專(zhuān)利名稱(chēng)：一種空間光譜輻射測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光輻射測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種空間光譜輻射測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
分布光譜輻射計(jì)由旋轉(zhuǎn)臺(tái)和光譜儀構(gòu)成，主要用于測(cè)量光源或燈具的空間顏色分布。近年來(lái)LED產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，然而，LED產(chǎn)品存在著光色分布不均勻的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品性能及其推廣應(yīng)用，因此對(duì)于LED產(chǎn)品，必須用分布光譜輻射計(jì)來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量其空間光譜分布，分布光譜輻射計(jì)在半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的檢測(cè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用?，F(xiàn)有利用分布光譜輻射計(jì)測(cè)量光源或燈具的空間光譜輻射的方法，都是采用“間隔轉(zhuǎn)?！蹦Ｊ?，即在一定的空間角度范圍內(nèi)，光譜儀在某個(gè)角度上停頓一段時(shí)間測(cè)量被測(cè)光源的光譜；再轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度間隔，在該角度上停頓一段時(shí)間測(cè)量光譜；依此類(lèi)推。每次轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度間隔并停止測(cè)量光譜，直至完成整個(gè)待測(cè)角度范圍的測(cè)量。這種測(cè)量方法光譜儀需要多次啟動(dòng)和停止，機(jī)械上很難對(duì)啟動(dòng)和停止時(shí)的位置進(jìn)行精確定位，因此測(cè)量角度準(zhǔn)確度較低，并且長(zhǎng)期重復(fù)性難以保證；由于該方法采用“轉(zhuǎn)?！蹦Ｊ剑麄€(gè)測(cè)量過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)，特別是在角度間隔取得較小的時(shí)候，測(cè)量時(shí)間甚至長(zhǎng)達(dá)十幾個(gè)小時(shí)、幾十個(gè)小時(shí)，不能滿(mǎn)足某些需要進(jìn)行大量多次試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室的快速測(cè)量要求。另外，傳統(tǒng)的“間隔轉(zhuǎn)?！蹦Ｊ街荒懿杉蜏y(cè)量空間角度范圍內(nèi)某些離散點(diǎn)的光色信息，而不能對(duì)其他角度上的光色信息進(jìn)行采樣測(cè)量，導(dǎo)致采用該模式的測(cè)量結(jié)果不能真實(shí)反映被測(cè)光源的光色分布，測(cè)量誤差大；而且目前“間隔轉(zhuǎn)停”模式一般采用等角度間隔的取樣方法，這種取樣方法極容易導(dǎo)致測(cè)量誤差更大，特別是對(duì)于某些光色分布不均勻的光源，這是由于LED等光色分布不均勻的光強(qiáng)，在某些局部區(qū)域內(nèi)光強(qiáng)或顏色變化非?？?，等間隔的取樣方法特別容易丟失上述區(qū)域內(nèi)的大量光色信息，導(dǎo)致測(cè)量誤差進(jìn)一步增大。此外，在傳統(tǒng)的測(cè)量方法中，角度和光譜值是分別傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上進(jìn)行處理的，如果在旋轉(zhuǎn)臺(tái)某些角度上的測(cè)試數(shù)據(jù)由于人為、 環(huán)境等因素的改變而缺失或者不準(zhǔn)確，整個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)的次序?qū)⒈淮騺y，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果完全不可用。

發(fā)明內(nèi)容
為克服傳統(tǒng)測(cè)量方法的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種相對(duì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)和同步采樣測(cè)量的空間光譜輻射測(cè)量方法，具有機(jī)械穩(wěn)定度高、耗時(shí)短、測(cè)量準(zhǔn)確度高、可靠性和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。本發(fā)明公開(kāi)了一種空間光譜輻射測(cè)量方法，包括被測(cè)光源、光譜儀和旋轉(zhuǎn)臺(tái)，光譜儀獲取被測(cè)光源的光譜，其特征在于，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)的帶動(dòng)下，所述的光譜儀繞被測(cè)光源作相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)獲取相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度信息，同時(shí)光譜儀同步地采集和測(cè)量被測(cè)光源的光信號(hào)。