光通量计量

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第485页（1975字）

在电光源生产和照明设计时，往往需要知道一个光源(或光源与它所带的灯具)向空间发出的总光通量Φ，它等于光强度分布对立体角的积分Φ=∫_ΩIdΩ。通常光源在各个方向上的光强度是不一样的，它是方位角φ和倾角θ的函数，计算时首先把对立体角的积分化为对两个平面角φ和θ的积分：

实际上都以求和来代替积分，由计算机来完成计算工作。

测量光源的I(θ_，φ)用角分布光度计，光度计先用光强标准灯给以定标。经测量的光源就被赋于一个总光通量值，成为光通量副基准灯。

我国制造的光通量标准灯系列如图9．4－4所示。这种BDT型光通量标准灯是加工精细的钨丝灯，主要用于计量部门，其主要光电参数如表9．4－3。

表9．4－3 BDT型光通量标准灯光电参数

图9．4－4 BDT型光通量标准灯

另一个光通量标准灯系列是BDP型，它是按灯泡的功率排列的，灯泡的结构与平常使用的普通照明用光源很相似，为灯泡生产部门所广泛采用，主要光电参数如表9．4－4所示。

表9．4－4 BDP型光通量标准灯

由于个别标准灯有时会发生突然的变化，为了保证光度检测的可靠性，要用三只以上标准灯同时标定所用的光电光度计。钨丝白炽灯在每次通电使用时，要有一定的预热时间。真空钨丝灯的预热时间为3－8分钟，充气钨丝灯的预热时间为8－12分钟。供标准灯使用的电源应有较高的稳定度，测量电流、电压的仪表应具有与标准灯级别相适应的精确度。

光源总光通量的量值传递用积分球光度计(见图9．4－5)，标准光源和待测光源依次悬挂在球的中央，球壁上开有一个小小的观察孔，这个孔的内侧与球内表面平齐处放一块毛玻璃或乳白玻璃，孔的外侧放一个光电光度计。积分球是一个空心球体，内壁用白色漫反射材料均匀地涂布，常用的漫反射涂料是由高纯度硫酸钡粉末与一些无色的粘合剂配制而成的。涂布后球内壁的反射率处处相同。在球心至窗口的直线上，离球心1／3的位置处有一块不透明的挡板，挡板两面也涂上与球壁一样的涂料，挡板的作用是挡住光源直接射到窗口上去的光线，因此到达窗口的光线只能是由光源发出而又经过球壁多次反射的漫反射光。可以证明，在这种情况下，窗口上的照度E正比于光源发出的总光能量Φ，即有

图9．4－5 积分球光度计

E=KΦ (9．4－7)

式中K是一个比例常数，与球的直径和球壁的反射率有关。因光电光度计的输出信号正比于其表面上的照度，所以当球心上挂的是标准灯时，得到一个输出V₀，随后取出标准灯，放进待测灯，又可得到一个输出信号V_x，则

式中 Φ₀为标准灯的总光通量；Φ_x为待测灯的总光通量。

在进行这种测量时，要注意所有标准灯都必须用稳定的电源供电，并在供电电路和上配上合格的电测仪表。点燃标准灯时必须使电流从零值缓慢升到额定值，在额定值上进行足够时间的预热后才进行光度计的读数。测量完毕后又要缓慢地从额定电流降至零值，然后断开电源，这样才能保证标准灯免受电流冲击，保持光通量的稳定。

【参考文献】：

［1］现代计量学概论，鲁绍曾主编，中国计量出版社，1987。

［2］现代计量测试技术，王江主编，中国计量出版社，1990。

［3］光度学，郝允祥等编着，北京师范大学出版社，1988。

［4］色度学，荆其诚等编着，科学出版社1979，。

［5］Principles Governing Photometry，Metrologia，19，97－101，1983．

［6］Accurate Measurement and Correction for Nonlinearities in Radiometers，J．Res．NBS，67A，1972．