研究积分球出光孔照度标定方法

多型号微光像增强器成像均匀性测试仪在工作过程中需要实时地监测积分球出光孔的照度。可知可以在积分球的均匀照度区域开一个小的照度监测孔,则该小孔监测到的照度值与积分球出光孔的照度值相等。

图1.56　标准照度计实物图

标准照度计是专门测量照度的高精度仪器,标准照度计能够精确地测量所处环境的照度值[33～34]。标准照度计实物如图1.56所示。

硅光电池是一种半导体器材,它能够直接将光能转换成电能。硅光电池的结构简单,它的实质是一个PN结,硅光电池可以将入射到它表面不同强度的光能转化为相应大小的电能[35～36]。硅光电池的实物如图1.57所示。

图1.57　硅光电池实物图

1—引脚;2—光表面。(www.xing528.com)

硅光电池的光电特性曲线如图1.58所示。

图1.58　硅光电池的光电特性曲线

由图1.58硅光电池的光电特性曲线可知,硅光电池的短路电流与光照度成线性关系,而开路电压却不具备这个特点[37]。

因为标准照度计的体积较大,不适合直接用标准照度计直接测量工作中的积分球,所以需要设计一种体积较小、使用方便的照度探测器,硅光电池具有结构简单和体积小的优点,而且引脚产生的电压值和照度值具有线性关系,所以硅光电池适合用于做照度探测器,实时地监测积分球出光孔的照度,保证多型号微光像增强器成像均匀性测试仪的照度监测功能。积分球出光孔照度标定示意如图1.59所示。

图1.59　积分球出光孔照度标定示意

因为硅光电池的短路电流与光照度成线性关系,所以可以用硅光电池的这个特性做照度探测器。通过标准照度计和使用硅光电池制作的照度探测器配合对积分球均匀照度区域的照度进行标定。标定方法是,用标准照度计测出一组积分球处于不同照度时出光孔的照度,如E0、E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7,同时测出每种照度下的硅光电池对应的短路电流,如I0、I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7,所以可以制作一个照度标定表,对任意一个测得的电流Ii,在电流Ii对应小的一个电流区间内做差值运算,就可以从照度标定表中计算出任意一个硅光电池短路电流Ii所对应的照度值Ei。不同区间内做差值运算得到的结果可能不一样,但最小区间内做差值运算的结果与真实值最接近,且精度随着区间的减小和区间数量的增多而增大。所以可以通过这种方法对多型号微光像增强器成像均匀性测试仪的积分球出光孔的照度进行实时的监测。