Spiegare la sfera integratrice e le sue geometrie

An sfera di integrazione è una sfera con una copertura riflettente all'interno, come suggerisce il nome. È progettato per avere una fonte di luce al suo interno, a quel punto può calcolare il flusso complessivo della luce. Quindi Sfere integranti 2pi e 4pi sono uno dei suoi tipi.
Accumula tutti i raggi che lasciano l'oggetto e vengono riflessi dal rivestimento all'interno della sfera. Come suggerisce il nome, una sfera di integrazione viene utilizzata per integrare l'emissione di luce misurata da una sorgente.
An sfera di integrazione è un dispositivo che rileva il flusso o attenua la radiazione ottica da una sorgente tipicamente situata all'esterno dello strumento ottico. Quando la radiazione viene iniettata in una sfera integratrice, entra in collisione con le pareti riflettenti e viene diffusa in molte direzioni.
A causa di tutte le rifrazioni, la radiazione è distribuita in modo abbastanza uniforme attorno ai bordi della sfera. Il rivelatore può misurare facilmente il livello di radiazione integrato risultante poiché è proporzionale al livello di radiazione iniziale.

Come funziona l'integrazione della sfera
Una sorgente luminosa (il campione) può essere posizionata davanti all'apertura della sfera (2) per una misurazione dell'irraggiamento o all'interno della sfera integratrice (4) per una cattura completa del flusso radiante per ottenere una lettura. I raggi di luce si rifletteranno sul rivestimento molte volte quando si utilizza una di queste impostazioni di misurazione, creando un'illuminazione uniforme su tutta la sfera integrante.
Deflettori come questo sono cruciali perché il rivelatore o l'area all'interno della sfera integratrice da cui riceve la riflettanza diretta non dovrebbero essere colpiti direttamente dalla luce che entra nella sfera.
ponte sfera di integrazione i disegni hanno deflettori per facilitare questa funzione. I deflettori possono creare errori perché impediscono alla sfera integratrice di avere una cavità sferica formata con precisione. Ecco perché ha senso utilizzare il minor numero possibile di deflettori e porte in una sfera di integrazione.

Rivestimenti riflettenti
Considera la riflettività e la durata mentre decidi sul rivestimento riflettente di una sfera integratrice. I rivestimenti altamente riflettenti e diffusi dovrebbero essere applicati a tutte le parti, compresi i deflettori, per garantire che tutta la luce in ingresso venga dispersa nello spazio. Se la palla sarà esposta a molta luce e utilizzata in un luogo dove può raccogliere polvere o sporco, è meglio scegliere un rivestimento più resistente e lavabile. Evitare lo sporco e la polvere è importante poiché entrambi riducono la riflettività e assorbono la luce.

Integrazione del design della sfera
Alcuni fattori universali devono essere considerati durante la progettazione di un sfera di integrazione per qualsiasi scopo. A seconda delle porte disponibili e degli altri accessori, dovrai scegliere una sfera del diametro giusto. Quando si decide su un rivestimento per una gamma sferica, è necessario considerare gli obiettivi di prestazione e la gamma spettrale.
Vengono fornite equazioni radiometriche per calcolare l'efficacia dell'accoppiamento tra una sfera integratrice e un sistema di rilevamento e viene esaminato l'impiego di deflettori sulla radiazione in entrata e sul campo visivo del rivelatore.
La superficie interna e la parete interna di una sfera integratrice sono sferiche e composte da una sostanza di diffusione della luce, come il solfato di bario, ad alta riflettanza. L'uso efficiente di una sfera integratrice consiste nel disperdere uniformemente un raggio di luce (la luce di misurazione) che entra nella sfera.

Sfera di integrazione 2pi e 4pi
Gli approcci 2pi e 4pi vengono spesso utilizzati per testare varie sorgenti luminose, dispositivi e componenti, come moduli e array LED.
Le luci direzionali con emissione di luce diretta in avanti sono l'obiettivo principale della geometria di test 2pi. La lampadina di prova è posizionata nella porta laterale della sfera in modo tale che il suo raggio di luce viaggi attraverso la sfera e prima contatti un'area vuota della sfera. Poiché la riflessione iniziale illumina l'intera superficie della sfera in modo più coerente, il raggio della lampada può proiettarsi su una parte continua della superficie priva di impedimenti o cuciture.
Le luci omnidirezionali emettono luce in qualsiasi direzione e sono spesso soggette alla geometria di test 4pi. Un test La lampadina è posizionata al centro della sfera in modo che la sua luce sia diffusa uniformemente su tutta la sfera, consentendo risultati più affidabili.
Ha progettato queste due forme di test per tenere conto delle differenze tra beni omnidirezionali e direzionali pur producendo risultati affidabili. Tuttavia, a causa delle loro proprietà uniche di intensità del raggio, vari tipi di lampade potrebbero produrre risultati fotometrici diversi all'interno di una sfera di integrazione.
Gli standard di calibrazione sono collegati a procedure di test individuali per garantire la massima precisione dei risultati. L'uscita misurata di una lampada direzionale in geometrie 2pi dovrebbe essere equivalente a quella dell'uscita misurata di una lampada omnidirezionale in geometrie 4pi.

