论文部分内容阅读
【摘 要】光源产品的参数测量有别于一些纯的物理的测量，因为它所测量的电光源产品光色参数都是人眼以光的形式感觉到的，而人眼不可能进行测量的，只能进行定性的判断，因此要进行测量必须引入一些测量仪器来代替人眼作为探测器进行客观测量。本文系统介绍了电光源产品光色参数的一套完整的智能测量系统，并对在测试中涉及到的一些主要问题进行了分析。
【关键词】探测器 定标 积分球 光谱分析仪
在光源的光色参数测量中存在一些特殊的问题，它并不像一些纯的物理的测量，因为它所测量的电光源产品光色参数都是关于人对不同波长的反应，而且这些波长是人眼以光的形式感觉到的，而人眼不可能进行测量的，只能进行定性的判断，因此要进行测量必须引入一些测量仪器来代替人眼作为探测器进行客观测量。直到50年前，所有的光度量都是用目视法，但是那之后随着光电池和V（λ）修正滤光片的发展，现在几乎所有的光度量都可以用类似光电池和V（λ）滤光片的物理光度计进行测量。本文将从以下三个方面系统介绍电光源产品光色参数的测量。
一、智能测量系统介绍
1.WT系列数字电参数测量仪
它是利用数字采用技术对信号进行波形量化分析处理的全新一代的智能产品，是传统指针式仪表的理想换代产品。
2.DYJ多用基准镇流器
为测试管型荧光灯的光电参数，被测管形荧光灯必须工作于标准状态下，其中最重要的要求就是用与之匹配的基准镇流器来镇流，否则若同一灯管在不同镇流器下工作，必定具有不同的光电特性。
DYJ多用基准镇流器是适用于任何一种管形荧光灯的万能基准镇流器。
3.PM200Z智能光度计
它主要具备光照度，光亮度和光通量的测试功能。以光通量的测试为例，分两步。第一，光通量的校零。仪器在出厂时已校零，但在使用较长时间后可能会产生零位漂移，并影响测量精度，于是要校零。取出积分球上的光探测器，将原探测器盖子盖上，不让光射入探测器，此时仪器显示的即为仪器零点。若零点漂移已超过规定的允许误差时，就必须进行零位调整。按“校零”键，“校零”指示灯亮，仪器进入校零状态，并依次自动切换量程，读入各量程的零位值，存入仪器内，在正常测量时扣除该零位值。当“校零”指示灯灭是，仪器校零自动结束，并回到正常测试状态。第二，光通量的定标。先接好测试系统，接着在积分球内装上光通量标准灯，在确认PM200Z智能光度计的测量状态处于光通量测量状态后，再按面板的“定标”键，仪器进入光通量预备定标状态，显示窗口显示“CAL”，再次按“定标”键，仪器进入光通量定标状态，“定标”指示灯亮，同时显示窗口显示上一次输入的标准光通量值，若显示的上一次标准值与本次的标准灯光通量值不同，则重新设定，使仪器显示值与实际标准值一致，再按“定标”键，将定标标准值和标准数存入仪器内，同时“定标”指示灯灭，仪器回到测量状态。
4.CMS系列光譜分析仪
CMS系列光谱分析系统智能化程度很高，硬件操作较简单，主要是其软件操作，进入CMS颜色测试系统，检查主机狭缝是否正确，最大不能超过3mm，安装被测光源并让它处于正常稳定的工作状态，最后全部的测试报告最终显示出来。
5.CHP-500精密变频测试电源
二、测试原理及测试中涉及的主要问题
本套智能测量系统主要测试的光色参数有光通量、色温、显色指数及光谱功率分布。以直管荧光灯的光通量测试为例，采用了相对比较法将光通量标准灯和待测灯进行比较。由于积分球的外型是内部完全中空的球壳，球内壁涂有白色涂料，因此基本满足理想积分球的条件。在理想积分球条件下，光源的总光通量与漫反射照度成正比。
（其中ρ为漫反射系数）【1】
若有一光通量已知的标准光源，其漫反射照度可测得。在待测光源的漫反射照度测得后，可用相对比较法测得待测光源的总光通量。
测试环境应满足：温度在25℃±2℃，相对湿度在65%以下，标准灯每3到5年到厂家更换。测试前燃点普通直管荧光灯2000小时，待光色参数稳定。水平放置荧光灯，定标前先进行测试，然后用标灯定标系统，定标后再测试同一灯管比较定标前数据，相差在可允许范围内则可行可测。在定标过程中，标准灯的安置位置应满足其点亮后影子刚好将探测器位于中间。标灯电流应逐渐调节至标准值，且至标灯点燃30分钟稳定后再定标。光通量的定标直接通过PM200Z智能光度计显示窗口完成，光谱定标通过CMS系列光谱分析软件完成，注意要存盘退出才有效。
