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積分球的作用和工作原理（含具體測量方法）

時間：2022-04-21

在光源測試過程中，積分球的主要功能是作為光收集器使用，是光度測量系統的重要組成設備。積分球是一個中空的球體，外殼一般采用金屬板材分片焊接或整體旋壓制成，內壁噴涂反射涂料。

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由于積分球內壁涂層材料的能帶間隙很高，對光能量幾乎不會產生吸收，因此沒有光損失。當被測光源安裝在積分球中心位置時，光線在球內經過多次反射及漫反射后，將均勻地分布在球的內壁上。通過測量積分球內壁某一小塊面積的光能量，就可以計算出光源所散發的全部光能量。

根據搭配的光度測量設備的不同，積分球測量系統分為積分球光度計測量系統和積分球光譜分析系統兩類。前者使用光度探頭作為檢測器，配合光度計來測量光參數；后者使用光纖采集球壁的光線，并配合光譜儀來測量光度、色度及輻射度等參數.

以積分球搭配光度探頭為例，光通量的測量原理如下圖所示。在積分球內，光源S在球壁上任意一點B上產生的光照度是由直射光和多次反射光產生的光照度迭加而成的。由積分學原理可得，球面上的光照度是均勻的，在任意一點B上的光照度E為：

E0 – 光源S直接照射在B點上的光照度

r– 積分球半徑

ρ – 積分球內壁反射率

E0的大小不僅與B點的位置有關，也與光源在球內的位置有關。為了去除直射光的不確定性影響，可以在光源S和B點之間放置一個擋光板，遮擋掉直接射向B點的光線，此時E0=0，則在B點的光照度為：

由于積分球半徑r和涂層反射率ρ均為常數，因此在球壁上任意位置的光照度E與光源的光通量Φ之間就成正比關系。

其中K值稱為測量系統的響應常數。這樣，依據積分光度法的測量原理，通過測量球壁上任意位置的光照度，就可以通過以下公式求出光源的光通量Φ:

（光通量 = 照度 x 面積）