[發(fā)明專利]一種波長和光譜能量自動校準的便攜式分光色彩照度計

有效

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• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102997995A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 金尚忠;王聰;袁琨
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/50
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

1.一種波長和光譜能量自動校準的便攜式分光色彩照度計，用于測量被測光源的相對光譜功率分布、色坐標、色溫、顯色指數(shù)和照度，包括：余弦校正器（1），紅、綠、白光集成的校準LED（2），光電池（3），集光器（4），耦合透鏡（5），光纖（6），平場凹面衍射光柵（7），線性陣列傳感器（8），信號處理器（9）和LCD顯示屏（10）,其特征在于：被測光源光線照在余弦校正器（1）上，經(jīng)過余弦校正器（1）漫透射勻光后，一部分直接照射到光電池（3）上，經(jīng)信號處理器（9）處理后在LCD顯示屏（10）上輸出照度值；另一部分照射到集光器（4）上，經(jīng)過多次內(nèi)反射后，由耦合透鏡（5）耦合到光纖（6）中，耦合到光纖（6）的光線經(jīng)過入射狹縫，照射到平場凹面衍射光柵（7）上，經(jīng)過衍射分光，照在線性陣列傳感器（8）上，經(jīng)信號處理器（9）處理后得到光源光譜功率分布，LCD顯示屏（10）輸出相對光譜功率分布、色坐標、色溫、顯色指數(shù)參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長和光譜能量自動校準的便攜式分光色彩照度計，其特征在于：所述集光器（4）表面采用高反射材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長和光譜能量自動校準的便攜式分光色彩照度計，其特征在于：由所述紅、綠、白光集成的校準LED（2）構(gòu)成自動波長校準系統(tǒng)，紅光峰值波長為620nm-650nm，綠光峰值波長為505nm-530nm，白光由藍光激發(fā)YAG熒光粉和紅色熒光粉組成，其中藍光部分峰值波長為420nm-470nm，測試之前通過所述已知峰值波長的紅、綠以及白光的藍光峰值，對線性陣列傳感器（8）對應的波長進行校準。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長和光譜能量自動校準的便攜式分光色彩照度計，其特征在于：包括自動調(diào)節(jié)線性陣列傳感器積分時間的裝置，其根據(jù)線性陣列傳感器（8）輸出的信號大小，自動設定線性陣列傳感器（8）的積分時間，使其輸出的信號處于線性陣列傳感器的線性區(qū)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長和光譜能量自動校準的便攜式分光色彩照度計，其特征在于：包括光譜能量校準系統(tǒng)，測試之前通過點亮所述紅、綠、白光集成的校準LED（2）中已知光譜能量分布的白光LED，對線形陣列傳感器（8）的光譜能量進行校準。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波長和光譜能量自動校準的便攜式分光色彩照度計，其特征在于：所述的集光器（4）是圓錐型結(jié)構(gòu)，光照射到圓錐大口后經(jīng)反射收集到圓錐小口出口處，圓錐型內(nèi)壁反射率為90%以上，圓錐的直徑為徑為5-30mm，高度為10-50mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的波長和光譜能量自動校準的便攜式分光色彩照度計，其特征在于：所述線性陣列傳感器（8）在獲得光譜信息時，線性陣列傳感器（8）的每個像元P_i接收的信號包括對應波長????????????????????????????????????????????????處的光功率和其他波長的部分光功率，對于第i個像元P_i，其光功率為：

其中，為第i個像元受到波長為光線入射的光功率權(quán)重；

為入射光中波長為380nm、381nm、382nm……780nm的真實光功率，則在像素為m的陣列傳感器（8）上的輸出為：

其中：??????????????

采用多元線性回歸即可得到系數(shù)矩陣K的最優(yōu)解，并對上述系數(shù)矩陣K進行求逆運算，求得K^-1，

在測量過程中，儀器得到的數(shù)據(jù)是線形陣列傳感器（8）的對應像元處的光譜功率分布，為，將上述矩陣K^-1代入下式：

得出樣品的真實光功率，如下式：

。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長和光譜能量自動校準的便攜式分光色彩照度計，其特征在于：所述光電池（3）的光譜響應靈敏度匹配成人眼明視覺光譜光視效率曲線，所測光源的光譜功率分布和光電池（3）光譜響應靈敏度，輸出照度，如下式：

其中，k為常數(shù)，光電池光譜響應靈敏度與人眼明視覺光譜曲線相比，存在一定的匹配誤差，為光電池輸出的照度值，與被測光源的照度有一定誤差，需修正系數(shù)c進行修正，如下式：

修正系數(shù)c如下式：

其中，為、與的加權(quán)面積差的相對系數(shù)。