在測(cè)量過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)臺(tái)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)與光譜儀的采集和測(cè)量光信號(hào)保持同步，旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)光譜儀和被測(cè)光源相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)并獲取相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息，光譜儀同步地采集和測(cè)量被測(cè)光源的光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)被測(cè)光源光譜特性和色度參數(shù)的測(cè)量，如平均色度特性、空間顏色不均勻性等。相比于傳統(tǒng)分布光譜輻射計(jì)的“間隔轉(zhuǎn)?！钡碾x散測(cè)量模式，由于旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)光譜儀繞被測(cè)光源作相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)測(cè)量裝置不需要多次啟動(dòng)和停止，機(jī)械自身穩(wěn)定度高；同時(shí)大幅縮短了測(cè)量時(shí)間，提高了測(cè)試效率。在利用分布光譜輻射計(jì)測(cè)量空間光譜輻射分布時(shí)，傳統(tǒng)的“間隔轉(zhuǎn)?！蹦Ｊ?圖I 中離散點(diǎn)表示的測(cè)量模式)僅能測(cè)量某些離散點(diǎn)的光譜值，而角度間隔內(nèi)其他點(diǎn)的光譜值均不能被測(cè)量，一般將角度間隔內(nèi)其他點(diǎn)的光譜值都用前一個(gè)離散點(diǎn)上測(cè)得的光譜值替代，這種數(shù)據(jù)處理方法誤差較大，特別對(duì)于某些光色分布不均勻的光源測(cè)量誤差更大。而本發(fā)明(圖I中連續(xù)曲線(xiàn)表示的測(cè)量模式)中，光譜儀對(duì)被測(cè)光源空間角度范圍內(nèi)的光色信息連續(xù)采樣測(cè)量，光譜儀每次積分獲取的是一段角度范圍內(nèi)的光信號(hào)，該模式測(cè)得的光譜數(shù)據(jù)齊全，可準(zhǔn)確反映整個(gè)被測(cè)光源的空間光譜分布。因此，相比于傳統(tǒng)的“間隔轉(zhuǎn)停”離散測(cè)量模式，利用本發(fā)明的相對(duì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)和同步采樣方法得到的空間光譜分布更為準(zhǔn)確，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度高。本發(fā)明還可以通過(guò)以下技術(shù)方案進(jìn)一步限定和完善。作為優(yōu)選，包括與旋轉(zhuǎn)臺(tái)和光譜儀均電連接的控制中心；測(cè)量過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)臺(tái)將相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息發(fā)送至光譜儀，光譜儀將角度和光譜值相對(duì)應(yīng)的二維信號(hào)輸出至控制中心；或者旋轉(zhuǎn)臺(tái)將相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息、光譜儀將光譜值分別發(fā)送至控制中心，，控制中心接收角度和光譜值相對(duì)應(yīng)的二維信號(hào)。上述技術(shù)方案保證了角度和光譜數(shù)據(jù)的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法的缺陷，即使旋轉(zhuǎn)臺(tái)某些角度上的測(cè)試數(shù)據(jù)缺失或者不準(zhǔn)確，也不會(huì)影響其他位置上測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測(cè)量結(jié)束后，測(cè)試人員可以根據(jù)被測(cè)光源的發(fā)光特性采用插值或者其他方法擬合上述缺失位置的數(shù)據(jù)，大幅提高測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。作為優(yōu)選,測(cè)量時(shí),旋轉(zhuǎn)臺(tái)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),控制中心發(fā)出與旋轉(zhuǎn)臺(tái)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)相同步的脈沖信號(hào)、并將該脈沖信號(hào)發(fā)送至光譜儀，光譜儀在同步脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下采集和測(cè)量被測(cè)光源的光信號(hào)。在實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)臺(tái)在控制中心的控制下連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，或者旋轉(zhuǎn)臺(tái)外接一控制器，控制器控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。