專利名稱：測量半球空間光輻射的色覺傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光的色溫測量，特別涉及一種測量半球空間光輻射的色覺傳感器。
天空光環(huán)境信息，如亮度分布、色度量變化、輻射的光譜組成等，對于建筑照明設(shè)計、視覺效應(yīng)、太陽能利用、節(jié)能效果、天文觀測、航空航天等具有重要意義。
國際照明委員會CIE TC-307推薦供測量天空光環(huán)境信息時采用的測試點分布方案，推薦測點共151個，對于每一個測試點的方位角和俯仰角作了規(guī)定。測量半球空間光輻射的匹配成與國際照明委員會CIE1931XYZ光譜三刺激值曲線相吻合的色覺傳感器是天空光環(huán)境信息測試儀的關(guān)鍵部件，德國PRC光測公司推出一種天空光環(huán)境信息測試儀，測試點分布符合國際照明委員會推薦的方案，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中顯示其色覺傳感器包含鏡筒殼體A，望遠(yuǎn)物鏡B，反射鏡C，布置在一個轉(zhuǎn)盤上的濾光片X、Y、Z，硅光電池E，構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的望遠(yuǎn)物鏡B和反射鏡C布置在鏡筒殼體A上，接收光能并轉(zhuǎn)換光電信號輸出的色覺探測器由布置在一個轉(zhuǎn)盤上的濾光片X、Y、Z和硅光電池E組成，該轉(zhuǎn)盤由步進(jìn)馬達(dá)M3帶動旋轉(zhuǎn)。作為測試儀器，光學(xué)系統(tǒng)獲天空光輻射時所處的方位角和俯仰角分別由步進(jìn)馬達(dá)M1和M2控制，步進(jìn)馬達(dá)M1、M2、M3的運(yùn)行均由電子計算機(jī)控制，按預(yù)先設(shè)定的方案作間歇轉(zhuǎn)動，使儀器對半球天空的151個點作逐點掃描，硅光電池E輸出的電信號送計算機(jī)作數(shù)據(jù)處理，從而獲得三維空間的亮度分布和色度分布數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有的測量半球空間光輻射的色覺傳感器存在以下缺陷
1，光經(jīng)過反射鏡C后到達(dá)濾光片，而采用反射鏡必然產(chǎn)生偏振，由此帶來測量誤差；2，將濾光片X、Y、Z布置在一個轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤由步進(jìn)馬達(dá)M3帶動作間歇轉(zhuǎn)動，采用設(shè)有轉(zhuǎn)盤和步進(jìn)馬達(dá)M3的色覺傳感器，會給儀器的調(diào)試及有效控制增加難度；3，光學(xué)系統(tǒng)探測的俯仰角的控制由步進(jìn)馬達(dá)M2通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，亦不利于儀器結(jié)構(gòu)的簡化。
本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的測量半球空間光輻射的色覺傳感器，光學(xué)系統(tǒng)由望遠(yuǎn)物鏡、積分鏡、導(dǎo)光纖維束構(gòu)成，導(dǎo)光纖維束的尾部分成為三個直徑不同的纖維分束，導(dǎo)光纖維束上端面、望遠(yuǎn)物鏡、積分鏡同軸布置。本色覺傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)動部件少，不產(chǎn)生偏振，使用方便。
實現(xiàn)本實用新型目的采用的技術(shù)措施是設(shè)有積分鏡和尾部分為三束的導(dǎo)光纖維束，積分鏡位于望遠(yuǎn)物鏡的像平面，使光導(dǎo)纖維束受光面上光能均勻分布，三個纖維分束的直徑依據(jù)硅光電池與濾光片匹配精度確定。
圖1為現(xiàn)有的天空光環(huán)境信息測試儀及其配備的測量半球天空光輻射的色覺傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型的色覺傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為與本色覺傳感器相配套的儀器其傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為實施例實測的天空亮度、色溫度分布圖。
以下結(jié)合
，詳細(xì)敘述本實用新型的具體內(nèi)容。
