[發明專利]優化余弦響應設計的手持式光源顏色照度分光測量儀器

有效

• 申請號: 201410297978.9
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104062011A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 袁琨
• 申請（專利權）人: 杭州彩譜科技有限公司;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

1.一種優化余弦響應設計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，采用雙傳感器設計，其特征在于：一路采用分光光路結合陣列傳感器對被測光源的光譜分布進行測量，另外一路采用硅光電二極管作為傳感器件同時對被測光源信號進行檢測，通過硅光電二極管的測量結果對光譜傳感器的測量結果進行修正，改善測量結果余弦特性。

2.如權利要求1所述的優化余弦響應設計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特征在于：光路部分采用半球殼形的余弦修正器（1），在半球的底面設置硅光電二極管（2），在底面的中心位置設置狹縫（3），作為光譜傳感器的入射狹縫。

3.如權利要求2所述的優化余弦響應設計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特征在于：在底面中心位置設置小孔，為光譜傳感器的入射狹縫；采用三個硅光電二極管（2）以入射狹縫為圓心，間隔120°放置，在底面成對稱形排列。

4. 如權利要求2所述的優化余弦響應設計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特征在于：采用硅光電二極管（2）和光譜傳感器同時對被測光源進行測量，分別測得信號為和，其中，為380-780nm范圍內波長，

當被測光線從垂直于法線方向入射時，硅光電二極管信號與光譜傳感器測得的光譜信號余弦響應特性一致，兩種測得信號應為和：

（7）

（8）

其中為比例系數，為被測光源的在波長處的光功率分布，為硅光電二極管的相對光譜響應。

5. 如權利要求4所述的優化余弦響應設計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特征在于：當對光譜分布為的未知光源進行測試時，光線不沿法線方向入射時，假設硅光電二極管信號與光譜傳感器測得的光譜信號余弦響應特性一致，兩種測得信號應為和；

公式（9）

公式（10）

此時，公式（11）成立

公式（11）

但是，在光線不沿法線方向入射時，硅光電二極管的余弦響應誤差是較小的，但是分光光譜信號的余弦響應誤差很大；分光光譜信號的余弦響應誤差不會影響分光光譜信號的相對光譜分布，所以分光光譜信號實際測試結果可以用下式表示：

公式（12）

其中，為修正系數，為實際情況下光譜傳感器測量所得信號；

將公式（12）代入公式（11），

公式（13）

可求出修正系數

公式（14）

在測量時，取最終的測量結果為：

公式（15）。

6.如權利要求5所述的優化余弦響應設計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特征在于：定標方法如下步驟：

采用N種定標光源對定標，得值，i = 0,1,2…N；

根據對被測光源的分光光譜測量信號，在多種定標光源中進行選擇，尋找與被測光源光譜形狀最為接近的定標光源j；

選擇作為帶入計算的校正系數。

7.如權利要求6所述的優化余弦響應設計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特征在于：步驟2中，尋找與被測光源光譜形狀最為接近的定標光源所采用的算法如下：

將N種定標光源和被測光源的分光測試結果以最大值為100%進行歸一化，得到N種定標光源和被測光源的相對光譜分布；

分別計算被測光源和每一種定標光源相對光譜分布之間的相關系數(i=0,1,2…N)；計算方法為

代表被測光源光譜曲線中在波長處相對光譜強度；

代表被測光源光譜曲線相對光譜強度平均值，光譜分辨率為1nm時，=；

代表第i個定標光源光譜曲線中在波長處相對光譜強度；

代表第i個定標光源光譜曲線相對光譜強度平均值，光譜分辨率為1nm時，=；

被測光源和定標光源光譜形狀越相似，越接近于1；在中尋找最接近于1的值，選擇其對應的定標光源即為應選擇的定標光源。

8.如權利要求7所述的優化余弦響應設計的手持式光源顏色照度分光測量儀器，其特征在于：所述N種定標光源為氙燈（色溫6500K）、冷白LED（色溫8200K）、鹵鎢燈（色溫2850K）三種光源。