作為一種技術(shù)方案，通過(guò)控制同步脈沖信號(hào)來(lái)控制光譜儀的工作狀態(tài)。具體地講， 所述的同步脈沖信號(hào)僅控制光譜儀的開(kāi)啟，光譜儀到達(dá)預(yù)設(shè)的積分時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉；或者所述的同步脈沖信號(hào)控制光譜儀的開(kāi)啟和關(guān)閉，光譜儀的積分時(shí)間為開(kāi)啟和關(guān)閉之間的脈沖間隔。例如，所述的同步脈沖信號(hào)為單次脈沖，待光譜儀達(dá)到預(yù)設(shè)的積分時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉，如圖2和3所示；或者光譜儀每次工作通過(guò)兩次脈沖來(lái)控制，第一個(gè)脈沖開(kāi)啟積分，第二個(gè)脈沖關(guān)閉積分，例如所述的同步脈沖信號(hào)為矩形脈沖信號(hào)，光譜儀的每次開(kāi)啟通過(guò)矩形脈沖信號(hào)的上升沿觸發(fā)，通過(guò)矩形脈沖信號(hào)的下降沿觸發(fā)來(lái)關(guān)閉光譜儀，如圖4和5所示。對(duì)于光色分布均勻的被測(cè)光源，在待測(cè)角度范圍內(nèi)，光譜儀連續(xù)均勻地采集光譜數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度影響不大；但是對(duì)于LED等光色分布不均勻的被測(cè)光源，在待測(cè)角度范圍內(nèi)，光譜儀連續(xù)均勻地采集數(shù)據(jù)將帶來(lái)較大的測(cè)量誤差，特別是對(duì)于局部光強(qiáng)或顏色變化較快的光源，不僅測(cè)量誤差大，且測(cè)試速度也較慢。這是由于對(duì)于光色分布不均勻的光源，均勻采集光譜數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確地反映其光色分布，只有在其光強(qiáng)或顏色變化較快的區(qū)域，增加光譜的采集數(shù)據(jù)量，在光強(qiáng)或顏色變化較慢的區(qū)域，減小光譜的采集數(shù)據(jù)量，才能保證測(cè)量準(zhǔn)確度。
作為一種技術(shù)方案，測(cè)量時(shí)，在被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化較快的角度范圍內(nèi)，減小光譜儀的積分時(shí)間，增加光譜儀的采集數(shù)據(jù)量，保證了該區(qū)域光色測(cè)量的準(zhǔn)確性；在被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化較慢的角度范圍內(nèi)，增大光譜儀的積分時(shí)間，減小光譜儀的采集數(shù)據(jù)量，這些變化緩慢的角度內(nèi)的測(cè)量結(jié)果對(duì)整個(gè)空間光譜分布影響較小，減少其采集數(shù)據(jù)量不會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成太大影響，上述方法保證了光譜儀采集數(shù)據(jù)的合理分布，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。其中，被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化的情況可通過(guò)對(duì)光強(qiáng)或顏色進(jìn)行二次求導(dǎo)進(jìn)行，通過(guò)比較二次導(dǎo)數(shù)值(即等光強(qiáng)變化梯度圖)即可判斷其變化情況。例如，在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，在5° ^lO0的范圍內(nèi)，被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化劇烈，光譜儀的積分時(shí)間可取為 IOms或者更??；在10° 15°的范圍內(nèi)，被測(cè)光源的光強(qiáng)變化緩慢，光譜儀在該角度范圍內(nèi)的積分時(shí)間可取為50ms或者更大。在測(cè)量過(guò)程中，如果被測(cè)光源在空間角度范圍內(nèi)光色分布均勻，同步脈沖信號(hào)的脈沖間隔可以是相等的，即在測(cè)量過(guò)程中保持脈沖間隔不變，如圖2和4所示的在 0° ^25°的測(cè)量角度范圍內(nèi)，保持相同的脈沖間隔，其采集的光譜值也是均勻分布的。如果被測(cè)光源在空間角度范圍內(nèi)光色分布不均勻，所述的同步脈沖信號(hào)則取為非等間隔的， 其采集的光譜數(shù)據(jù)量也是改變的，如圖3和5所示的在0° ^25°的測(cè)量角度范圍內(nèi)被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化越來(lái)越慢，脈沖間隔也逐漸增大，采集的光譜數(shù)據(jù)量逐漸減少。因此，上述的同步脈沖信號(hào)無(wú)論是僅控制光譜儀的開(kāi)啟，還是同時(shí)控制光譜儀的開(kāi)啟和關(guān)閉， 都可通過(guò)改變同步脈沖信號(hào)的脈沖間隔來(lái)改變光譜儀的采集數(shù)據(jù)量，即通過(guò)減小驅(qū)動(dòng)光譜儀同步脈沖信號(hào)的脈沖間隔來(lái)增加光譜儀的采集數(shù)據(jù)量；反之，通過(guò)增大同步脈沖信號(hào)的脈沖間隔來(lái)減小光譜儀的采集數(shù)據(jù)量。