一種修正有效面積法測(cè)量數(shù)據(jù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有效面積法測(cè)量太陽輻照絕對(duì)輻射計(jì)主光闌面積測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體 涉及一種修正有效面積法測(cè)量數(shù)據(jù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽輻照絕對(duì)輻射計(jì)在主腔開口前放置了精密加工并需測(cè)準(zhǔn)面積的主光闌。主光 闌的大小限制了入射光幾何區(qū)域，決定了計(jì)算輻射照度時(shí)的入射面積以及輻射亮度的立體 角。因此高精度測(cè)量主光闌面積對(duì)提高太陽輻照絕對(duì)輻射計(jì)的測(cè)量精度有著至關(guān)重要的意 義。
[0003] 參見附圖1，現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量主光闌面積使用的有效面積法測(cè)量裝置。測(cè)量過程 為：激光器1發(fā)出的高斯光束經(jīng)功率穩(wěn)定器2后，輸出穩(wěn)定的高斯光束。穩(wěn)定的高斯光束經(jīng) 光束分離器3后，50%能量反射50%能量透過。經(jīng)光束分離器3反射的50%的能量進(jìn)入到 監(jiān)視積分球4與監(jiān)視探測(cè)器5組合的監(jiān)視系統(tǒng)，用來監(jiān)視激光輸出光束的穩(wěn)定性。經(jīng)光束 分離器3透射的50%的能量打到被測(cè)主光闌6表面，后經(jīng)主光闌6的孔徑進(jìn)入到測(cè)量積分 球8和測(cè)量探測(cè)器9組合的積分球測(cè)量探測(cè)系統(tǒng)中，平移臺(tái)7帶動(dòng)被測(cè)主光闌6移動(dòng)，等效 生成照度穩(wěn)定的光區(qū)域。測(cè)量積分球8和測(cè)量探測(cè)器9組合的積分球探測(cè)系統(tǒng)用來測(cè)量透 過孔徑光闌6的輻射通量。
[0004] 平移臺(tái)7載著被測(cè)主光闌6在X和y方向上nx AxXny Ay的測(cè)量范圍內(nèi)以恒定步 距ΔΧ，Ay移動(dòng)。所有通過被測(cè)主光闌6的輻射通量，需要被測(cè)量積分球8和測(cè)量探測(cè)器 9的組合的積分球測(cè)量探測(cè)系統(tǒng)接收，在被測(cè)主光闌6背部的積分球開口 10應(yīng)充分大。被 測(cè)主光闌6移動(dòng)，其背部充當(dāng)部分積分球內(nèi)壁，使得積分球測(cè)量探測(cè)器9輸出的光輻射功率 值不準(zhǔn)確，將對(duì)面積測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，因此需要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種修正有效面積法測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在 的使用有效面積法測(cè)量太陽輻照絕對(duì)輻射計(jì)主光闌面積時(shí)，被測(cè)主光闌移動(dòng)，其背部充當(dāng) 部分積分球內(nèi)壁，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響的問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種修正有效面積法測(cè)量數(shù)據(jù)的方法包括以下步驟：
[0007] 步驟一：在光學(xué)仿真軟件中，建立實(shí)際測(cè)量時(shí)入射測(cè)量光束、積分球開口、主光闌 和測(cè)量探測(cè)器的相對(duì)位置模型一；
[0008] 步驟二：在步驟一中得到的模型一中，在測(cè)量積分球上，積分球開口關(guān)于測(cè)量探測(cè) 器對(duì)稱位置設(shè)置修正積分球開口，得到模型二；
[0009] 步驟三，在步驟二中得到的模型二，設(shè)置修正光束由修正積分球開口垂直入射；
[0010] 步驟四：以固定測(cè)量步距移動(dòng)主光闌，記錄每一次移動(dòng)主光闌時(shí)，測(cè)量探測(cè)器輸出 的光輻射功率值P U;
[0011] 步驟五：將步驟四中得到的每一次移動(dòng)主光闌時(shí)的光輻射功率值，通過公式（一） 計(jì)算出主光闌在不同位置時(shí)相對(duì)于原點(diǎn)位置，測(cè)量探測(cè)器輸出值的相對(duì)改變量 [0012]
(一）
[0013] 其中：Tlij為相對(duì)改變量；
[0014] U為在光學(xué)仿真軟件中，主光闌在每個(gè)位置處時(shí)測(cè)量探測(cè)器輸出值；
[0015] 。為在光學(xué)仿真軟件中，主光闌在原點(diǎn)位置處時(shí)測(cè)量探測(cè)器輸出值；
[0016] 步驟六：根據(jù)步驟五中得到的主光闌在不同位置時(shí)相對(duì)于原點(diǎn)位置，測(cè)量探測(cè)器 輸出值的相對(duì)改變量h,，通過公式（二）計(jì)算得到主光闌在每個(gè)位置時(shí)，測(cè)量探測(cè)器輸出 值對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)C li j，
