃描，每掃描到一個位置，控制器6通過GPIB線纜從第一數字多用表4讀取掃描探測器I的第一輸出信號，記為Vfr, Li),同時控制器6通過GPIB線纜從第二數字多用表5讀取監測探測器2的第二輸出信號，記為Vs, it)S4、計算出監測探測器2在不同掃描位置處輸出信號的平均值，計算公式如下
式⑵
權利要求
1.一種積分球光源福射非均勻性定標方法和定標系統，其特徵在於，其包括掃描探測器、監測探測器、多維精密位移臺、第一數字多用表、第二數字多用表、控制器，掃描探測器固定在多維精密位移臺上，用於探測被標定積分球輻射不同位置處的光輻射強弱；監測探測器位於被標定積分球的ー個監測孔處，用於監測被標定積分球光輻射的自身漂移；多維精密位移臺與控制器相連，在控制器的控制下實現在被標定積分球的輻射孔上的球面圓形掃描；第一數字多用表與掃描探測器相連，用於接收掃描探測器的第一輸出信號，並將第一輸出信號發送到控制器；第二數字多用表與監測探測器相連，用於接收監測探測器的第二輸出信號，並將第二輸出信號發送到控制器；控制器與第一數字多用表、第二數字多用表相連，分別獲得的掃描信號和監測信號，並計算被標定積分球光的輻射非均勻性，顯示定標結果O
2.根據權利要求I所述的積分球光源輻射非均勻性定標系統，其特徵在於，所述多維精密位移臺包括角度旋轉機構、X軸位移機構、Y軸位移機構、Z軸位移機構。
3.一種積分球光源輻射非均勻性定標方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟 · 51、將掃描探測器、監測探測器、多維精密位移臺、第一數字多用表、第二數字多用表、控制器連接，通電進行預熱； · 52、控制器將掃描探測器移動到多維精密位移臺的角度旋轉機構的中心，並通多維精密位移臺的X軸位移機構、Y軸位移機構、Z軸位移機構將掃描探測器移動到被標積分球的輻射孔中心球面處； · 53、控制器控制多維精密位移臺，按設定的半徑步進Ar和角度步進△Θ在被標定積分球的輻射孔的球面上進行掃描，每掃描到ー個位置，控制器從第一數字多用表讀取掃描探測器的第一輸出信號，記為Vfr, e,が同時控制器從第二數字多用表讀取監測探測器的第ニ輸出信號，記為vs, i ； ·54、計算出監測探測器在不同掃描位置處輸出信號的平均值^^.，計算公式如下式
全文摘要
本發明公開了一種積分球光源輻射非均勻性定標方法和定標系統，系統由掃描探測器、監測探測器、多維精密位移臺、第一數字多用表、第二數字多用表、控制器組成。掃描探測器固定在多維精密位移臺上，用於探測被標定積分球輻射不同位置處的光輻射強弱；監測探測器位於被標定積分球的一個監測孔處，用於監測被標定積分球光輻射的自身漂移；多維精密位移臺與控制器相連，在控制器的控制下實現在被標定積分球的輻射孔上的球面圓形掃描；第一數字多用表與掃描探測器相連，測量掃描信號；第二數字多用表與監測探測器相連，測量輻射漂移；控制器與第一數字多用表、第二數字多用表相連，分別獲得的掃描信號和監測信號，並計算被標定積分球光的輻射非均勻性，顯示定標結果。本發明在計算輻射非均勻性中扣除漂移對定標結果的影響，且掃描軌跡為球面圓形，能正好覆蓋積分球輻射區域。
文檔編號G01M11/02GK102853997SQ201210293218
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者王恆飛, 陳坤峰, 劉紅元, 應承平, 史學舜, 吳斌 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所