例如，在5° ^lO0角度范圍內(nèi)，被測(cè)光源的光強(qiáng)較弱或變化緩慢，脈沖信號(hào)的脈沖間隔取為IOOms或者更高，其采集的光譜數(shù)據(jù)少；而在 10° 30°角度范圍內(nèi)，被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化較快，脈沖信號(hào)的脈沖間隔取為20ms 或者更低，采集的光譜數(shù)據(jù)較多，能真實(shí)反映被測(cè)光源的光色分布。作為優(yōu)選，在測(cè)量過(guò)程中，至少應(yīng)根據(jù)光譜儀前一次的測(cè)試結(jié)果來(lái)預(yù)設(shè)光譜儀本次的積分時(shí)間。一般上，由于光譜儀在積分時(shí)間內(nèi)的精確測(cè)量值應(yīng)處于一個(gè)合理取值區(qū)間內(nèi)(如積分光電轉(zhuǎn)化信號(hào)在最大AD值的309Γ90%區(qū)間內(nèi))，因此，可以根據(jù)光譜儀前一次或者前幾次的測(cè)試結(jié)果來(lái)設(shè)置本次的積分時(shí)間，直至調(diào)整到光譜儀的測(cè)量值處于其合理的取值區(qū)間內(nèi)。例如，假設(shè)光譜儀的最大AD值記為Ipmax，若光譜儀前一次的積分時(shí)間為30ms，其測(cè)試結(jié)果為20% Ipmax,則前一次的積分時(shí)間過(guò)小，應(yīng)增大光譜儀本次的積分時(shí)間，將本次的積分時(shí)間設(shè)為60ms，得到測(cè)試結(jié)果為40% Ipmax,為有效測(cè)量值；又例如，光譜儀前三次的積分時(shí)間均為50ms，前三次對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果為40% Ipmax,35% Ipmax和32% Ipmax，光譜儀的測(cè)試結(jié)果逐漸減小，為防止本次測(cè)試結(jié)果偏離光譜儀的合理取值區(qū)間，應(yīng)增大本次的積分時(shí)間， 可將本次的積分時(shí)間調(diào)整到80ms或者更大。本發(fā)明中，光譜儀繞被測(cè)光源作相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)可以是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以是非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的。作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光譜儀始終繞被測(cè)光源作速率相等的相對(duì)連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，可通過(guò)改變光譜儀的積分時(shí)間來(lái)改變光譜儀的采樣測(cè)量次數(shù)。 作非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光譜儀繞被測(cè)光源作加速度大小變化的相對(duì)連續(xù)非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，光譜儀相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度的大小隨被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色的變化而變化，從而改變光譜儀的采集數(shù)據(jù)量。測(cè)量時(shí)，光譜儀繞被測(cè)光源作加速度大小變化的非勻速相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化較快的角度范圍內(nèi)，減小光譜儀的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度，以減小光譜儀的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，從而增加光譜儀的采集數(shù)據(jù)量；在被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化較慢的角度范圍內(nèi)，增大光譜儀的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度，以增大光譜儀的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，從而減小光譜儀的采集數(shù)據(jù)量。需要指出的是，在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，光譜儀的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度的大小可多次改變，例如在5° ^20° 的角度范圍內(nèi)，被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化特別快，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度的大小可以取較小值， 如3m/s2;在20°飛0°的角度范圍內(nèi)，被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化相對(duì)較快，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度可取為lOm/s2 ;在50°、0°的角度范圍內(nèi)，被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化較慢，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度取為20m/s2。