Applicazioni della sfera di integrazione
Il flusso radiante viene raccolto e integrato spazialmente utilizzando sfere di integrazione. Può rilevare il flusso prima o dopo l'interazione con un campione di materiale. Se utilizzato come parte di un radiometro o fotometro, il sfera di integrazione consente la misurazione diretta della densità di flusso generata dall'illuminazione emisferica e da sorgenti puntiformi come lampade e laser.
Le misurazioni della riflettanza totale e della trasmittanza da materiali diffusi o di diffusione sono forse l'uso più comune di sfere integrate. Un metodo utilizza l'apertura della porta della sfera di integrazione come sorgente ad ampia area illuminata in modo uniforme. Sono anche utili come retroilluminatori coerenti o per calibrare apparecchiature e sistemi di imaging elettronico.

Radiometri e fotometri
La misurazione diretta del flusso geometrico totale da una sorgente luminosa o della densità di flusso di una regione illuminata può essere eseguita con l'aiuto di una sfera di integrazione e di un fotorilevatore con sensibilità spettrale adeguata. L'ottimale sfera di integrazione il design si basa sulla distribuzione geometrica della luce misurata.
Quale tecnica di fotorilevamento è la migliore si basa sulle caratteristiche spettrali della sorgente luminosa. Tipicamente, il watt è l'unità SI del flusso radiante dei radiometri. La maggior parte dei radiometri impiega fotorivelatori a risposta quantistica.
Poiché la loro sensibilità varia nello spettro visibile, di solito è più pratico sintonizzare la risposta per una singola area spettrale utilizzando filtri ottici, ad eccezione delle situazioni in cui il flusso di ingresso è monocromatico.
Quando si tratta delle lunghezze d'onda della luce, i rivelatori termici non hanno pregiudizi. Come risultato di questa qualità, sono anche vulnerabili agli effetti della radiazione termica di fondo della terra. Spesso hanno bisogno di un ambiente a temperatura controllata e regolano la radiazione in ingresso per consentire il rilevamento sincrono.
La modifica della responsività spettrale relativa del fotorilevatore è la dipendenza spettrale del moltiplicatore della sfera di integrazione. Per costruire o calibrare il tuo sistema di misurazione per una certa sensibilità, dovrai pensare alla sfera e al rivelatore insieme.
I fotometri sono un sottoinsieme di radiometri che utilizzano un rivelatore quantistico con filtri progettati per imitare la risposta spettrale tipica dell'osservatore umano. Il termine "funzione di efficienza luminosa" descrive la specificità di questa risposta.
Il lume è la misura standard del flusso fotometrico. La funzione di risposta del rivelatore combina il flusso radiante spettrale con uno schema di ponderazione predeterminato per generare una scala lumen.
Il campo fotometrico è l'unica tecnologia di misurazione fisica che si basa solo sulla visione umana.
Se configurata come fotometro, una sfera di integrazione può acquisire letture in tutte le porzioni visibili, infrarosse e ultraviolette dello spettro elettromagnetico. Poiché elimina gli effetti dell'illuminazione indiretta e della dispersione geometrica, è perfetto per confrontare le intensità luminose delle sorgenti di illuminazione diretta.
Può determinare l'intensità iniziale del raggio poiché l'attenuazione di forti sorgenti collimate come i laser è una funzione diretta della forma sferica.

Riflettanza e trasmittanza dei materiali
Le misurazioni di riflettanza e trasmittanza di materiali diffusi o di diffusione sono gli usi più comuni per integrare le sfere. È pratica comune eseguire le letture in modo spettrale, cioè in funzione della lunghezza d'onda. Tuttavia, i rivelatori a risposta fotopica possono essere utilizzati per quantificare la riflettanza e la trasmittanza luminosa.
La trasmittanza diffusa è una metrica UV utilizzata per valutare la protezione UV fornita da contenitori farmaceutici, indumenti protettivi solari e rivestimenti per automobili. Vernici, tessuti e arti grafiche sono solo alcune delle attività che quantificano e regolano l'uso del colore nello spettro visibile. L'emissività dei rivestimenti e delle lamine di controllo termico utilizzati nella progettazione di veicoli spaziali viene calcolata utilizzando la riflettanza emisferica totale nell'infrarosso.
Le misurazioni della riflettanza richiedono il posizionamento del campione all'uscita inversa alla porta di ingresso. Il campione riflette una parte del flusso incidente. Il sfera di integrazione misura la riflettanza emisferica diffusa e speculare combinata.