如圖2所示，本實用新型的測量半球天空光輻射的色覺傳感器，包括筒殼體A，光學(xué)系統(tǒng)，色覺探測器，其中含有一個望遠(yuǎn)物鏡B的光學(xué)系統(tǒng)布置在鏡筒殼體A上，色覺探測器由濾光片X、Y、Z和硅光電池組成，將接收的光能轉(zhuǎn)換為電信號輸出，其特征是光學(xué)系統(tǒng)由望遠(yuǎn)物鏡B、積分鏡J、導(dǎo)光纖維束L組成，導(dǎo)光纖維束L上端面、望遠(yuǎn)物鏡B、積分鏡J同軸布置，積分鏡J位于望遠(yuǎn)物鏡B的成像面上，導(dǎo)光纖維束L尾部分成為三個直徑不同的纖維分束L1、L2、L3；濾光片X、Y、Z的一側(cè)分別緊貼在纖維分束L1、L2、L3端面上，其另一側(cè)分別與硅光電池E1、E2、E3貼合。
纖維分束L1、L2、L3的直徑比為1∶1∶1.4，濾光片X、Y、Z分別采用3片、4片、5片。
如圖3所示，儀器的傳動機(jī)構(gòu)包含支架1，步進(jìn)馬達(dá)M1、M2，轉(zhuǎn)盤2，鏡筒座3，色覺傳感器的鏡筒殼體A布置在鏡筒座3上，由電子計算機(jī)控制的步進(jìn)馬達(dá)M1、M2帶動作半球天空掃描逐點測試。
國際照明委員會推薦的天空測試分布見表1。
同現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型具有以下優(yōu)點1.不存在偏振，有利于提高測量精度；2.依據(jù)濾光片與硅光電池間的匹配精度，采用不同直徑的纖維分束，有利于改善測量效果，為計算機(jī)數(shù)據(jù)處理提供方便；3.結(jié)構(gòu)緊湊，轉(zhuǎn)動部件減少，重量減輕，調(diào)試操作方面。
實施例一種測量半球天空光輻射的色覺傳感器，結(jié)構(gòu)如圖2所示，鏡筒殼體A的直徑為170mm，長度為270mm，望遠(yuǎn)物鏡B焦距f′＝100mm，視場角2W＝11°，相對孔徑Do/f′＝1∶2.16；積分鏡J布置在望遠(yuǎn)物鏡B的像平面上，其共軛距120mm，數(shù)值孔徑2U＝9°，放大倍率β＝0.14；導(dǎo)光纖維束L直徑為5mm，長度為2000mm，距末端300mm處成三個纖維分束L1、L2、L3，纖維分束的直徑分別為2.5mm、2.5mm、3.6mm，使后續(xù)放大器有合適的工作范圍；濾光片X、Y、Z分別采用3片、4片、5片，其一側(cè)分別緊貼纖維分束L1、L2、L3的端面，另一側(cè)分別與硅光電池E1、E2、E3貼合。為滿足春夏秋冬四季測量的要求，防止外界溫度變化對測量參數(shù)的影響，色覺探測器置于一個小型的恒溫控制器內(nèi)，恒溫度為35℃±1℃，由此可防止溫度系數(shù)變化的影響。
儀器測量時，色覺傳感器測試點的俯仰角由步進(jìn)馬達(dá)M2控制，為減少導(dǎo)光纖維束L及導(dǎo)線纏繞，步進(jìn)馬達(dá)M1控制色覺傳感器測試點的相位角，朝順時針方向間歇旋轉(zhuǎn)360°，接著朝反時針方向旋轉(zhuǎn)360°，以此反復(fù)，直至151個點測量完畢。
圖4為應(yīng)用本色覺傳感器的儀器于94，3.15在杭州市區(qū)測定的天空亮度、色度三維空間分布圖。圖中a為天空亮度分布曲面圖，b為天空亮度等高線圖，c為天空色溫分布曲面圖，d為天空色溫分布等高線圖。
權(quán)利要求1，一種測量半球空間光輻射的色覺傳感器，包括鏡筒殼體[A]，光學(xué)系統(tǒng)，色覺探測器，其中含有一個望遠(yuǎn)物鏡[B]的光學(xué)系統(tǒng)布置在筒殼體[A]上，色覺探測器由濾光片[X]、[Y]、[Z]和硅光電池組成，將接收到的光能轉(zhuǎn)換為電信號輸出，其特征在于光學(xué)系統(tǒng)由望遠(yuǎn)物鏡[B]、積分鏡[J]、導(dǎo)光纖維束[L]組成，其中導(dǎo)光纖維束[L]上端面、望遠(yuǎn)鏡[B]、積分鏡[J]同軸布置，積分鏡[J]位于望遠(yuǎn)物鏡[B]的像平面上，導(dǎo)光纖維束[L]其尾部分為三個直徑不同的纖維分束[L1]、[L2]、[L3]；濾光片[X]、[Y]、[Z]的一側(cè)分別緊貼在纖維分束[L1]、[L2]、[L3]的端面上，其另一側(cè)分別與硅光電池[E1]、[E2]、[E3]貼合。
專利摘要一種測量半球空間光輻射的色覺傳感器，其特征是光學(xué)系統(tǒng)由望遠(yuǎn)物鏡B、積分鏡J、導(dǎo)光纖維束L組成，其中導(dǎo)纖維束L尾部分為三個纖維分束L1、L2、L3，其上端面與望遠(yuǎn)物鏡B、積分鏡J同軸布置，積分鏡J位于望遠(yuǎn)物鏡B的成像面上。同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點是(1)避免采用反射鏡，不產(chǎn)生偏振，不存在偏振誤差；(2)轉(zhuǎn)動部件重量輕；(3)安裝調(diào)試方便。
文檔編號G01J3/50GK2219492SQ9423997
公開日1996年2月7日 申請日期1994年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月29日
發(fā)明者趙田冬, 葉關(guān)榮 申請人:浙江大學(xué)