此外，對(duì)于非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，除了通過(guò)改變光譜儀相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度的方法來(lái)改變光譜儀的采集數(shù)據(jù)量，也可以同時(shí)采用改變光譜儀的積分時(shí)間方法和/或改變脈沖間隔方法來(lái)改變光譜儀的采集數(shù)據(jù)量，即上述三種方法是可以聯(lián)合使用的。例如，在0° ^25° 的測(cè)量角度范圍內(nèi)，被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化相對(duì)較快，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度可取為lOm/s2， 同時(shí)將光譜儀的積分時(shí)間取為IOms ;在在50°、0°的角度范圍內(nèi)，被測(cè)光源的光強(qiáng)變化緩慢，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度取為20m/s2，同時(shí)將光譜儀的積分時(shí)間取為30ms。因此，本發(fā)明中， 針對(duì)被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色的具體變化趨勢(shì)，可靈活選擇使用改變光譜儀采樣數(shù)據(jù)量的方法。測(cè)量時(shí)，光譜儀的單次采樣測(cè)量值記為該積分時(shí)間內(nèi)的采樣起始點(diǎn)或中間點(diǎn)或結(jié)束點(diǎn)所對(duì)應(yīng)空間角度的結(jié)果。例如，光譜儀在某一積分時(shí)間內(nèi)從5°轉(zhuǎn)到10°，光譜儀在該角度范圍內(nèi)連續(xù)采樣和測(cè)量，則測(cè)得的光譜值可以記為5°上的光譜值，或者記為8°上的光譜值，或者記為10°上的光譜值。由于本發(fā)明中光譜儀繞被測(cè)光源作相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，則有多種具體的實(shí)現(xiàn)方式。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，被測(cè)光源保持不動(dòng)，光譜儀繞被測(cè)光源連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；或者光譜儀保持不動(dòng)， 被測(cè)光源繞光譜儀連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；或者光譜儀和被測(cè)光源以不同的速率同時(shí)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。作為一種技術(shù)方案，本發(fā)明中光譜儀的主機(jī)部分也可以靜止不動(dòng)，從光譜儀的光纖接入端引出一根光纖。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，僅光譜儀的光纖繞被測(cè)光源作相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)， 光纖采集被測(cè)光源的光信號(hào)，并將光信號(hào)導(dǎo)入到光譜儀中測(cè)量。作為優(yōu)選，所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)在其內(nèi)部設(shè)置角度傳感器來(lái)獲取角度信息，角度傳感器實(shí)時(shí)記錄被測(cè)光源和光譜儀的相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息，并將角度信息發(fā)送至控制中心。測(cè)試時(shí)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)光譜儀繞被測(cè)光源相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，角度傳感器實(shí)時(shí)記錄被測(cè)光源和光譜儀的相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息并將上述角度信息發(fā)送至控制中心。綜上，本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)光譜儀繞被測(cè)光源作相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)光譜儀同步地采集和測(cè)量被測(cè)光源的光信號(hào)。相比于傳統(tǒng)的“間隔轉(zhuǎn)停”的離散測(cè)量模式，測(cè)量系統(tǒng)無(wú)需多次啟動(dòng)和停止，機(jī)械穩(wěn)定度高，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確度高、可靠性好；同時(shí)根據(jù)被測(cè)光源光強(qiáng)或顏色的變化情況來(lái)調(diào)節(jié)光譜儀的采集數(shù)據(jù)量，既大幅縮短了測(cè)量時(shí)間、提高了測(cè)試效率，又避免了光色信息變化快的區(qū)域內(nèi)光色信息的缺失，測(cè)量準(zhǔn)確度高；此外，由于控制中心接收角度和光譜相對(duì)應(yīng)的二維信號(hào)，嚴(yán)格保證了測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。因此，本發(fā)明的有益效果是采用相對(duì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)和同步采樣測(cè)量的方法替代了傳統(tǒng)“間隔轉(zhuǎn)?！钡臏y(cè)量方法，同時(shí)根據(jù)被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色變化情況實(shí)時(shí)改變光譜儀的采集數(shù)據(jù)量，即保證了測(cè)量準(zhǔn)確度，也保證了測(cè)量速度，具有機(jī)械穩(wěn)定度高、測(cè)量時(shí)間短、準(zhǔn)確度高、可靠性和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足需進(jìn)行大量多次試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室的快速精確測(cè)試要求。


