La sphère d'Ulbricht est également connue sous le nom de sphère d'intégration. Richard Ulbricht, un ingénieur allemand, a inspiré la sphère d'Ulbricht. Pour déterminer la meilleure stratégie d'éclairage, il a effectué des mesures photométriques. Cela s'est produit lors de la préparation des systèmes électriques et d'éclairage d'une gare. Il a établi que la quantité de lumière mesurée sur la paroi de la sphère opposée à la source lumineuse est proportionnelle à la quantité de flux lumineux global. Sa forme sphérique a inspiré son nom. Les systèmes d'éclairage à sphère utilisent des sphères pour mesurer les sources lumineuses telles que les lampes et les luminaires.
Spectroradiomètre de haute précision intégrant un système de sphère LPCE-2(LMS-9000)
En règle générale, les échantillons diffusant ou réfractant la lumière sont examinés à l'aide d'un système d'éclairage sphérique, tel que des lentilles optiques. La méthode de test détermine la transmission des lentilles qui condensent la lumière après les avoir traversées. Lorsqu'un détecteur conventionnel détecte de la lumière, il impacte la surface sensible à la lumière du détecteur. Cela met fin à la correction de la ligne de base (alignement à 100 %). La lumière provient de la surface sensible à la lumière du détecteur après avoir irradié l'échantillon. En conséquence, une mesure précise est impossible à atteindre.
Un échantillon distribué n'est pas compté. Toutes les lumières de mesure sont dirigées vers la surface sensible à la lumière du détecteur. Lors de l'utilisation d'une sphère d'intégration pour mesurer un échantillon, la lumière après diffusion dans la sphère est mesurée pendant la correction de la ligne de base et la mesure de l'échantillon.
En infusant l'éclairage d'une source externe dans la sphère, une sphère à usage général peut être conçue comme une source de lumière uniforme rudimentaire. Un illuminateur, un détecteur et un wattmètre ou un radiomètre sont nécessaires pour la configuration. Étant donné que le quatrième port inutilisé avec une prise de port peut interférer avec l'uniformité de sortie, une sphère à trois ports est préférable à une sphère à quatre ports. La source lumineuse est connectée au port à 90 degrés et le détecteur est fixé au pôle nord. La sortie d'éclairage uniforme est fournie via l'énorme port à 0 degré.
Le détecteur attaché au wattmètre ou au radiomètre offre un indicateur exact de l'illumination de la sphère. Tant que le détecteur n'est pas saturé, la sortie variera linéairement avec la lecture de puissance.
Les sphères de plus petit diamètre et à moindre coût doivent avoir des ports de service plus petits et un débit extrêmement élevé. Le débit est augmenté au point que des filtres ou des câbles à fibres optiques sont nécessaires pour éviter la saturation du détecteur, en raison de la dépendance à la source lumineuse. Le pourcentage de ports des sphères plus petites, en revanche, est extrêmement élevé. Par conséquent, les données de mesure fournies par une minuscule sphère d'intégration seront moins précises que les données générées par la même application utilisant une grande sphère.
La plus grande sphère d'intégration a un débit plus faible que les sphères plus petites et une atténuation optique plus élevée, ce qui se traduit par un rapport signal sur bruit plus élevé. Ces sphères sont plus flexibles, mais elles sont aussi plus chères à produire.
Les sphères d'intégration GPS revêtues de sulfate de baryum à faible coût sont constituées de deux hémisphères en aluminium. Un couvercle de bride anodisé avec des vis relie les hémisphères. Bien que la réflectance hémisphérique du sulfate de baryum tombe légèrement au-dessus de 1850 nm, la plage spectrale utile est de 350 à 2400 nm. Ce type de sphère convient à la plupart des applications de surveillance du rayonnement visible et proche infrarouge.
