空间光谱辐射测量方法以及空间光谱辐射测量系统

摘要

本发明公开了一种空间光谱辐射测量方法以及空间光谱辐射测量系统，属于光学辐射测量领域，该方法包括被测光源、采光面罩、光导、光导汇总屏和平面光谱信息测量设备，其中：被测光源安装在采光面罩内部，在采光面罩上设置合适数量的空间坐标位置明确的采光点；在每一个采光点上安装一个光导输入端，光导输入端正对被测光源；在光导汇总屏上按照确定的排列顺序安装光导输出端，被测光源发出的向空间各方向上发散的光线通过光导传导，在光导汇总屏上集中输出；所述平面光谱信息测量设备设置在所述光导汇总屏的正面，采集光导汇总屏上每一条光导输出的光谱辐射信息。本发明实现了对光源的空间光谱信息的一次性快速采集，采集效率高，测量稳定性好。

权利要求

1.一种空间光谱辐射测量方法，包括被测光源、采光面罩、光导、光导汇总屏和平面光谱信息测量设备，其特征在于：被测光源安装在采光面罩内部，根据被测光源的不同测量需求，设置不同尺寸的采光面罩以及在采光面罩上设置合适数量的空间坐标位置明确的采光点；

在每一个采光点上安装一个光导输入端，光导输入端正对被测光源，采集被测光源发出的光线；

在光导汇总屏上按照确定的排列顺序安装光导输出端，被测光源发出的向空间各方向上发散的光线通过光导传导，在光导汇总屏上集中输出；

所述平面光谱信息测量设备设置在所述光导汇总屏的正面，采集光导汇总屏上每一条光导输出的光谱辐射信息，平面光谱信息测量设备依据每条光导输入端的空间坐标位置信息、光导输出端的排列位置信息以及每条光导输出的光谱辐射信息，计算得到被测光源空间各角度的辐射光谱数据；

其中：所述被测光源为点光源，所述采光面罩为球形采光面罩；各个采光点按照一系列圆环的排列方式设置在球形采光面罩上，所述一系列圆环垂直于点光源中心轴；光导输出端在光导汇总屏上按照与所述一系列圆环对应的同心圆进行设置；

或者，所述被测光源为线光源，所述采光面罩为柱形采光面罩；各个采光点按照一系列圆环的排列方式设置在柱形采光面罩上，所述一系列圆环垂直于采光面罩中心轴；光导输出端在光导汇总屏上按照与柱形采光面罩展开面相对应的矩形面分布。

2.根据权利要求1所述的空间光谱辐射测量方法，其特征在于，所述点光源安装在球形采光面罩的球心点上，根据点光源的不同测量需求，设置不同半径的球形采光面罩以及在球形采光面罩上设置合适数量的球面坐标位置明确的采光点。

3.根据权利要求1所述的空间光谱辐射测量方法，其特征在于，所述线光源安装在柱形采光面罩的中心轴上，根据线光源的不同测量需求，设置不同轴半径的柱形采光面罩以及在柱形采光面罩上设置合适数量的柱面坐标位置明确的采光点。

4.一种空间光谱辐射测量系统，其特征在于，包括被测光源、采光面罩、若干光导、光导汇总屏、平面光谱信息测量设备，被测光源安装在采光面罩内部，光导输入端按照确定的空间坐标位置安装在采光面罩上，光导输入端正对被测光源，采集被测光源发出的光线，光导输出端按照确定的排列顺序安装在光导汇总屏上，被测光源发出的向空间各方向上发散的光线通过光导传导，在光导汇总屏上集中输出，平面光谱信息测量设备设置在所述光导汇总屏的正面，采集光导汇总屏上每一条光导输出的光谱辐射信息；

所述被测光源为点光源，所述采光面罩为球形采光面罩；各个采光点按照一系列圆环的排列方式设置在球形采光面罩上，所述一系列圆环垂直于点光源中心轴；光导输出端在光导汇总屏上按照与所述一系列圆环对应的同心圆进行设置；

或者，所述被测光源为线光源，所述采光面罩为柱形采光面罩；各个采光点按照一系列圆环的排列方式设置在柱形采光面罩上，所述一系列圆环垂直于采光面罩中心轴；光导输出端在光导汇总屏上按照与柱形采光面罩展开面相对应的矩形面分布。

