CN114216883A - 一种积分球法测量材料透射比的方法及积分球测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学测量技术领域，具体包括一种积分球法测量材料透射比的方法，在积分球的样品安装口正前方设置第一光测量装置，第一光测量装置和样品安装口之间设置样品固定件，然后在积分球上安装第二光测量装置。该方法能够克服现有d/0测量方法存在的缺陷，提高测量精度。该发明还括积分球测量装置，其中的测量积分球具有样品安装口和样品固定件。还包括第一光测量装置和主光源，所述第一光测量装置位于样品安装口的正前方，并使得样品位于第一光测量装置的测量光路上，另外还包括第二光测量装置。该装置能够分別测得样品固定件上放置样品时和不放置样品时积分球内的漫反射条件的差异，然后通过计算消除上述差异，并最终得到精确的材料透射比。

Description

一种积分球法测量材料透射比的方法及积分球测量装置

技术领域

本发明属于光学测量设备技术领域，具体为包括一种积分球法测量材料透射比的方法及积分球测量装置。

背景技术

目前，在测量材料透射比时经常采用积分球法进行测量，在CIE15中涉及积分球测量法的方式有两种，一种是(d/0)漫射/垂直测量方式，一种是(0/d)垂直/漫射测量方式。当采用d/0方式时，在积分球上设置一个光源、一个出光口，光源发射的光经过积分球反射后经出光口出射，被测样品设置在积分球出光口出，与积分球出光口的正对位置设置光测量仪器，分别测定设置样品时的光信号与不设置样品时的光信号，计算得到透射比。当采用0/d方式时，将光测量装置设置在积分球上，将光源设置在正对积分球的出光口的外侧，光源采用具有准直光输出性能的光源照射积分球出光口，积分球接收到的光经过反射最终被光测量装置接收测得光信号，同样地，分别测定设置样品时的光信号与不设置样品时的光信号，计算得到透射比。

在实际使用过程中，放置样品和不放置样品时积分球的状态发生了改变，有样品时，样品表面也构成了积分球内壁的一部分，积分球内的漫射条件被改变，导致光测量装置接收到的光信号变化不能准确地反应材料透射比。

为了弥补这一不足，现有技术通过在积分球的样品安装口附近新开补偿接口的方法来消除放置样品与不放置样品的差异，这种方法可以很大程度上消除误差，但是仍然不能完全使得两种状态的积分球内的漫射条件完全一致。

发明内容

本发明的目的在于提供一种积分球法测量材料透射比的方法，以及实施该方法的积分球测量装置。本发明通过辅助光测量装置，精确测定积分球在两次测量时的漫反射条件的改变值，克服现有d/0测量方法存在的缺陷，提高测量精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种积分球法测量材料透射比的方法，该方法中，在测量积分球的样品安装口正前方设置第一光测量装置，第一光测量装置和样品安装口之间设置样品固定件，然后在测量积分球上安装第二光测量装置，并将第二光测量装置作为辅助光测量装置；在开启第一光测量装置和第二光测量装置的情况下，分別测得样品固定件上放置样品时和不放置样品时积分球内的漫反射条件的差异，然后通过计算消除上述差异，并最终得到精确的材料透射比，其具体步骤如下：

1)在样品固定件上不放置被测样品，测试第一光测量装置的测量值T1、测试第二光测量装置的测量值T2；

2)在样品固定件上放置被测样品，测试第一光测量装置的测量值T3、测试第二光测量装置的测量值T4；

3)利用公式：透射比＝(T3/T1)*(T2/T4)，计算得到待测样品的透射比。

优选地，所述方法为(d/0)漫射/垂直测量方式。

本发明的另一个目的在于提供一种能够精准测量材料透射比的装置，该装置以积分球为基本测量工具，并设置两组光测量装置，通过该装置可以分别测量有被测样品和无被测样品时积分球内的漫反射条件的差异，并最终计算得到精确的材料透射比。

为实现上述目的，本发明提供一种积分球测量装置，该积分球测量装置包括测量积分球，该测量积分球具有样品安装口和样品固定件，且样品固定件能够将被测样品固定在样品安装口的正前方；所述积分球测量装置还包括第一光测量装置和主光源，所述第一光测量装置位于样品安装口的正前方，并使得样品位于第一光测量装置的测量光路上；该积分球测量装置还包括第二光测量装置，该第二光测量装置设置在测量积分球上，并接收测量积分球内的光束。

