计算机辅助光通量测量

　　1 积分球测量系统的基本原理与应用现状

　　在科学技术研究和各种灯具的生产、使用过程中,经常要测量光源的光通量.积分球测量系统由于使用方便且精度较高而被广泛采用.该系统的基本工作原理如下.积分球为一金属制造的空心球体,内壁均匀地喷涂了中性漫反射材料.当光源被置于密封的积分球内部时(如图1所示),光线经过多次漫反射,使球内壁各点可以获得相同的照度.该照度可以用下式表示:

式中 R—积分球半径

　　ρ—球内壁反射比

　　或 E=K.5

　　其中,

　　即,照度与光能量成比例.采用照度计或光度计(其传感器装在球壁上开的孔中)可以测量出上述照度值,进而可求出光通量值Φ.

　　通常,人们是采用代替法(或称比较法)来获得被测灯的光通量值[1],而不是直接按上述公式求出.所谓代替法是先测量标准灯(经过标定,光通量已知),此过程称为系统整定;然后根据系统整定所获得的系统信息,再测量被测灯.代替法中又分为直读法和比例法(或称间接法).所谓直读法,是先将标准灯安装在积分球中,加载至标定电压(或电流，然后调整光度计的示值,使其与标准灯的光通量标定值相等;再将被测灯安装在积分球中,加载至标称电压(或电流),则光度计的示值即为被测灯的光通量值.

　　在有些情况下,可能无法将光度计的示值调整到标准灯的标定值上.或者,为减小测量误差,需要使用几只标准灯来进行系统整定,此时应采用比例法.

　　所谓比例法,也是要先测量标准灯,但并不需要将光度计的示值调整为标准灯的标定值,而是要记录下光度计的示值a1,然后测量被测灯,再记录下光度计的示值a2,则被测灯的光通量值

式中 Φ₁,Φ₂—标准灯和被测灯的标定通量值以往,测量系统的构成一般是采用简单组合的方法,即用积分球、光度计、单独的高精度的电压表及电流表等简单地搭建出一个测量系统.测量数据的读取、处理、记录和查阅等均由人工完成.这样的系统虽然构成简单,容易实现,但结构较为散乱,操作人员工作强度较大,效率低下.高精度的电压表、电流表在结构上有许多相同之处,简单的组合显然造成了浪费.

　　2 计算机辅助光通量测量系统的设计

　　随着计算机技术的发展,利用其强大的运算与存储能力来完成测量过程中大量繁琐的工作已成现实.计算机辅助测量系统不仅具有极高的处理速度与可靠性,而且还具有/智能化0的特点,如自动调零、量程的自动切换、误差的自动补偿等等.另外,系统的集成度、性能价格比等也都大大提高.

　　2.1 设计方案