|
|
|
|
Измерение энергетических и световых величин
|
|
 Дополнительная информация
Для описания физических характеристик света используются энергетические величины. Так как физическое воздействие электромагнитного излучения зависит от длины волны, то для исчерпывающего описания необходимы данные о полном распределении энергии в спектральном диапазоне от 320 до 780 нм. Цель физического описания заключается в определении величины энергии излучения, падающую на каждую точку поверхности, в определенном спектральном диапазоне в единицу времени. Энергия, испускаемая источником излучения за единицу времени, называется потоком излучения (англ.: “ radiant flux“) и обозначается буквой Ф. Поток излучения, величина энергии, переносимая излучением в единицу времени, измеряется в Ваттах (Вт) и по аналогии с механической мощностью называется также мощностью излучения (англ.: “radiation power“). Только электромагнитные излучения с длиной волны 320 – 780 нм вызывают зрительные ощущения. Однако не все излучения в этом диапазоне обладают одинаковым воздействием. Помимо цветовых оттенков, обусловленных длиной волны излучения, источники света разных длин волн вызывают различные зрительные ощущения яркости. Фотометрия это раздел оптики, учитывающий эти визуальные характеристики излучения. Понятие «яркости» определяется как фотометрический аналог «энергетической яркости». Такие фотометрические величины как сила света, световой поток и освещенность могут быть также использованы по аналогии с энергетическими величинами.
| Энергетические величины | Обозначение | Единица измерения |
| поток излучения | Φ e | W |
| энергетическая сила света | Ie | W/sr |
| энергетическая освещенность | Ee | W/m² |
| энергетическая яркость | Le | W/m² sr |
| Photometrie | | |
| световой поток | ΦV | Lm |
| сила света | IV | lm/sr = cd |
| освещенность | EV | Lm/m² = lx |
| яркость | LV | Cd/m² |
Основные энергетические и фотометрические величины
Таким образом фотометрию можно также обозначить как метод измерения видимого света с учетом человеческого зрения и восприятия, при этом энергетические данные (т.е. только физические значения) рассчитываются с помощью кривой эффективности, приведенной ниже, и интегрируется по всему видимому диапазону.
Кривая спектральной световой эффективности
Установка для измерения излучения
Спектральные измерения могут проводиться на различных измерительных установках и в разнообразных диапазонах длин волн. Кроме прокалиброванного спектрометра, основной части установки, используются также оптоволокно, коллектор света или шаровой фотометр. Спектрометр, например наша модель getSpec-2048, калибрируется с помощью эталонного образца источника света и может быть теперь использован для абсолютных измерений в спектральных диапазонах от УФ до ИК. При этом оптоволокно и коллектор света должны оставаться подсоединенными ко входу спектрометра, чтобы не нарушить калибровку всей системы. GetSpec.com предлагает также эталонные образцы света для проведения калибровки спектрометров на месте (getLight-HAL-CAL для видимого/ближнего ИК диапазона или getLight-DHS-CAL для диапазона от УФ до ИК). Калибрирования могут быть произведены с помощью входящего в комплект поставки программного обеспечения getSoftIRRAD.
Установка для абсолютных измерений излучения |
| | Ультрафиолетовый и видимый диапазон | Видимый и ближний ИК диапазон |
| Спектрометр | getSpec- 2048 |
| решетка UC (200-400 нм), УФ, щель 50 мкм | решетка VA (360-1100 нм), щель 50 мкм,
OSC-350-1100 |
| решетка UA (200-1100 нм), щель 50 мкм,OSC-200-1100 |
| Программное обеспечение | GetSoft Full и GetSoft IRRAD |
| Заводская калибровка | IRRAD-CAL-UV (200-400 нм) | IRRAD-CAL-VIS (360-1100 нм) |
| IRRAD-CAL-UV/VIS (200-400 нм) |
| Источник света (опционально) | GetLight-DHS-CAL дейтериево-галогеновый эталонный источник света с CC-UV/VIS | GetLight-HAL-CAL галогеновый источник света с CC-UV/VIS |
| Волоконная оптика | 1 FC-UV200-2 волокно
200 мкм UV/VIS,
2м, SMA |
| Aксессуары | CC-UV/VIS коллектор света или шаровой фотометр getSphere-IRRAD-CAL |
Программное обеспечение Irradiance – getSoftIRRAD
Наше программное обеспечение getSoftIRRAD позволяет рассчитать энергетические и фотометрические величины в зависимости от измеренного спектрального распределения.