说明书

空间光谱辐射测量方法以及空间光谱辐射测量系统

技术领域

[0001] 本发明涉及光学辐射测量领域，特别是指一种空间光谱辐射测量方法以及空间光谱辐射测量系统。

背景技术

[0002] 作为灯具或光源的重要参数，其空间各方向的光强分布、色度分布、亮度分布和总光通量等光学特性的精确测量尤其重要。分布式光度计是光学灯具特性测量的专用仪器，分布光度计的测量原理主要是照度距离平方反比定律，要求被测对象与光学探测器之间的距离足够长；此外，若要实现灯具或光源空间光强分布等参数的精确测量，必须使被测对象保持固定的燃点姿态，因此对分布光度计的稳定性要求极高。传统的分布光度计种类多样，其中测量精确度较高的分布式光度计有反射镜式分布光度计、同步反射分布光度计、转镜式分布光度计等。

[0003] 现有的分布式光度计测量方法是光源安装在空间固定的位置，光探测器安装在可在空间转动的机械臂上，在与光源保持一定距离的空间内环绕光源进行间隔式圆周运动，在间隔式圆周运动的过程中，在机械装置的控制下进行间隔式光谱信息采样，光探测器在空间每转过一定角度，就在该确定的角度位置停顿一定时间进行测量光谱信息，以此类推，直至完成整个空间待测范围的不同空间位置点的光谱信息测量。这种测量方法需要光探测器设备多次启动和停止，机械上很难对启动和停止时的位置进行精确定位，因此，测量角度准确度低，并且长期重复性很难保证，并且该测量方法在测量过程中耗时很长，特别是在测量角度间隔较小的时候，测量频次更多，测量时间更长。该种测量方式不能满足需要进行大量多频次次试验的快速光谱测量。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种空间光谱辐射测量方法以及空间光谱辐射测量系统，本发明实现了对光源的空间光谱信息的一次性快速采集，采集效率高，测量稳定性好。

[0005] 本发明提供技术方案如下：

[0006] 一种空间光谱辐射测量方法，包括被测光源、采光面罩、光导、光导汇总屏和平面光谱信息测量设备，其中：

[0007] 被测光源安装在采光面罩内部，根据被测光源的不同测量需求，设置不同尺寸的采光面罩以及在采光面罩上设置合适数量的空间坐标位置明确的采光点；

[0008] 在每一个采光点上安装一个光导输入端，光导输入端正对被测光源，采集被测光源发出的光线；

[0009] 在光导汇总屏上按照确定的排列顺序安装光导输出端，被测光源发出的向空间各方向上发散的光线通过光导传导，在光导汇总屏上集中输出；

[0010] 所述平面光谱信息测量设备设置在所述光导汇总屏的正面，采集光导汇总屏上每一条光导输出的光谱辐射信息，平面光谱信息测量设备依据每条光导输入端的空间坐标位置信息、光导输出端的排列位置信息以及每条光导输出的光谱辐射信息，计算得到被测光源空间各角度的辐射光谱数据。

[0011] 进一步的，所述被测光源为点光源，所述采光面罩为球形采光面罩，所述点光源安装在球形采光面罩的球心点上，根据点光源的不同测量需求，设置不同半径的球形采光面罩以及在球形采光面罩上设置合适数量的球面坐标位置明确的采光点。

[0012] 进一步的，各个采光点按照一系列圆环的排列方式设置在球形采光面罩上，所述一系列圆环垂直于点光源中心轴。

[0013] 进一步的，光导输出端在光导汇总屏上按照与所述一系列圆环对应的同心圆进行设置。

[0014] 进一步的，所述被测光源为线光源，所述采光面罩为柱形采光面罩，所述线光源安装在柱形采光面罩的中心轴上，根据线光源的不同测量需求，设置不同轴半径的柱形采光面罩以及在柱形采光面罩上设置合适数量的柱面坐标位置明确的采光点。

[0015] 进一步的，各个采光点按照一系列圆环的排列方式设置在柱形采光面罩上，所述一系列圆环垂直于采光面罩中心轴。

[0016] 进一步的，光导输出端在光导汇总屏上按照与柱形采光面罩展开面相对应的矩形面分布。

[0017] 一种空间光谱辐射测量系统，包括被测光源、采光面罩、若干光导、光导汇总屏、平面光谱信息测量设备，被测光源安装在采光面罩内部，光导输入端按照确定的空间坐标位置安装在采光面罩上，光导输入端正对被测光源，采集被测光源发出的光线，光导输出端按照确定的排列顺序安装在光导汇总屏上，被测光源发出的向空间各方向上发散的光线通过光导传导，在光导汇总屏上集中输出，平面光谱信息测量设备设置在所述光导汇总屏的正面，采集光导汇总屏上每一条光导输出的光谱辐射信息。