圖I是傳統(tǒng)“間隔轉(zhuǎn)?！钡碾x散測(cè)量方法與本發(fā)明的測(cè)量方法的比較示意圖2是本發(fā)明單次等間隔脈沖信號(hào)的示意圖3是本發(fā)明單次非等間隔脈沖信號(hào)的示意圖4是本發(fā)明矩形等間隔脈沖信號(hào)的示意圖5是本發(fā)明矩形非等間隔脈沖信號(hào)的示意圖6是本發(fā)明實(shí)施例I的示意圖7是本發(fā)明實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)圖8是本發(fā)明實(shí)施例2的示意圖9是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖10是本發(fā)明實(shí)施例2中被測(cè)光源的等光強(qiáng)變化梯度圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
如圖6和7所示，本實(shí)施例公開(kāi)的分布光譜輻射計(jì)中，包括被測(cè)光源I、光譜儀2、旋轉(zhuǎn)臺(tái)3和控制中心4，旋轉(zhuǎn)臺(tái)3和光譜儀2均與控制中心4電連接，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)3內(nèi)部設(shè)置角度傳感器，光譜儀2繞被測(cè)光源I作連續(xù)的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例中的旋轉(zhuǎn)臺(tái)3可在兩個(gè)相互垂直的二維平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，控制中心4為上位機(jī)。如圖4所示,上位機(jī)4控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)3繞Y軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)光譜儀2繞Y軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)； 上位機(jī)4控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)3繞C軸等間隔轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)被測(cè)光源I繞C軸等間隔轉(zhuǎn)動(dòng)。在測(cè)試過(guò)程中，在某二維測(cè)量平面上，具體的測(cè)試步驟如下
1)上位機(jī)4控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)3連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),被測(cè)光源I保持靜止不動(dòng),旋轉(zhuǎn)臺(tái)3繞Y軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)光譜儀2在與Y軸垂直的平面內(nèi)繞被測(cè)光源I連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；
2)角度傳感器實(shí)時(shí)記錄光譜儀2的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息并將角度信息發(fā)送至上位機(jī)4；
3)上位機(jī)4將角度信息發(fā)送至光譜儀2，同時(shí)發(fā)出使光譜儀2同步采集被測(cè)光源I光信號(hào)的脈沖信號(hào)。本實(shí)施例中被測(cè)光源的光色分布較為均勻，則脈沖信號(hào)的脈沖間隔是相等的，且光譜儀2通過(guò)單次脈沖來(lái)控制，如圖2所示。4)光譜儀2在脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)時(shí)采集被測(cè)光源I的光信號(hào)，并輸出角度和光譜相對(duì)應(yīng)的二維信號(hào)；
5)光譜儀2將上述二維信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)4上，上位機(jī)4存儲(chǔ)、處理光譜和角度信息， 并輸出測(cè)量結(jié)果，以完成一個(gè)測(cè)試平面的測(cè)量。上位機(jī)4控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)3繞C軸等間隔轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)被測(cè)光源I繞C軸旋轉(zhuǎn)到另外一個(gè)測(cè)量平面，再按照上述步驟進(jìn)行測(cè)試。被測(cè)光源I依次繞C軸旋轉(zhuǎn)到測(cè)量平面垂直的二維空間的各個(gè)平面上，以完成整個(gè)空間光譜分布測(cè)量。實(shí)施例2
