radiometriai, fotometriai és színmérési m ű szerek és mérések
Post on 01-Jan-2016
18 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Objektív műszerek
színképi illesztésbemenő optika
besugárzás & megvilágítás sugár- & fénysűrűség képernyő mérés feltapadó optikával képalkotó rendszerek
spektrométerek letapogató rendszer teljes színkép egy menetben való felvétele
Színképi illesztés
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
400 500 600 700
hullámhossz, nm
rel.
érz
ék
en
ysé
g
szûrõzött det.
V(l)
Si-fényelem
szűrőzött Si-fényelem
Transmission
()in out ( )
Anyagok optikai tulajdonságai
Fogalmak:
- Áteresztés, transzmisszió
- Visszaverés, reflexió
- Szórás, diffúzió
Lehetnek:
- szabályos
- szórt
- vegyes
Visszaverési (reflexiós) tényező
A visszavert és a beeső sugárzott teljesítmény (fényáram) aránya: r
Lehet: Szabályos Szórt Irányított visszaverési tényező
(reflectance factor): Adott térszögbe visszavert/azonos térszögbe a tökéletesen visszaverő diffúzor által visszavert fényáram.
Transmission
()in out ( )
Fényáteresztés
Fogalom: áteresztésMennyiség: áteresztési tényező = ()out / ()in
Belső áteresztési tényező = külső átereszt.tényező – visszaverési tényezőÁteresztési denzitás: D=-lg
Áteresztési tényező, transzmissziós tényező
= ()out / ()in
(transmittance): Belső áteresztési tényező (Internal
transmittance) = külső áteresztési tényező (External transmittance) – Reflexiós tényező (Reflectance)
Denzitás (Optical Density): D(t)=-lgt
Hasonlóan visszaverésre is: D(r)=-lgr
Lambert-Bouguer-Beer törvény
D() = lg [1/()]
Lambert-Bouguer-Beer law:() = exp[-()cl]
where: : spectral absorption coefficient
c : concentration
l : thickness of layer
Optikai szűrő áteresztésének változása a vastagsággal
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
400 500 600 700
1 mm
2 mm
4 mm
8 mm
16 mm
( ) ( ) / 00l l
Illesztési jóság mérőszáma
%100
dV
dV*s
nm780
nm380
nm780
nm380rel
'1
f
relnm780
nm380rel
nm780
nm380rel
d
dV*
s
sS
Ss
f1’=
=1,5 ...3 %
Detektor illesztése a színinger-megfeleltető függvényekhez
Teli szűrőzés:szubtrak-tív színinger-keverés
Parciál szűrőzés: részben additív, részben szubtraktív illesztés
Megvilágítás & besugárzás mérő mérőfeje
o p á l ü v e g á r n y é k o l ó g y û r û
f é n y e l e m
s z í n s z û r õ k ö t e g
Megvilágítás & besugárzás mérő műszer elvi felépítése
A / D á t a l a k í t ó
k i j e l z õe r õ s í t õ
m é r é s h a t á r v á l t á s
m é r õ f e j
Sugár- & fénysűrűségmérő
l á t ó t é r h a t á r o l ó b l e n d e
f o t o e l e k t r o n s o k s z o r o z ó
e r õ s í t õ
k i j e l z õ
l á t ó s z ö g
V ( ) s z û r õ
b e m e n õ o p t i k a
n a g y f e s z ü l t s é g
Képi információ felvétele
video-jel:
NTSC, PAL, SECAM, HDTV TV szabványok
fénysűrűség + szín jel
analóg és digitális rendszerek
gamma-korrekció
Féminterferenciás szűrő
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550
hullámhossz, nm
tran
szm
issz
ió, %
0°
10°
merőlegesés ferdebeesésiszögesetén eltérőáteresztésigörbe!