Цвет определяется значениями координат х, у и z. Эти координаты отображают диапазон длин волн 380-780 нм с интервалом в 1 нм. Измерения и вывод показателей (также как и координат u, v и температуры цвета) происходит в режиме реального времени. Особенностью программного обеспечения getSoftIRRAD является вывод Х - Y диаграммы с такими параметрами как доминирующая длина волны, чистота цвета или центральная длина волны, которые особенно важны для анализа светоизлучающего диода (LED).
Пример окна интерфейса программного обеспечения
Результаты измерения можно выводить на экран и сохранять в двух видах:
в главном окне показываются данные спектрального излучения в мкВт/см2/нм для всего спектрального диапазона (см. верхнюю часть рисунка). Помимо этого другие энергетические показатели - мкВт/см2, мкДж/см2, мкВт, мкДж - или фотометрические данные – люкс или люмен, световые координаты Х, Y, Z, x, y, z, u, v и температура цвета могут быть выведены в другом окне. |
Коллектор света
Коллектор света или диффузор СС-3 используется главным образом в измерениях излучения и в светоизмерительной технике. Показатели приема падающего излучения приближаются к распределению Ламберта в результате рассеяния на материале диффузора. Коллектор для диапазона длин волн 200-1100 нм изготовляется из тефлона. Диффузор укреплен в черном анодированном алюминиевом корпусе с SMA разъемом. Коллектор соединяется непосредственно с оптоволокном с помощью SMA разъема. | | |
| | |
Шаровой фотометр – getSphere-IRRAD
Шаровые фотометры могут быть использованы и в светоизмерительной технике. Шаровой фотометр представляет собой полый шар с внутренней поверхностью, покрытой рассеивающей и неизбирательной краской. Засчет многократного переотражения входящего света внутри шара, он функционирует или как излучатель, или как детектор с характеристиками излучения согласно закону Ламберта. Схема getSphere-IRRAD показана на рисунке. GetSphere-IRRAD был разработан для анализа лазеров, LED, галогеновых источников света. В комплект поставки может быть включен специальный адаптер для воспроизводимой фиксации и позиционирования LED (3, 5 и 8 мм). | |  |
| | |
Эталонный источник света – getLight-HAL-CAL
GetLight-HAL-CAL представляет собой откалиброванный согласно NIST вольфрам-галогеновый источник света в диапазоне длин волн 360 – 1000 нм. Источник света подходит для калибровки спектрометров, спектрорадиометров и других оптических систем, используемых для абсолютных измерений интенсивности. В комплект поставки источника света входит коллектор света. Подсоединение к оптоволокну производится с помощью SMA разъема. Лампа охлаждается вентилятором, в результате чего достигается высокая стабильность выходной мощности. GetLight-HAL-CAL не предназначен для использования в качестве источника света при пропускательных и отражательных измерениях.Источник света требует отдельного блока питания от сети, который можно приобрести дополнительно. | | |
Абсолютные измерения оптического излучения с помощью getLight-HAL-CAL
Краткое руководство по эксплуатации
1. Запустите программное обеспечение и нажмите на кнопку «Start» в главном окне.
2. Подсоедините оптоволоконный кабель в соответствующий входной порт (Input Port) спектрометра.
3. Выбрав в меню опцию «Application/Absolute Irradiance», запустите программное обеспечение «Absolute Irradiance Application».
4. Далее нажмите на кнопку «Perform Intensity Calibration».
Выберите канал спектрометра, предназначенный для калибровки, и калибровочную лампу и введите диаметр сердечника оптоволокна/коллектора света или входного отверстия шарового фотометра. Для коллектора света введите диаметр 3900 мкм.