作为主光源的优选方案，所述的主光源包括一个或多个卤钨灯，或包括至少一个卤钨灯和一个LED灯，或包括一个或多个LED灯。卤钨灯具有连续光谱，发光稳定的特点，其可以有效提高测试精度，而LED灯可以用来补充卤钨灯在短波和长波的不足。两者结合可以进一步提高测试精度

作为主光源的进一步优选方案所述的主光源包含多个卤钨灯，还包括一个多通道光纤束，该多通道光纤束包括一个出射口及多个入射口，多个卤钨灯与多通道光纤束的多个入射口一一对应，且卤钨灯的出射光通过入射口进入，并在多通道光纤束的出射口的合成一道光束。

作为主光源的优选方案，所述主光源还包括滤光装置，该滤光装置设置在多个卤钨灯的出射光路与多通道光纤束的入射口之间。

作为优选方案，所述的第二光测量装置和第一光测量装置均采用为光谱测量装置，采用光谱测量装置可以精确测定每个波长漫反射条件的差异，提高测量精度。

作为优选方案，所述的第一光测量装置的接收光束的接收角小于3度。

作为优选方案，所述的第一光测量装置和第二光测量装置共用一台光学测量设备，第一光测量装置和第二光测量装置可以通过一个多通道光传导装置连接到同一台光学测量设备，可以节省成本，提高测量精度。多通道光传导装置可以是一种一分二的光纤束，光纤束包含至少两根光纤，一部分光纤束的入射端与光测量装置的出光口相对应，一部分光纤束的入射端与第二光测量装置的出光口相对应，两部分光纤合成一股后连接到同一台光学测量设备，在光纤束的入射端与光测量装置的出光口之间及光纤束的入射端与第二光测量装置之间可以设置用于阻挡和打开光路的光闸，使用时，可以关闭第二光测量装置的光闸阻挡第二光测量装置，打开光测量装置的光闸用光学测量设备测试光测量装置的光信号，也可以关闭光测量装置的光闸阻挡光测量装置，打开第二光测量装置的光闸用光学测量设备测试第二光测量装置的光信号。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的积分球测量装置的实施例的结构示意图。

图中，测量积分球1、第二光测量装置2、第一光测量装置3、主光源4、样品固定件6、被测样品7、第一挡光屏11、第二挡光屏12、样品安装口13、卤钨灯41、滤光装置42、多通道光纤束43。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本实施例提供的积分球法测量材料透射比的方法为(d/0)漫射/垂直测量方式。在积分球的样品安装口的正前方设置第一光测量装置，第一光测量装置和样品安装口之间设置样品固定件，然后在积分球上安装第二光测量装置，并将第二光测量装置作为辅助光测量装置；在开启第一光测量装置和第二光测量装置的情况下，分別测得放置样品时和不放置样品时积分球内的漫反射条件的差异：

首先，在开口上不放置被测样品，此时测试第一光测量装置的测量值T1、测试第二光测量装置的测量值T2；

然后，将被测样品安装在样品固定件上，使主光源的光束穿过被测样品，此时测试第一光测量装置的测量值T3、测试第二光测量装置的测量值T4；

将上述测试数值代入公式，透射比＝(T3/T1)*(T2/T4)，计算得到待测样品的透射比，通过以上计算消除上述差异，从而得到精确的材料透射比。

图1示出了本发明实施例提供的一种积分球测量装置，该测量装置包括测量积分球1，该测量积分球具有样品安装口13和样品固定件6，且样品固定件6能够将被测样品7固定在样品安装口13的正前方；上述积分球测量装置还包括第一光测量装置3和主光源4，该第一光测量装置3位于样品安装口13的正前方，并使得被测样品7位于第一光测量装置3的测量光路上，且第一光测量装置3的接收光束的接收角为2.5°；该积分球测量装置还包括第二光测量装置2，该第二光测量装置2设置在测量积分球1上，并接收测量积分球1内的光束，如图所示，第二光测量装置2的接收光路垂直于第一光测量装置3的接收光路，并正对主光源4的光路，且在第二光测量装置2的测量光路上设置第一挡光屏11，在主光源4的光路上设置第二挡光屏12。上述主光源4包含多个卤钨灯41，还包括一个多通道光纤束43，该多通道光纤束包括一个出射口及多个入射口，多个卤钨灯与多通道光纤束的多个入射口一一对应，且卤钨灯的出射光通过入射口进入，并在多通道光纤束的出射口的合成一道光束。另外，主光源4还包括滤光装置42，该滤光装置设置在多个卤钨灯的出射光路与多通道光纤束的入射口之间。