Interferenciaszűrő-ékes monokromátor
elvi felépítése
i n t e r f e r e n c i a s z û r õ é km o z g a t á s i i r á n y a
b e l é p õ r é s
i n t e r f e r e n c i á sr é t e g
é k e s
f o t o d e t e k t o r
Optikai rács
különböző rendek egymásra-rakódása:merőleges beesés eseténmásodrendű színkép 500 nmés harmadrendű színkép 333 nmazonos irányba térül el!
blaze-szögholografikus rácsok
Rácsos monokromátor
k i l é p õ r é s
o p t i k a i r á c s
a n a l i z á t o r t ü k ö r
k o l l i m á t o r t ü k ö r
b e l é p õ r é s
magasabb rendű színképek vágása prizmás elő-monokromátor-ral vagy vágó-szűrővel
Rácsos monokromáter felbontása
szögdiszperzió, függ a rács rácsállandójától, szokásos a látható színképtartományra készített rácsok esetén: 300 – 600 vonal/mm
felbontóképesség:(/) = mN ahol N a színkép kialakításában résztvevő rácsvonalak száma
sík- és gömb-felületű rácsoksávszélesség, szórt fény
Prizmás monokromátor elve
b e l é p õ r é s p r i z m a
k o l l i m á t o r l e n c s e
k i l é p õ r é s
a n a l i z á t o r l e n c s e
Fényforrás mérő geometria
Integrating sphere
Entrance slit
GratingSpectroradiometer
Order sorting filter wheel
Integrating sphere
Entrance slit
GratingSpectroradiometer
lens
Order sorting filter wheel
Radiance-mode spectroradiometer
Reflecting Diffuser
Fiber-optic input
Transmitting diffuser
Fényáram mérés fotométer -gömbbel, elmélet Gömbfal reflexió: r Ha X fénysűrűsége L Y megvilágítása:
dEY=LdAcos2Q/d 2 mivel d=2r cosQ
dEY=LdA/4r 2
Y megvilágítása X-ről Q független: A teljes gömbfal bármely eleme azonos megvilágítást hoz létre Y-ban.
F fényáramú lámpa a falat megvilágítva rF reflektált fényáramot kelt.
A rF fényáram ismét reflektálódik: r2F
A teljes reflektáls fényáram Frefl=rF(1+r+r2+…)
refl 1
4 1E
refl 1
és így
Fotométergömbös mérés Mivel gömbben van idegen
anyag, gömbfalon ablakok stb., kalibráló normál-lámpával (N) dolgozunk:
1E A
NN
E
E
A mérendő és Normál-lámpa esetén a gömbben lévő testek önabszorpciója különböző, ezért segéd-lámpával (aux.lamp) is csinálunk mérést:
ANN
N AE
EE
E
ahol EA a segédlámpával mért érték, amikor a vizsgálandó lámpa van a gömbben, de az nem ég,
EAN segédlámpával mért érték, amikor a Normál-lámpa van a gömbben, de az nem ég.
Fényforrás teljes fényáramának/színképének mérése
Spectroradiometer
test ( )
Detector port (cosine-corrected)
Test lamp
Total spectral radiant flux standard lamp
Auxiliary lamp
Fényáram mérés goniométerrel
A fényáram és fényerősség kapcsolata:ahol W=4p
A gömbpalást gyűrű területe:
( )
dI
A gömbpalást gyűrűbe kisugárzott fényáram:
d 2π sinr r
2
1
1 2d = 2πsin d 2π cos cosn n n nI I I
ahol In az adott zónába sugárzott átlagos fényerősség;
A zónákat 0° és 180° között kell felvenni.
A fényáram-mérés zónái
Szokás 10°-os zóna szélességekkel számolni, az átlagos fényerősségeket a zónák közepén meghatározva,
és felösszegezve
A teljes fényáram:
ahol I1 az 5°-nél mért átlagos fényerősség, …, I18 a175°-nál mért átlagos fényerősség, és
18
1n n
n
I Z
1 2π cos0 cos10 , ... ,Z
18 2π cos170°- cos180°Z
Fényáram mérés megvilágítás alapján
ahol E a megvilágításr a gömb sugara,e a polár szög az azimuth szög
180 360
2
( ) 0 0
d , sin d dA
E A r E
Fényeloszlás mérés
Lámpatestek fényerősségének szögfüggése
Mérési geometriák:
A-alfa geometria B-beta geometria
top related