如圖8和9所示，和與實(shí)施例I不同的是，本實(shí)施例公開(kāi)的分布光譜輻射計(jì)中，被測(cè)光源I繞光譜儀2作連續(xù)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，上位機(jī)4控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)3繞H軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)被測(cè)光源I在與H軸垂直的平面內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；上位機(jī)4控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)3繞V軸等間隔轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于光譜儀2相對(duì)于被測(cè)光源I等間隔轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，設(shè)置一個(gè)控制器5，控制器5與光譜儀2、旋轉(zhuǎn)臺(tái)3和上位機(jī)4均電連接，如圖9所示。在某二維測(cè)量平面上，具體的測(cè)試步驟如下
1)控制器5控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)3連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，光譜儀2保持靜止不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)3帶動(dòng)被測(cè)光源I 在與H軸垂直的平面內(nèi)繞光譜儀2連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；
2)角度傳感器實(shí)時(shí)記錄被測(cè)光源I的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息并將角度信息發(fā)送至控制器
5 ；
3)控制器5將角度信息發(fā)送至光譜儀2，同時(shí)發(fā)出使光譜儀2同步采集被測(cè)光源I光信號(hào)的脈沖信號(hào)。本實(shí)施例中被測(cè)光源的光色分布不均勻，則脈沖信號(hào)的脈沖間隔是隨被測(cè)光源的光強(qiáng)或顏色的變化為變化的，這里的光譜儀2的啟動(dòng)和關(guān)閉均通過(guò)矩形脈沖來(lái)控制，如圖5所示。4)光譜儀2在脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)時(shí)采集被測(cè)光源I的光信號(hào)，并輸出角度和光譜相對(duì)應(yīng)的二維信號(hào)；
5)光譜儀2將上述二維信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)4上，上位機(jī)4存儲(chǔ)、處理光譜和角度信息， 并輸出測(cè)量結(jié)果，以完成一個(gè)測(cè)試平面的測(cè)量?？刂破?控制旋轉(zhuǎn)臺(tái)3繞V軸等間隔旋轉(zhuǎn)到另外一個(gè)測(cè)量平面，再按照上述步驟進(jìn)行測(cè)試。旋轉(zhuǎn)臺(tái)3依次繞V軸等間隔地旋轉(zhuǎn)到各個(gè)測(cè)量平面上，以完成整個(gè)空間的顏色分布測(cè)量。圖10是本實(shí)施例測(cè)得的某一燈具的等光強(qiáng)變化梯度圖，從圖中可看出，對(duì)于V 角度，0°飛0°的角度范圍內(nèi)，被測(cè)光源I的光強(qiáng)變化較慢，光譜儀的采集數(shù)據(jù)量較少； 在-70° -40°的角度范圍內(nèi)，被測(cè)光源I的光強(qiáng)變化較快，光譜儀的采集數(shù)據(jù)量較多； 在-40° 0°的角度范圍內(nèi)，被測(cè)光源I的光強(qiáng)變化位于0°飛0°和-70° -40°之間， 則光譜儀的采集數(shù)據(jù)量也可相應(yīng)地取中間值。
權(quán)利要求
1.一種空間光譜輻射測(cè)量方法，包括被測(cè)光源(I)、光譜儀(2)和旋轉(zhuǎn)臺(tái)(3)，光譜儀 (2)獲取被測(cè)光源(I)的光譜，其特征在于，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)(3)的帶動(dòng)下，所述的光譜儀(2)繞被測(cè)光源⑴作相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)⑶獲取相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度信息，同時(shí)光譜儀⑵同步地采集和測(cè)量被測(cè)光源(I)的光信號(hào)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種空間光譜輻射測(cè)量方法，其特征在于，包括與旋轉(zhuǎn)臺(tái)(3)和光譜儀(2)均電連接的控制中心(4);測(cè)量過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)臺(tái)(3)將相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息發(fā)送至光譜儀(2)，光譜儀(2)將角度和光譜值相對(duì)應(yīng)的二維信號(hào)輸出至控制中心(4);或者旋轉(zhuǎn)臺(tái)(3)將相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息、光譜儀(2)將光譜值分別發(fā)送至控制中心(4)，控制中心(4) 