5. Включите эталонный источник света: getLight-HAL-CAL. Если в конце оптоволокна находится коллектора света, то оптоволоконный кабель можно подключить напрямую к источнику света. В комплект поставки getLight-HAL-CAL входит интегрированный коллектор света. Таким образом Вы можете напрямую соединить оптоволокно с коллектором света. Если же оптоволоконный кабель напрямую соединен с шаровым фотометром, то выходной конец оптоволокна нужно расположить точно напротив входного отверстия фотометра.
6. Калибровочную лампу необходимо включить минимум за 15 минут до проведения калибровки. Нажмите на кнопку «Start Intensity Calibration». Установите время интегрирования таким образом, чтобы при контроле эталонного источника света максимальный показатель по всему спектральному диапазону составлял порядка 1400 единиц. Оптимальное время интегрирования можно также рассчитать с помощью программного обеспечения getSoft, нажав на кнопку «АС».
7. Настройте сглаживающий параметр(Smoothing Parameter) таким образом, чтобы получить оптимальное сглаживание для данного интерфейса оптоволокно – щель.
8. При оптимальном эталонном сигнале нажмите белую кнопку «Save Reference». Эталонный спектр будет представлен в виде одной белой линии. Затем отключите калибровочную лампу. Когда спектр станет плоским, нажмите на черную кнопку, чтобы сохранить спектр без эталонного источника света. Этот спектр излучения будет представлен черной линией.
9. Нажмите кнопку «Save Intensity Calibration». На экране появится окно диалога с актуальными настройками проведенного калибрования яркости. Если калибровка была проведена с помощью диффузора, то данные калибрования яркости будут сохранены в файле формата ASCII с расширением *.dfr. При калибровке с помощью оптоволокна файл будет с расширением *.fbr. Ввести имя файла можно с помощью опции «Save As».
10. В таблицу ТАВ можно ввести установки системы, а также параметры цвета, излучения, амплитуды или фотометрические параметры. По окончании нажмите ОК.
11. Экспериментальные измерения выходных параметров: в случае необходимости нужно изменить время интегрирования так, чтобы максимальное значение Scope Mode достигало порядка 1400A/D единиц. Затем перекрыть оптический путь в спектрометр и сохранить спектр излучения без источника света. Для того, чтобы еще раз увидеть интенсивность измерения, нажмите в меню настроек «TAB Measurement».
12. Выбрав опцию «Load Intensity Calibration», можно загрузить проведенную калибровку при последующих экспериментах. После загрузки данных калибровки необходимо снять и сохранить спектр излучения без эталонного образца, прежде чем переключаться в режим Irradiance.
|
Установки системы при измерении энергетических и световых величин
В приведенной ниже таблице представлены параметры излучения, которые могли бы быть измерены с помощью программного обеспечения getSoft. Обратите, пожалуйста, внимание, что спектральный диапазон определяяется областью длин волн интегрирования параметра. В первой колонке (конфигурация системы) «в шаре» обозначает, что измерения проводятся с источником света в шаровом фотометре, «вне шара или кс» обозначает, что измерения проводятся на определенном удалении от фотометра или с помощью коллектора света. |
| Конфигурация системы | Параметр | Величина | Описание |
| В шаре | Поток излучения
(испускаемая мощность) | мкВт | Полная световая мощность, испускаемая источником |
| В шаре | Испускаемая энергия | мкДж | Полная световая энергия, которая рассчитывается путем умножения мощности на время интегрирования |
| Вне шара или кс | Поток излучения
(испускаемая мощность) | мкВт | Суммарная световая мощность, которая рассчитывается путем умножения мощности на время интегрирования |
| Вне шара или кс | Испускаемая энергия | мкДж | Полная световая энергия, которая рассчитывается путем умножения мощности на время интегрирования |
| Вне шара или кс | Интенсивность излучения | мкВт/ср | Световая мощность в единицу телесного угла, которая рассчитывается путем умножения излучения на расстояние между точечными источниками излучения и квадрата поверхности диффузора |
| Вне шара или кс | Поглощаемая мощность | мкВт | Мощность, принимаемая поверхностью диффузора |
|
|
последнее изменение 08/14/2007 09:50 AM
Copyright (c) getAMO 2024
|
|
|
|