测试中，按国标要求来设置灯管电流【2】。对于不同尺寸的积分球，分别可用于测量高压钠灯、金卤灯、直管荧光灯（FL）、螺旋荧光灯（CFL）、环形荧光灯（FCL）、LED灯等的测试。不同型号不同功率的光源对应不同的镇流设置。被测灯的形状，光谱类型最好与标准灯一致。关于通讯接口，可通过主机的设备管理器——端口查看及自动更新。关于设置，可打开测试软件的产品——设置来改端口。设置好后，在球内点燃一只白炽灯去潮气，还可使球内壁漫反射比稳定，通过预照光电池达到使响应度趋于稳定的目的。测量时依次点燃标准灯和待测灯，若光电池工作在线性范围，则待测灯的光通量为
（其中i表示电流，s、x下标分别表示标灯和待测灯）
三、测量结果的误差分析
由于积分球测量时在理想条件下得到的，而实际情况与理想情况存在一定偏差，因此需要根据实际情况对测量结果进行修正。
1. 光吸收修正
当标准灯和待测灯的大小不一样，结构不同时，光源对球内漫反射光线的吸收情况不同，从而会给测量结果带来误差 。
2. 色修正
当标准灯和待测灯的相对光谱功率分布不同，测量时在窗口处光电池前会加V（λ）修正滤光片，使测量结果达到一定精度，加V（λ）修正滤光片后同样会给测量结果带来误差 。
3. 球内壁和窗口选择性修正
当两光源的光谱功率分布完全不同时，由于积分球内壁材料和毛玻璃材料对不同波长的漫反射系数和透射系数都不同，从而会给测量结果带来误差 。修正之后的光通量为
除此之外，还有非线性修正和温度修正。当待测灯和标准灯的光参数相差很大时，测光系统在相应测量范围的非线性误差超过允许限度时就会带来误差。测量时标准灯和待测灯的环境温度相差较大时，由于电源电压和频率的不稳定也会给测量结果带来误差。在实际测量中，要根据具体情况具体分析，区别对待，尽量将误差减小到最低水平。
参考文献
【1】光辐射测量原理与技术.李振国等编著.北京：中国建材工业出版社，1998.3
【2】中华人民共和国国家标准GB/T 10682-2002
作者简介：程利容，女，汉族，籍贯：湖北天门 生于：1983-8-24，荆州理工职业学院，照
明与电气工程系，职称：讲师，研究生学历，研究方向：光源材料及电光源技术。
张来红，男，汉族，籍贯：湖北监利 生于：1982-9-14，沙市一中，职称：中学教师一级，本科学历，研究方向：物理教育。
通讯地址：湖北省荆州市沙市区荆州理工职业学院照明与电气工程系
邮编：434000
【关键词】探测器 定标 积分球 光谱分析仪
在光源的光色参数测量中存在一些特殊的问题，它并不像一些纯的物理的测量，因为它所测量的电光源产品光色参数都是关于人对不同波长的反应，而且这些波长是人眼以光的形式感觉到的，而人眼不可能进行测量的，只能进行定性的判断，因此要进行测量必须引入一些测量仪器来代替人眼作为探测器进行客观测量。直到50年前，所有的光度量都是用目视法，但是那之后随着光电池和V（λ）修正滤光片的发展，现在几乎所有的光度量都可以用类似光电池和V（λ）滤光片的物理光度计进行测量。本文将从以下三个方面系统介绍电光源产品光色参数的测量。
一、智能测量系统介绍
1.WT系列数字电参数测量仪
它是利用数字采用技术对信号进行波形量化分析处理的全新一代的智能产品，是传统指针式仪表的理想换代产品。
2.DYJ多用基准镇流器
为测试管型荧光灯的光电参数，被测管形荧光灯必须工作于标准状态下，其中最重要的要求就是用与之匹配的基准镇流器来镇流，否则若同一灯管在不同镇流器下工作，必定具有不同的光电特性。
DYJ多用基准镇流器是适用于任何一种管形荧光灯的万能基准镇流器。
3.PM200Z智能光度计
它主要具备光照度，光亮度和光通量的测试功能。以光通量的测试为例，分两步。第一，光通量的校零。仪器在出厂时已校零，但在使用较长时间后可能会产生零位漂移，并影响测量精度，于是要校零。取出积分球上的光探测器，将原探测器盖子盖上，不让光射入探测器，此时仪器显示的即为仪器零点。若零点漂移已超过规定的允许误差时，就必须进行零位调整。按“校零”键，“校零”指示灯亮，仪器进入校零状态，并依次自动切换量程，读入各量程的零位值，存入仪器内，在正常测量时扣除该零位值。当“校零”指示灯灭是，仪器校零自动结束，并回到正常测试状态。第二，光通量的定标。先接好测试系统，接着在积分球内装上光通量标准灯，在确认PM200Z智能光度计的测量状态处于光通量测量状态后，再按面板的“定标”键，仪器进入光通量预备定标状态，显示窗口显示“CAL”，再次按“定标”键，仪器进入光通量定标状态，“定标”指示灯亮，同时显示窗口显示上一次输入的标准光通量值，若显示的上一次标准值与本次的标准灯光通量值不同，则重新设定，使仪器显示值与实际标准值一致，再按“定标”键，将定标标准值和标准数存入仪器内，同时“定标”指示灯灭，仪器回到测量状态。