接收角度和光譜值相對(duì)應(yīng)的二維信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種空間光譜輻射測(cè)量方法，其特征在于，測(cè)量時(shí)，控制中心 (4)發(fā)出與旋轉(zhuǎn)臺(tái)(3)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)相同步的脈沖信號(hào)、并將該脈沖信號(hào)發(fā)送至光譜儀(2)，光譜儀(2)在同步脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下采集和測(cè)量被測(cè)光源(I)的光信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種空間光譜輻射測(cè)量方法，其特征在于，所述的同步脈沖信號(hào)僅控制光譜儀(2)的開(kāi)啟，光譜儀(2)到達(dá)預(yù)設(shè)的積分時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉；或者所述的同步脈沖信號(hào)控制光譜儀(2)的開(kāi)啟和關(guān)閉，光譜儀的積分時(shí)間為開(kāi)啟和關(guān)閉之間的脈沖間隔。
5.如權(quán)利要求I或2或3所述的一種空間光譜輻射測(cè)量方法，其特征在于，測(cè)量時(shí)，在被測(cè)光源(I)的光強(qiáng)或顏色變化較快的角度范圍內(nèi)，減小光譜儀(2)的積分時(shí)間；在被測(cè)光源(I)的光強(qiáng)或顏色變化較慢的角度范圍內(nèi)，增大光譜儀(2)的積分時(shí)間。
6.如權(quán)利要求I或2或3所述的一種空間光譜輻射測(cè)量方法，其特征在于，測(cè)量時(shí)，光譜儀(2)繞被測(cè)光源(I)作加速度大小變化的非勻速相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在被測(cè)光源(I)的光強(qiáng)或顏色變化較快的角度范圍內(nèi)，減小光譜儀(2)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度；在被測(cè)光源(I)的光強(qiáng)或顏色變化較慢的角度范圍內(nèi)，增大光譜儀(2)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)加速度。
7.如權(quán)利要求5所述的一種空間光譜輻射測(cè)量方法，在測(cè)量過(guò)程中，可通過(guò)改變同步脈沖信號(hào)的脈沖間隔來(lái)改變光譜儀的采集數(shù)據(jù)量。
8.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種空間光譜輻射測(cè)量方法，在測(cè)量過(guò)程中，至少應(yīng)根據(jù)光譜儀(2)前一次的測(cè)試結(jié)果來(lái)預(yù)設(shè)光譜儀(2)本次的積分時(shí)間。
9.如權(quán)利要求I或2或3所述的一種空間光譜輻射測(cè)量方法，其特征在于，光譜儀(2) 的采樣測(cè)量值記為該積分時(shí)間內(nèi)的采樣起始點(diǎn)或中間點(diǎn)或結(jié)束點(diǎn)所對(duì)應(yīng)空間角度的結(jié)果。
10.如權(quán)利要求I所述的一種空間光譜輻射測(cè)量方法，其特征在于，測(cè)量時(shí)，被測(cè)光源 (I)保持不動(dòng)，光譜儀(2)繞被測(cè)光源(I)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；或者光譜儀(2)保持不動(dòng)，被測(cè)光源(I)繞光譜儀⑵連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；或者光譜儀(2)和被測(cè)光源⑴以不同的速率同時(shí)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種空間光譜輻射測(cè)量方法，包括被測(cè)光源，光譜儀和旋轉(zhuǎn)臺(tái)，測(cè)量時(shí)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)光譜儀繞被測(cè)光源作相對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)光譜儀同步地采集和測(cè)量被測(cè)光源的光信號(hào)。本空間光譜輻射測(cè)量方法，利用相對(duì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)和同步采樣測(cè)量的方法替代了傳統(tǒng)“間隔轉(zhuǎn)停”的測(cè)量方法，同時(shí)根據(jù)被測(cè)光源光強(qiáng)或顏色的變化情況來(lái)調(diào)節(jié)光譜儀的采集數(shù)據(jù)量，既提高了測(cè)試速度，也保證了測(cè)量準(zhǔn)確度，具有機(jī)械穩(wěn)定度高、測(cè)量時(shí)間短、準(zhǔn)確度高、可靠性和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01J3/46GK102589697SQ20121005981
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者潘建根 申請(qǐng)人:杭州遠(yuǎn)方光電信息股份有限公司