Le revêtement d'or diffus est un revêtement d'or-métallique diffus plaqué électrochimiquement avec une réflectivité élevée dans les gammes de longueurs d'onde proche infrarouge et infrarouge de 0.7 à 20 m. Les sphères en or sont construites de la même manière que les sphères en sulfate de baryum, à l'exception que la surface plane externe et les cadres des ports sont également plaqués or. Les applications laser infrarouge bénéficient de l'utilisation d'un GPS en or. Contrairement à un revêtement de sulfate de baryum, qui perd sa réflectivité à des températures élevées, l'or diffus est stable à des températures bien supérieures à 100 degrés Celsius.
La réflectance diffuse du matériau PTFE est assez élevée et couvre la région spectrale de 250 à 2500 99 nm, avec une réflectance supérieure à 400 % entre 1500 nm et XNUMX XNUMX nm. Bien que la stabilité de la température du PTFE soit appropriée pour les applications laser, sa réflectivité élevée convient mieux aux applications à faible niveau de lumière. Une autre caractéristique notable des sphères en PTFE est leur fiabilité : le matériau ne se détériore pas avec le temps et peut être nettoyé sans compromettre l'intégrité mécanique du matériau.
L'épaisseur de 7 mm du matériau réfléchissant le long de la paroi intérieure de la sphère d'un PTFE sphère d'intégration est facilement visible à travers un port sphérique. Un GPS PTFE est composé de deux hémisphères usinés qui s'emboîtent pour former une sphère interne creuse et sont maintenus ensemble par une coque extérieure en aluminium. En raison de l'usinage et de l'assemblage requis, une sphère en PTFE est plus chère qu'un GPS en sulfate de baryum. Comme les parois sont épaisses, les possibilités de taille pour les sphères de PTFE varient également. Le débit optique d'un GPS PTFE est élevé en raison de sa réflectivité et de sa diffusivité élevées. Par conséquent, des précautions supplémentaires doivent être prises lors de la sélection des fixations et des accessoires de port.
Lors de la sélection d'une sphère pour les applications spécifiées, la taille et l'emplacement du port sur une sphère d'intégration sont des considérations essentielles. Un port de sphère améliore l'utilité d'une sphère d'intégration tout en diminuant l'uniformité de la dispersion de la lumière à l'intérieur de la sphère. La fraction de port est le rapport de toute la zone du port à la surface de la paroi interne d'un GPS. Le paramètre de fraction de port est une mesure de la précision de la sphère. Un sphère d'intégration avec une faible fraction de port surpasse une sphère avec une grande fraction de port.
Chaque port d'une sphère d'intégration a un objectif spécifique, et une utilisation incorrecte de n'importe quel port entraînera des résultats de mesure erronés. Les positions des ports sont désignées par les chiffres 0°, 90°, 180° et le pôle nord. Toutes les ouvertures Sphere sont usinées dans la coque hémisphérique externe à des intervalles de 90 degrés. Les dimensions de chaque port sont déterminées par la taille et la série du GPS. Les fonctions de chaque port GPS sont prédéterminées tout au long du processus de conception de la sphère. Certains ports ont une seule fonction, tandis que d'autres ont de nombreuses fonctions. Tout sphères intégratrices de la série GPS peuvent être utilisés pour des applications de mesure de source et de lumière uniformes. Le 4 ports sphères intégratrices peut mesurer la réflectance et la transmission diffuses.
An sphère d'intégration est également parfait pour évaluer la sortie de la fibre optique. La première tache de réflexion sur le côté opposé de la source n'est pas fortement concentrée. Cela se produit en raison de la divergence lente habituelle des fibres optiques. Par conséquent, soit la disposition du faisceau collimaté, soit la configuration du faisceau divergent est souvent suffisante. Cependant, en raison de l'ouverture numérique accrue de la fibre, la structure de faisceau divergente est suggérée dans le cas d'une fibre à lentille. L'agencement de faisceau collimaté est préférable lors de l'utilisation d'un collimateur à fibre.
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