[0018] 进一步的，所述被测光源为点光源，所述采光面罩为球形采光面罩。

[0019] 进一步的，所述被测光源为线光源，所述采光面罩为柱形采光面罩。

[0020] 本发明具有以下有益效果：

[0021] 本发明根据被测光源的不同测量需求，设置具有确定空间位置的采光面罩，在采光面罩上的确定位置安装光导输入端，对光源的光谱信息进行采集，由于采光面罩相对被测光源的空间位置保持确定，采光面罩上每一个采光点的空间位置相对被测光源的空间位置明确，并且采光点在采光面罩上的设置密度，可以根据被测光源的测量需要灵活设置，保证了被测光源空间光谱采集的空间位置准确度。

[0022] 采光面罩上各个光谱采集点处的被测光源光谱通过光导输入端进入光导，然后通过光导输出端输出光谱信息，光导输出端输出光谱信息被平面光谱信息测量设备采集。由于光导输出端照确定的排列顺序安装在光导汇总屏上，平面光谱采集设备可以一次性采集光导汇总屏上的全部光谱信息，由于光导输出端的平面位置信息和光导输入端的空间位置信息是精确确定的并且是一一对应关系，平面光谱采集设备在采集光导输出端光谱信息的同时，一并记录光导输出端的平面位置信息、光导输入端的空间位置信息，平面光谱采集设备根据上述信息，可精确、快速计算出被测光源的空间光谱分布数据。

附图说明

[0023] 图1为本发明的空间光谱辐射测量方法(系统)原理图；

[0024] 图2为球形采光面罩的俯视图；

[0025] 图3球形采光面罩对应的光导汇总屏的示意图；

[0026] 图4为光导汇总屏上一组同心圆的示意图；

[0027] 图5为光导汇总屏上另一组同心圆的示意图；

[0028] 图6为柱形采光面罩的示意图；

[0029] 图7为柱形采光面罩对应的光导汇总屏的示意图。

具体实施方式

[0030] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

[0031] 本发明提供一种空间光谱辐射测量方法，如图1-2所示，包括被测光源1、采光面罩2、光导3、光导汇总屏4和平面光谱信息测量设备5，其中：

[0032] 被测光源1安装在采光面罩2内部，根据被测光源1的不同测量需求，设置不同尺寸的采光面罩2以及在采光面罩2上选择合适数量的坐标位置明确的采光点6，本发明的采光面罩2的形状和大小可以根据实际测量需要进行设定，包括但不限于球面，柱面以及不规则曲面等。

[0033] 在每一个采光点6上安装一个光导输入端7，光导输入端7正对被测光源1，采集被测光源1发出的光线；在光导汇总屏4上按照确定的排列顺序安装光导输出端8，被测光源1发出的向空间各方向上发散的光线通过光导3传导，在光导汇总屏4上集中输出。

[0034] 平面光谱信息测量设备5设置在光导汇总屏4的正面，采集光导汇总屏4上每一条光导3输出的光谱辐射信息，平面光谱信息测量设备5依据每条光导输入端7的空间坐标位置信息、光导输出端8的排列位置信息以及每条光导输出的光谱辐射信息，计算得到被测光源1空间各角度的辐射光谱数据。

[0035] 本发明根据被测光源的不同测量需求，设置具有确定空间位置的采光面罩，在采光面罩上的确定位置安装光导输入端，对光源的光谱信息进行采集，由于采光面罩相对被测光源的空间位置保持确定，采光面罩上每一个采光点的空间位置相对被测光源的空间位置明确，并且采光点在采光面罩上的设置密度，可以根据被测光源的测量需要灵活设置，保证了被测光源空间光谱采集的空间位置准确度。

[0036] 采光面罩上各个光谱采集点处的被测光源光谱通过光导输入端进入光导，然后通过光导输出端输出光谱信息，光导输出端输出光谱信息被平面光谱信息测量设备采集。由于光导输出端照确定的排列顺序安装在光导汇总屏上，平面光谱采集设备可以一次性采集光导汇总屏上的全部光谱信息，由于光导输出端的平面位置信息和光导输入端的空间位置信息是精确确定的并且是一一对应关系，平面光谱采集设备在采集光导输出端光谱信息的同时，一并记录光导输出端的平面位置信息、光导输入端的空间位置信息，平面光谱采集设备根据上述信息，可精确、快速计算出被测光源的空间光谱分布数据。

