积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体,又称光度球,光通球等。球内壁上涂以理想的漫反射材料,也就是漫反射系数接近于1的材料。常用的材料是PTFE或硫酸钡,将它和胶质粘合剂混合均匀后,喷涂在内壁上。光线由输入孔入射后,光线在此球内部被均匀的反射及漫射,因此输出孔所得到的光线为相当均匀的漫射光束。而且入射光的入射角度、空间分布、及极化皆不会对输出的光束强度及均匀度造成影响。也因为光线经过积分球内部的积分后才射出,因此积分球亦可当作一光强度衰减器。其输出强度与输入强度比约为:光输出孔的面积/积分球内部的表面积。积分球作为光学测量工具,广泛应用于光源均匀性检测。小型Helios标准光源校准光源

较常见的积分球结构测色仪器为d/8结构,也有d/0结构。关于d/8结构测色仪,有两种丈量模式SCI和SCE;采用SCI丈量色彩能够有用的消除去物体外表纹路对色彩丈量的影响,进而取得物体的真实色彩特征。积分球作为一种测量旋转角速度和加速度的仪器,具有精度高、操作简便等优点,在导航、航天、机器人、运动追踪、虚拟现实、游戏控制和运动医学等领域有普遍的应用前景。随着技术的发展,积分球的应用将会越来越普遍。以上就是积分球的原理和典型应用的简要介绍。光学均匀光源校准系统积分球在医学领域,如CT扫描、放射性的药物分布等,具有广泛应用。

什么时候选用积分球:通常,当光被发射、反射或透射时,人们想要捕捉到尽可能多的光,就会使用积分球。对于漫反射,透射率和散射测量光谱(如浊度),积分球是非常好的选择。积分球也用于测量总光通量和总光谱辐射。什么时候选用积分球而不是光谱仪或功率计:Labsphere销售和应用工程副总裁Chris Durell解释说,与传统的功率计相比,积分球具有几个主要优势。“头一种是单独于空间和角度信息的均匀响应。球体不关心光源的角度轮廓和空间分布,只关心输入功率。”这对于有角发散的二极管或光纤的测量很有用,因为角发散会影响功率测量的质量。
积分球的典型应用,积分球由于其测量精度高、操作简便等特点,被普遍应用于以下领域:1 导航系统,积分球可以用于惯性导航系统,通过测量旋转角速度和球在三个轴向上的加速度,确定导航器的方向和位置。2航天器姿态控制,积分球在航天器姿态控制中起到了重要作用。通过测量航天器的旋转角速度和加速度,控制航天器的运动,保持良好的姿态。3机器人定位与导航,积分球可以用于机器人的定位与导航。通过测量机器人的旋转角速度和加速度,确定机器人的位置和运动轨迹,实现精确定位和导航功能。积分球内的光源经过处理,可以模拟不同的光照条件。

球体倍增因子对表面反射率极为敏感。选择漫反射涂层或材料会对给定设计的辐射度产生很大影响(如图3所示)。所示的两种涂层都具有高反射率,在350至1350 nm范围内的反射率超过95%。因此,对于相同的积分球,人们可能预期不会有明显的辐射度增加。然而,辐射度的相对增加大于反射率的相对增加,其系数等于球体倍增因子。虽然其中一种涂层在一定波长范围内比另一种提供2%到15%的反射率增加,但相同的积分球设计将导致辐射度增加40%至240%。较大的增加发生在1400纳米以上的近红外光谱区域。积分球内部的涂层材料对光线的反射率有明显影响。光测量积分球使用方法
积分球的形状和尺寸可以根据具体需求进行定制。小型Helios标准光源校准光源
积分球的基本工作原理:光线由输入孔入射后,在积分球内部被均匀地反射及漫射,并在球面上形成均匀的光强分布,输出孔所得到的光线为非常均匀的漫射光束。而且入射光的入射角度、空间分布、以及极性都不会对输出的光束强度和均匀度造成影响。同时因为光线经过积分球内部的均匀分布后才射出,因此积分球也可当作一个光强衰减器,输出强度与输入强度比大约为:光输出孔面积/积分球内部的表面积。对于积分球内壁上的辐亮度必须考虑多次反射与开口处通量损失。若以传播距离不同偏轴半径光强度与同距离时轴心点所接收的光强度的比值表示纵坐标,以光积分球出口的垂直距离为横坐标。可以看出积分球出射的光斑随着距离的增加而均匀,首先是偏轴半径的光强与中心光强相差的增大,然后随着距离越来越大,光斑又趋于均匀。小型Helios标准光源校准光源