另外，第一光测量装置3和第二光测量装置2均采用光谱测量装置，且两个光谱测量装置通过一个多通道光传导装置连接到同一台光学测量设备。本实施例中，所用的多通道光传导装置采用一分二的光纤束，光纤束包含至少两根光纤，一部分光纤束的入射端与第一光测量装置3的出光口相对应，一部分光纤束的入射端与第二光测量装置2的出光口相对应，两部分光纤合成一股后连接到同一台光学测量设备，在光纤束的入射端与第一光测量装置3的出光口之间及光纤束的入射端与第二光测量装置2之间可以设置用于阻挡和打开光路的光闸，使用时，可以关闭第二光测量装置2的光闸阻挡第二光测量装置2，打开光测量装置3的光闸用光学测量设备测试光测量装置3的光信号，也可以关闭第一光测量装置3的光闸阻挡第一光测量装置3，打开第二光测量装置2的光闸用光学测量设备测试第二光测量装置2的光信号。由于第一光测量装置3和第二光测量装置2共用一台光学测量设备，因此可以消除设备对测量结果的影响，提高测量精度，同时，这种方式可以节省成本。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种积分球法测量材料透射比的方法，其特征在于，在积分球的样品安装口正前方设置第一光测量装置，第一光测量装置和样品安装口之间设置样品固定件，然后在积分球上安装第二光测量装置，并将第二光测量装置作为辅助光测量装置；在开启第一光测量装置和第二光测量装置的情况下，分別测得样品固定件上放置样品时和不放置样品时积分球内的漫反射条件的差异，然后通过计算消除上述差异，并最终得到精确的材料透射比，其具体步骤如下：

1)在样品固定件上不放置被测样品，测试第一光测量装置的测量值T1、测试第二光测量装置的测量值T2；

2)在样品固定件上放置被测样品，测试第一光测量装置的测量值T3、测试第二光测量装置的测量值T4；

3)利用公式：透射比＝(T3/T1)*(T2/T4)，计算得到待测样品的透射比。

2.如权利要求2所述的一种积分球测量材料透射比的方法，其特征在于：所述方法为(d/0)漫射/垂直测量方式。

3.一种用于权利要求或所述的积分球法测量材料透射比的方法的积分球测量装置，其特征在于，包括测量积分球，该测量积分球具有样品安装口和样品固定件，且样品固定件能够将样品固定在样品安装口的正前方；所述积分球测量装置还包括第一光测量装置和主光源，所述第一光测量装置位于样品安装口的正前方，并使得样品位于第一光测量装置的测量光路上；该积分球测量装置还包括第二光测量装置，该第二光测量装置设置在测量积分球上，并接收测量积分球内的光束。

4.如权利要求3所述的积分球测量装置，其特征在于：所述的主光源包括一个或多个卤钨灯，或包括至少一个卤钨灯和一个LED灯。

5.如权利要求4所述的积分球测量装置，其特征在于：所述的主光源包含多个卤钨灯，还包括一个多通道光纤束，该多通道光纤束包括一个出射口及多个入射口，多个卤钨灯与多通道光纤束的多个入射口一一对应，且卤钨灯的出射光通过入射口进入，并在多通道光纤束的出射口的合成一道光束。

6.如权利要求5所述的积分球测量装置，其特征在于：所述主光源还包括滤光装置，该滤光装置设置在多个卤钨灯的出射光路与多通道光纤束的入射口之间。

7.如权利要求3至6所述的积分球测量装置，其特征在于：所述的第二光测量装置和第一光测量装置均采用为光谱测量装置。

8.如权利要求3至6所述的积分球测量装置，其特征在于：所述的第一光测量装置的接收光束的接收角小于3度。

9.如权利要求3至6所述的积分球测量装置，其特征在于：所述的第一光测量装置和第二光测量装置共用一台光学测量设备。

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