[实用新型]快速测量发光体三维空间光分布的装置

说明书

本实用新型属于光度测量技术领域。

发光体的光在空间的分布是说明发光体空间特性的重要指标，在建筑、照明、和灯具等设计中很重要。现有的测量方法主要有三种：（1）采用两个电机分别控制发光体绕着水平轴和垂直轴转动，将一只光电探测器放在与发光体相距一定距离的地方检测发光体的光照度，从而测量出光的空间分布；（2）利用一个电动机控制发光体绕着垂直轴转动，同时由一只与发光体相距一定距离的光电探测器测出该发光体的光照度，从而得出水平方向的光分布，然后由另一个电动机控制该光电探测器绕着发光体转动来测量出垂直方向的光分布；（3）将一只光电探测器固定在一个滑块上，该滑块由电机控制使其沿着一个半圆形导轨滑动，被检测的发光体就安放在该半圆形导轨的圆心上，当光电探测器在半圆形导轨上滑动时，就检测出所在位置的光照度，把各各不同位置所测得的光照度排列起来就得到发光体在半圆形导轨的各点及方向上的光分布，再由另一个电机控制该半圆形导轨绕着发光体转动，从而测量出其它各方向上的光分布，综合起来就得到发光体在三维空间的光分布。以上三种测量方法和装置具有一个共同的缺点，就是检测速度慢，在最快的情况下大约需要40多分钟才能检测出三维空间的光分布。

本实用新型的目的是为了提高检测速度而设计出一种快速检测装置。

本实用新型的技术方案是在上述第三种方法的基础上进行改进， 系采用多个光电探测器安装在一定直径的半圆周上或一段圆弧上来代替上述由电机控制光电探测器沿着半圆形导轨滑动的部分。具体结构是将多个光电探测器A₁A₂，…A_N安装在一定直径的半圆周上或一段圆弧上（图1），这些光电探测器的中心法线都交于该圆周或圆弧的中心点O，相邻的光电探测器对于该圆周或圆弧的中心点O有一定的夹角α（该角度的大小由采样点的密度要求而定），再用一个电机B通过减速器D控制转轴C转动，该转轴与所说的半圆周的半径相重合，在此转轴的上端固定一个支架E用来安放待测量的发光体S，此发光体的中心与半圆周的中心O相重合。当电机B通过减速器D控制转轴C转动时，支架E就带着发光体S一齐转动，每转动一定的角度，各个光电探测器就测量一次，从而得到发光体在光电探测器所在平面各方向上的光分布，转动一周就得到发光体在三维空间的光分布。如此测量过程和光电探测器所测出的信号均由信号处理与控制系统M（图1中的虚框部分）进行处理、控制与显示。

本实用新型中的发光体包括本身发光的物体和受光照明的物体，光电探测器可以是光电二极管、光电三极管、光敏电阻或光电池等一般的光电探测器，也可以是光纤光电探测器或光度探头。所谓光纤光电探测器就是在光电探测器列阵或CCD之前与每一个探测元相应，都安装有光纤的光电探测器，而光度探头则为上述各个光电探测器之前安放有滤光片，并通过滤光片的修正使光电探测器的光谱灵敏度与标准观察者的光谱光视效率函数相一致的探测器。采用光纤光电探测器时，各路光纤的入射端面是安装在半圆周上或一段圆弧上。

本实用新型中的信号处理与控制系统M是由多路放大器F、多路开关及A／D变换器G、单片机H、驱动器I、微型计算机J和打印机或显示屏K所组成。其中，多路放大器与多路开关及A／D变换 器的通道数均与光电探测器的探测单元数相等。测量开始时，由微型计算机J发出指令给单片机H通过驱动器I控制电机B进行转动。这时，N个光电探测单元就会分别测得光信号并转变成电信号输出给多路放大器F放大后再经多路开关及A／D变换器G被单片机采入并送至微型计算机J进行处理，最后将测量结果送至打印机或显示屏K显示出来。单片机与微型计算机是通过单片机中的标准串行口RS－232C传送光电探测器的数据及控制电机转动的命令，所以单片机采入A／D变换器的信号以后还输出给驱动器I，使其控制电机B再转动而进行下一组光电信号采样。上述的信号处理与控制系统M所含有的单元均为市售商品，买来后按照产品说明书进行连接即可实施。

本实用新型的优点是检测速度快，大约比现有技术提高N倍，此处N为探测器的探测单元数。