4.CMS系列光譜分析仪
CMS系列光谱分析系统智能化程度很高，硬件操作较简单，主要是其软件操作，进入CMS颜色测试系统，检查主机狭缝是否正确，最大不能超过3mm，安装被测光源并让它处于正常稳定的工作状态，最后全部的测试报告最终显示出来。
5.CHP-500精密变频测试电源
二、测试原理及测试中涉及的主要问题
本套智能测量系统主要测试的光色参数有光通量、色温、显色指数及光谱功率分布。以直管荧光灯的光通量测试为例，采用了相对比较法将光通量标准灯和待测灯进行比较。由于积分球的外型是内部完全中空的球壳，球内壁涂有白色涂料，因此基本满足理想积分球的条件。在理想积分球条件下，光源的总光通量与漫反射照度成正比。
（其中ρ为漫反射系数）【1】
若有一光通量已知的标准光源，其漫反射照度可测得。在待测光源的漫反射照度测得后，可用相对比较法测得待测光源的总光通量。
测试环境应满足：温度在25℃±2℃，相对湿度在65%以下，标准灯每3到5年到厂家更换。测试前燃点普通直管荧光灯2000小时，待光色参数稳定。水平放置荧光灯，定标前先进行测试，然后用标灯定标系统，定标后再测试同一灯管比较定标前数据，相差在可允许范围内则可行可测。在定标过程中，标准灯的安置位置应满足其点亮后影子刚好将探测器位于中间。标灯电流应逐渐调节至标准值，且至标灯点燃30分钟稳定后再定标。光通量的定标直接通过PM200Z智能光度计显示窗口完成，光谱定标通过CMS系列光谱分析软件完成，注意要存盘退出才有效。
测试中，按国标要求来设置灯管电流【2】。对于不同尺寸的积分球，分别可用于测量高压钠灯、金卤灯、直管荧光灯（FL）、螺旋荧光灯（CFL）、环形荧光灯（FCL）、LED灯等的测试。不同型号不同功率的光源对应不同的镇流设置。被测灯的形状，光谱类型最好与标准灯一致。关于通讯接口，可通过主机的设备管理器——端口查看及自动更新。关于设置，可打开测试软件的产品——设置来改端口。设置好后，在球内点燃一只白炽灯去潮气，还可使球内壁漫反射比稳定，通过预照光电池达到使响应度趋于稳定的目的。测量时依次点燃标准灯和待测灯，若光电池工作在线性范围，则待测灯的光通量为
（其中i表示电流，s、x下标分别表示标灯和待测灯）
三、测量结果的误差分析
由于积分球测量时在理想条件下得到的，而实际情况与理想情况存在一定偏差，因此需要根据实际情况对测量结果进行修正。
1. 光吸收修正
当标准灯和待测灯的大小不一样，结构不同时，光源对球内漫反射光线的吸收情况不同，从而会给测量结果带来误差 。
2. 色修正
当标准灯和待测灯的相对光谱功率分布不同，测量时在窗口处光电池前会加V（λ）修正滤光片，使测量结果达到一定精度，加V（λ）修正滤光片后同样会给测量结果带来误差 。
3. 球内壁和窗口选择性修正
当两光源的光谱功率分布完全不同时，由于积分球内壁材料和毛玻璃材料对不同波长的漫反射系数和透射系数都不同，从而会给测量结果带来误差 。修正之后的光通量为
除此之外，还有非线性修正和温度修正。当待测灯和标准灯的光参数相差很大时，测光系统在相应测量范围的非线性误差超过允许限度时就会带来误差。测量时标准灯和待测灯的环境温度相差较大时，由于电源电压和频率的不稳定也会给测量结果带来误差。在实际测量中，要根据具体情况具体分析，区别对待，尽量将误差减小到最低水平。
参考文献
【1】光辐射测量原理与技术.李振国等编著.北京：中国建材工业出版社，1998.3
【2】中华人民共和国国家标准GB/T 10682-2002
作者简介：程利容，女，汉族，籍贯：湖北天门 生于：1983-8-24，荆州理工职业学院，照
明与电气工程系，职称：讲师，研究生学历，研究方向：光源材料及电光源技术。
张来红，男，汉族，籍贯：湖北监利 生于：1982-9-14，沙市一中，职称：中学教师一级，本科学历，研究方向：物理教育。
通讯地址：湖北省荆州市沙市区荆州理工职业学院照明与电气工程系
邮编：434000