双十关于辐射测量的基本问题
Date:2022/8/1 8:51:33 / Read: / Source:本站
辐射测量的基本问题
在辐射测量中,减小误差,提高测量的精度是在建立测量基准后的测量核心
问题。因此,必须考虑以下基木问题。
首先是连续辐射强度的光源在某一表面的照度,与辐射源到接收表面距离之
间的关系,以反平方定律表示。因此,理想的照度测量必须要能精确控制距离的
大小,如果某辐射源在某一距离的照度值已知,除非其他条件影响,任何距离的
照度都可以经计算获得。
其次,由余弦定律可知,实际投影面积随入射角的增大成比例地减小。一定
面积上的辐射强度,将因入射角的不同而变化。这样,在照射或照明的物理量测
试时,探头需要按朗伯余弦定律,进行余弦校正来计算实际值。否则,就会产生
相当大的误差,尤其当入射角较小时,误差更大。
再次,如何再现人眼对光谱的响应。电子探头独特的响应特征完全不同于国
际照明委员会CIE标准观察者。为此,探头必须能按光谱校正数据。通常通过不同
波长扫描、探测,或者采用匹配滤光片达到该目的。
扫描法用单色仪或多通道探测器逐条完成各谱线光强的测试,测得的数据根
据明视视见函数进行计算,得到测量结果。该技术需要微处理器,要有一定的扫
描精度,价格昂贵,操作复杂。在辐射度学和光度学的科学研究中,辐射技术产
业化的质量检测、标定和研发中,多采用此法。
光学滤光片法提供了一个简单、经济的解决方案。它只有一个光电信号需要
处理,因此,只需一个单通道的电子处理器即可。近来滤光片设计技术的改进,
以及固体探测器技术的提升,提高了该技术在光度学测量上的正确度。
滤光片匹配技术是在探测器前加一有色滤光片(Colored-glass Filter),该滤
光镜可以对不同波长进行选择性衰减,直到符合CIE视见函数曲线。平面散射的Si
光敏二极管,在可见光谱范围内具有良好的线性响应和极高的灵敏度,因此是理
想的光探测器。使用Si探测器,再加上先进的滤光片设计,光度计可以达到与CIE
视见函数曲线仅有1%误差的最佳匹配值。
最后,测量的探测器实现电信号的转换,其中一个非常重要的参数就是精度
厂,这是山CIE协会定义的一个数值,由光度探测器的平均误差与CIE视见函数的
比值得到该数值。最高精度中,实验室级精度探测器的
探测器与滤光片之间的匹配是非常精密的,一旦匹配完成之后,就不能与其
他的探测器/滤光片的配对组合互换。每个探测器都有一个独特的响应特征,需要
与特定厚度和层数的滤光片结合使用。
探测器的响应值确定以后,就要用标准转移技术来进行校正。标准探测器由
美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology,
NIST)提供。将探测器/滤光片的配对定位于一个光源前,光源要求能够输出连续
波长和强度,一般用卤化钨灯。这样,对被校正探测器的输出电信号与标准探测
器的信号进行对比。探测器的光响应值确定以后,就可以匹配一个精密的增益控
制电子放大器和数据读出系统。
在辐射测量中,减小误差,提高测量的精度是在建立测量基准后的测量核心
问题。因此,必须考虑以下基木问题。
首先是连续辐射强度的光源在某一表面的照度,与辐射源到接收表面距离之
间的关系,以反平方定律表示。因此,理想的照度测量必须要能精确控制距离的
大小,如果某辐射源在某一距离的照度值已知,除非其他条件影响,任何距离的
照度都可以经计算获得。
其次,由余弦定律可知,实际投影面积随入射角的增大成比例地减小。一定
面积上的辐射强度,将因入射角的不同而变化。这样,在照射或照明的物理量测
试时,探头需要按朗伯余弦定律,进行余弦校正来计算实际值。否则,就会产生
相当大的误差,尤其当入射角较小时,误差更大。
再次,如何再现人眼对光谱的响应。电子探头独特的响应特征完全不同于国
际照明委员会CIE标准观察者。为此,探头必须能按光谱校正数据。通常通过不同
波长扫描、探测,或者采用匹配滤光片达到该目的。
扫描法用单色仪或多通道探测器逐条完成各谱线光强的测试,测得的数据根
据明视视见函数进行计算,得到测量结果。该技术需要微处理器,要有一定的扫
描精度,价格昂贵,操作复杂。在辐射度学和光度学的科学研究中,辐射技术产
业化的质量检测、标定和研发中,多采用此法。
光学滤光片法提供了一个简单、经济的解决方案。它只有一个光电信号需要
处理,因此,只需一个单通道的电子处理器即可。近来滤光片设计技术的改进,
以及固体探测器技术的提升,提高了该技术在光度学测量上的正确度。
滤光片匹配技术是在探测器前加一有色滤光片(Colored-glass Filter),该滤
光镜可以对不同波长进行选择性衰减,直到符合CIE视见函数曲线。平面散射的Si
光敏二极管,在可见光谱范围内具有良好的线性响应和极高的灵敏度,因此是理
想的光探测器。使用Si探测器,再加上先进的滤光片设计,光度计可以达到与CIE
视见函数曲线仅有1%误差的最佳匹配值。
最后,测量的探测器实现电信号的转换,其中一个非常重要的参数就是精度
厂,这是山CIE协会定义的一个数值,由光度探测器的平均误差与CIE视见函数的
比值得到该数值。最高精度中,实验室级精度探测器的
探测器与滤光片之间的匹配是非常精密的,一旦匹配完成之后,就不能与其
他的探测器/滤光片的配对组合互换。每个探测器都有一个独特的响应特征,需要
与特定厚度和层数的滤光片结合使用。
探测器的响应值确定以后,就要用标准转移技术来进行校正。标准探测器由
美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology,
NIST)提供。将探测器/滤光片的配对定位于一个光源前,光源要求能够输出连续
波长和强度,一般用卤化钨灯。这样,对被校正探测器的输出电信号与标准探测
器的信号进行对比。探测器的光响应值确定以后,就可以匹配一个精密的增益控
制电子放大器和数据读出系统。
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