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。 球壁上开一个或几个窗孔,用作进光孔和放置光接收器件的接收孔。积分球的内壁应是良好的球面,通常要求它相对于理想球面的偏差应不大于内径的0.2%。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。常用的材料是氧化镁或硫酸钡,将它和胶质粘合剂混合均匀后,喷涂在内壁上。氧化镁涂层在可见光谱范围内的光谱反射比都在99%以上,这样,进入积分球的光经过内壁涂层多次反射,在内壁上形成均匀照度。积分球,跨越学科界限,将数学、物理、工程等领域紧密相连,推动着人类文明的进步。真空Helios标准光源供应商
积分球在实验研究中有普遍的用途。其中一些应用包括:力学实验:积分球可以用于测量物体施加在它上面的力矩,用于研究物体的力学性质,如力的大小、方向和作用点等。力矩传感器:积分球所配备的传感器可以用于测量力矩,比如在机械工程中用于测量旋转部件的扭矩。姿态感知:积分球可以用于测量物体在空间中的姿态,如角位移和角速度等。这在航空航天、机器人和导航等领域中有着重要的应用。动态平衡:利用积分球的力矩测量功能,可以对旋转设备进行动态平衡,以提高其工作稳定性。真空Helios标准光源供应商积分球的形状通常是球形,但也可以根据需要制成其他形状,如椭球形。
积分球辐射度,入射到漫射表面上的光通过反射产生一个虚拟光源。从表面发出的光较好用它的辐射度来描述,即每单位立体角的通量密度。辐射度是一个重要的工程量,因为它可以预测光学系统在观察被照射表面时所能收集到的光通量的数量。对于积分球,辐射度推导考虑了入射到积分球内的光、积分球壁反射率、积分球表面积、光进行的多次表面反射以及通过开口端口的损失。进入积分球体的光通过初始反射几乎完全漫射。离开表面的一小部分光到达另一个表面区域并被漫反射,依此类推。这种辐射度交换一次又一次地发生,直到它在空间上整合。
积分球配置的选择:除了考虑积分球尺寸、内部漫反射涂层以外,积分球配置也是选配积分球系统的关键且*具挑战的参数之一。积分球开口数目和探测器开口数目多少?例如有的积分球设有18个开口端。是否内部配置挡板,如果需要,挡板尺寸多大?挡板防止直接光源的光饱和或损坏探测器,必须尽可能小,以减少阴影。在高发散激光二极管测量中,可以消除挡板,并且探测器移动到靠近入口端口的位置,以消除头一个光热点,并较大限度地减少饱和或损坏光电二极管的可能性。积分球的设计需要考虑光源的功率和光谱分布。
由于积分球较常用于稳态条件下,随着积分球涂层反射率的增加和开口端口面积比例的减小,产生稳态辐射度的反射次数越多。因此,积分球设计应尝试优化这两个参数,以获得较佳的辐射通量空间积分。图2是一个机器人成像系统的图像,用于通过积分球参考端口映射空间均匀性。涂层,在为积分球选择涂层时,必须考虑两个因素:反射率和耐久性。例如,如果有足够的光线,并且积分球将在可能导致积分球收集污垢或灰尘的环境中使用,则耐久性和可清洗的涂层是您的理想选择。积分球与材料科学结合,可以研究球状材料的力学性能,如篮球、高尔夫球等。VIS-NIR光谱积分球量子效率
积分球还可以用于光源的校准,通过将光源放置在球内,可以消除光源的方向性。真空Helios标准光源供应商
内置光源积分球的被测光源安装在积分球内部,于探测端球壁位置开一个窗口用来连接探测装置,光源与探测窗口之间有一块隔光板用来放置光源发出光直接照射在探测端口,光在积分球内壁进行充分的漫反射后,在内壁行程均匀照度,后照射到光电探测端口,进而得出光束的光学性质。积分球的进光口和探测端口分别各开一个窗口,积分球内部同样放置遮光板放置光束直接照射探测端口,光束从进光口进入积分球,经过充分的漫反射后行程均匀照度,后从积分球探测端口进行光学性质测量。真空Helios标准光源供应商