Fonti uniformi
I sfera di integrazione è già stato utilizzato come collettore per la misura del flusso radiante, sia esso la quantità assoluta di flusso prodotto da una sorgente luminosa o la quantità relativa di flusso trasmessa o riflessa dai materiali.
La porta aperta di una sfera integrativa illuminata dall'interno può fornire un'illuminazione diffusa su un'ampia regione.
Le luci sono installate all'interno della sfera di integrazione, tutto intorno alla finestra di osservazione. Le luci sono spesso schermate da poppa. L'emissione luminosa del globo è proporzionale alla potenza della lampadina. L'utilizzo di una serie di luci consente di ottenere una sorgente luminosa più potente e un'attenuazione graduale dell'intensità.
La maggior parte delle sorgenti luminose sferiche integrative utilizzano lampadine alogene al tungsteno. Quando si utilizza una fonte di alimentazione adeguatamente controllata, la luce di queste lampade è uniforme su tutto lo spettro senza linee di emissione visibili o fluttuazioni di frequenza. Quando l'equazione della radianza della sfera viene utilizzata insieme alle equazioni del corpo nero per il flusso radiante spettrale, può stimare la radianza spettrale della sorgente.

Altri usi della sfera integratrice
1. Le misurazioni ottiche, fotometriche e radiometriche sono tutte possibili utilizzando un sfera di integrazione. Una sfera integratrice cattura più facilmente la luce grazie alla sua forma sferica, che consente l'integrazione della sorgente luminosa interna. Per ogni intervallo di lunghezze d'onda, una sfera integratrice ha un rivestimento unico all'interno della sua superficie.
Se si volesse tentare di fornire un riassunto dei molteplici usi della sfera integratrice, si potrebbe farlo come segue:
2. Esaminare quanta luce riflette o trasmette un oggetto. Il montaggio di un oggetto nella porta di ingresso della sfera di integrazione consente di posizionare la sorgente di luce dietro l'oggetto, con la luce riflessa dal rivestimento dell'oggetto che viene raccolta dal rivelatore. Se l'elemento che blocca la luce viene rimosso, il flusso di uscita della sorgente luminosa può essere misurato direttamente, consentendo di calcolare la trasmittanza. Un'altra opzione è misurare la riflettanza dell'oggetto montandolo ad angolo retto rispetto alla porta di ingresso.
3. La dimensione ottimale di una sfera integratrice dipende dalla dimensione della sorgente luminosa; tuttavia, le sfere più grandi spesso forniscono una migliore uniformità a causa della loro maggiore superficie.
4 anno sfera di integrazione è un utile accessorio per uno spettrometro poiché può misurare la lunghezza d'onda dominante, la cromaticità e la distribuzione della potenza spettrale dello spettro.
5. I diodi laser e altre sorgenti divergenti possono essere integrati utilizzando una sfera di integrazione. Puoi costruirlo per consentire un'ampia varietà di angoli di incidenza su una vasta area, ma ciò degraderebbe il segnale del rivelatore.
6. Questi strumenti, che funzionano in modo simile a un correttore del coseno, forniscono un metodo eccellente per misurare l'irraggiamento. Un'apertura di uscita della sfera integratrice ben costruita può fornire una fonte di luce diffusa e lambertiana quasi perfetta indipendentemente dall'angolo di visione.
7. La luce proverrà da oltre la sfera integratrice in queste condizioni (misurazione 2-pi).
8. Il vetro utilizzato nelle serre e in altre applicazioni agricole è un buon esempio di materiale per il quale viene utilizzata una sfera di integrazione nell'acquisizione di informazioni spettrali precise e complete tramite misurazioni di riflessione e trasmissione.

Conclusione
Conveniente e flessibile, LISUNLe sfere di integrazione per uso generico di possono essere impostate in varie configurazioni per soddisfare un'ampia gamma di esigenze. Molte diverse funzioni di integrazione della sfera, come ottenere un'illuminazione uniforme, misurare la luce e determinare la riflettanza, possono essere realizzate con una singola sfera e la sua vasta gamma di accessori.
LISUN'S le sfere sono un'opzione pratica per combinare la misurazione della luce sferica e la caratterizzazione della luce per i clienti che non richiedono omogeneità esatta o misurazioni accurate.
Se un campione non può essere misurato con precisione utilizzando il metodo di ricezione diretta della luce di un normale rivelatore, una sfera di integrazione può aiutare. Le soluzioni e le lenti semitrasparenti o opache alterano il percorso della luce e sono i candidati ideali per la misurazione con una sfera di integrazione.

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