[0037] 当被测光源1为点光源时，采光面罩2优选为球形采光面罩，如图1-2所示，点光源1优选安装在球形采光面罩2的球心点上，根据点光源1的不同测量需求，设置不同半径的球形采光面罩2以及在球形采光面罩上设置合适数量的球面坐标位置明确的采光点6。

[0038] 点光源的中心轴14是点光源光线辐射最集中的方向形成的中心轴线，也是点光源的对称分布轴，点光源的中心轴与球形采光面罩交汇点为球形采光面罩采光极点9，球形采光面罩采光极点9坐标位置与光导汇总屏坐标中心点10或顺序排列方式的起点坐标位置对应。

[0039] 为使得采光点的分布更加均匀，依据球形采光面罩采光极点9为中心，各个采光点6按照一系列圆环11的排列方式设置在球形采光面罩2上，每个圆环11上包括若干采光点6，位于同一圆环11上的采光点6间隔均匀，一系列圆11环垂直于点光源中心轴14。本发明的圆环并不是实际存在的圆环线，而是各个采光点排列成的形状，附图中的圆环线只是辅助理解的线条，并不实际存在。

[0040] 为方便定位前述的一系列圆环11，以球坐标的天顶角θ(图1中标号12的为天顶角θ)对一系列圆环11进行度量，球形采光面罩采光极点9即为天顶角0°(采光极点也认为是一个圆环，其半径为0)；其他圆环可以为任意天顶角角度，下面给出一个具体实施例：天顶角10°-180°，每隔10°一个圆环，天顶角180°即为下极点。

[0041] 根据被测光线的实际测量需要以及采光面罩的体积大小，在不同天顶角的圆环上设置不同数量的采光点，例如5个、50个、100个等。下面给出一个具体实施例：

[0042] 天顶角0°-180°(间隔10°)的圆环上的采光点数目依次为1、6、12、18、23、28、31、34、35、36、35、34、31、28、23、18、12、6、1个。

[0043] 为了使得光导输出端在光导汇总屏上直观均匀分布，如图3-5所示，光导输出端8在光导汇总屏4上按照与前述的一系列圆环11对应的同心圆13进行设置。本发明的同心圆并不实际存在，而是各个采光点排列成的形状，附图中的同心圆只是辅助理解的线条，并不实际存在。如图4、5所示，图4的同心圆从内到外对应的是天顶角0°到天顶角90°的圆环，图5同心圆从外到内对应的是天顶角100°到天顶角170°的圆环。

[0044] 当被测光源1为线光源时，采光面罩2优选为柱形采光面罩，如图6所示，线光源优选安装在柱形采光面罩的中心轴上，根据线光源的不同测量需求，设置不同轴半径以及长度的柱形采光面罩以及在柱形采光面罩上设置合适数量的柱面坐标位置明确的采光点6。

[0045] 例如，各个采光点按照一系列圆环11的排列方式设置在柱形采光面罩上，各个圆环11之间距离相等或不等，优选每个圆环11上的采光点6数量相同，位于同一圆环11上的采光点6间隔均匀，一系列圆环11垂直于采光面罩2中心轴。各个采光点的空间位置相对于线光源位置确定、坐标明确。

[0046] 为了使得光导输出端在光导汇总屏上直观均匀分布，光导输出端在光导汇总屏4上按照与柱形采光面罩展开面相对应的矩形面分布，如图7所示。

[0047] 另一方面，本发明提供一种空间光谱辐射测量系统，如图1所示，包括被测光源1、采光面罩2、若干光导3、光导汇总屏4、平面光谱信息测量设备5，被测光源1安装在采光面罩2内部，光导输入端7按照确定的空间坐标位置安装在采光面罩2上，光导输入端7正对被测光源1，采集被测光源1发出的光线，光导输出端8按照确定的排列顺序安装在光导汇总屏4上，被测光源1发出的向空间各方向上发散的光线通过光导3传导，在光导汇总屏4上集中输出，平面光谱信息测量设备5设置在光导汇总屏4的正面，采集光导汇总屏4上每一条光导3输出的光谱辐射信息。

[0048] 本发明的空间光谱辐射测量系统按照前述的空间光谱辐射测量方法测量光源的空间光谱分布数据。实现了对光源的空间光谱信息的一次性快速采集，采集效率高，测量稳定性好。

[0049] 当被测光源为点光源时，采光面罩为球形采光面罩，当被测光源为线光源时，采光面罩为柱形采光面罩。本发明中，球形面罩并不是单指全球形，也可以是球形的一部分，如半球形等。

[0050] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。