高照度标定方法的研究

    0　引言

    照度计是一种重要的精密测量仪器,广泛应用于电光源,电影电视、照明工程、交通运输等部门。目前国内生产的照度计高量程档已达到106lx,而国内计量检测机构对各种类型照度计的日常检测范围一般只能达到1～2000lm,照度计的高照度测量档只能依据光电接收器本身的线性及换档系数,在定标曲线的基础上直接线性外推。因此,急需对高照度范围的标定方法进行研究。

    1　标定方法

    高照度标定的传统方法是采用叠加法。根据照度叠加原理,分别利用两个光源,即发光强度标准灯安装在主光路,产生照度标准值,并用安装在辅助光路上的带反光镜的溴钨灯产生高照度。此法必须在两根光轨上才能实现,标定时间较长,实验难度大。

    为解决上述问题,我们采用替代法,用高色温溴钨灯直接标定照度计,在一根长光轨上即可完成对照度计高照度档的检测工作,实验简便易行。具体标定方法如下:

    (1)先用2856K发光强度标准灯标定待测照度计

    固定标准灯与待测照度计探头之间距离l₁,点燃标准灯,标准灯光强为I_s,待测照度计上产生的照度值为E₀。

    (2)再用该待测照度计测3200K溴钨灯,调整溴钨灯与探头之间距离,令照度值与前相同,记下此距离l₂。此时溴钨灯的发光强度I_B为:

    I_B=K·E₀·l²2          (2)

式中,l₂为待测照度计探头到溴钨灯之间距离,K为色修正系数。

式中,E₃₂₀₀(λ)为3200K溴钨灯的相对光谱功率分布;E₂₈₅₆(λ)为2856K溴钨灯的相对光谱功率分布;V(λ)为光谱光视效率;S(λ)为带有V(λ)滤光器的接收器的相对光谱灵敏度。把(1)式代入(2)式,得:

    (3)最后用3200K溴钨灯标定待测照度计

    再由3200K光源转换成由2856K光源标定待测照度计的照度值E₂

    E₂=K′·E₁

式中,K′亦为色修正系数

    由上式看出,经过转换,消除了色修正系数的影响因素,相当于用2856K标准灯标定待测照度计。

    2　实验装置

    2.1　溴钨灯

    我们选用200V,2000W溴钨灯作为高照度标定的光源,此灯灯丝由几段螺旋状钨丝排列成一个均匀发光面,玻壳为硬制玻璃,色温在3200K左右,其光谱分布是连续光谱。

    我们对220V,2000W溴钨灯使用交流稳压电源供电,交流稳压电源精度为±0.2%,电压表级别为0.2级,供电线路如图1所示。

    对此种溴钨灯我们进行了老化和短期稳定性实验。由于用交流稳压电源供电,电压波动大,所以采用间接测灯的光照度值的方法测量稳定性,挑选稳定性好的灯进行实验。