[0017] Clij=ITlij (二）
[0018] 其中：Cli j為主光闌在每個(gè)位置時(shí)，測(cè)量探測(cè)器輸出值對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)；
[0019] 步驟七：根據(jù)步驟六中得到的測(cè)量探測(cè)器輸出值修正系數(shù)通過公式（三）修正原 始實(shí)際的測(cè)量探測(cè)器輸出值，
[0020]
(三）
[0021] 其中：為修正后的實(shí)際測(cè)量探測(cè)器輸出值；
[0022] 埸為原始的實(shí)際測(cè)量探測(cè)器輸出值；
[0023] Clij為修正系數(shù)。
[0024] 所述光學(xué)仿真軟件是指tracpro光學(xué)仿真軟件。
[0025] 所述以固定測(cè)量步距移動(dòng)主光闌具體指：平移臺(tái)載著主光闌以固定的步距在一個(gè) 平面上做二維移動(dòng)。
[0026] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的一種修正有效面積法測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，根據(jù)在相 同入射測(cè)量光束情況下，模擬仿真測(cè)量過程中被測(cè)主光闌每次移動(dòng)，對(duì)積分球測(cè)量探測(cè)器 輸出值的改變規(guī)律，描出測(cè)量探測(cè)器輸出功率值隨主光闌位置變化曲線，進(jìn)而求出主光闌 在不同位置相對(duì)于原點(diǎn)位置時(shí)，測(cè)量探測(cè)器輸出值的相對(duì)改變量，給出修正系數(shù)表。由此修 正系數(shù)表來修正實(shí)際測(cè)量過程中測(cè)量探測(cè)器輸出功率值。這種計(jì)算方法符合理論依據(jù)，具 有科學(xué)性。解決了目前有效面積測(cè)量法中被測(cè)主光闌背部充當(dāng)部分積分球內(nèi)壁對(duì)面積測(cè)量 結(jié)果所帶測(cè)量誤差的問題。
【附圖說明】
[0027] 圖1為有效面積法測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明的一種修正有效面積法測(cè)量數(shù)據(jù)的方法流程圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明的一種修正有效面積法測(cè)量數(shù)據(jù)的方法中構(gòu)建的模型一示意圖；
[0030] 圖4為本發(fā)明的一種修正有效面積法測(cè)量數(shù)據(jù)的方法中構(gòu)建的模型二示意圖；
[0031] 圖5為固定步距移動(dòng)主光闌時(shí)探測(cè)器輸出的光功率曲線；
[0032] 圖6為光闌背部充當(dāng)積分球內(nèi)壁對(duì)探測(cè)器接收光功率產(chǎn)生影響的相對(duì)改變量曲 線；
[0033] 其中1、激光器，2、功率穩(wěn)定器，3、光束分離器，4、監(jiān)視積分球，5、監(jiān)視探測(cè)器，6、主 光闌，7、平移臺(tái)，8、測(cè)量積分球，9、測(cè)量探測(cè)器，10、積分球開口，11、入射測(cè)量光束，12、修正 積分球開口，13、修正光束。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
[0035] 參見附圖2,本發(fā)明的一種修正有效面積法測(cè)量數(shù)據(jù)的方法包括以下步驟：
[0036] 步驟一：在光學(xué)仿真軟件中，建立實(shí)際測(cè)量時(shí)入射測(cè)量光束11、積分球開口 10、主 光闌6和測(cè)量探測(cè)器9的相對(duì)位置模型一，參見附圖3 ;
[0037] 步驟二：在步驟一中得到的模型一中，在測(cè)量積分球8上，積分球開口 10關(guān)于測(cè)量 探測(cè)器9對(duì)稱位置設(shè)置修正積分球開口 12,得到模型二，參見附圖4 ;
[0038] 步驟三，在步驟二中得到的模型二，設(shè)置修正光束13由修正積分球開口 10垂直入 射；
[0039] 步驟四：以固定測(cè)量步距移動(dòng)主光闌6,記錄每一次移動(dòng)主光闌6時(shí)，測(cè)量探測(cè)器9 輸出的光輻射功率值P u，得到測(cè)量探測(cè)器9光功率輸出曲線，參見附圖5 ;測(cè)量探測(cè)器9 在不同位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出功率值見表1 ;
[0040] 表1不同位置時(shí)測(cè)量探測(cè)器對(duì)應(yīng)的輸出功率值
[0041]
[0042]
[0043] 步驟五：將步驟四中得到的每一次移動(dòng)主光闌6時(shí)的光輻射功率值通過公式 (一）計(jì)算出主光闌6在不同位置時(shí)相對(duì)于原點(diǎn)位置，測(cè)量探測(cè)器9輸出值的相對(duì)改變量 Γ?ι]，得到對(duì)應(yīng)曲線，參見附圖6，
[0044]
(一）
[0045] 其中f u為在光學(xué)仿真軟件中，主光闌6在每個(gè)位置處時(shí)測(cè)量探測(cè)器9輸出 值；
[0046] P'。為在光學(xué)仿真軟件中，主光闌6在原點(diǎn)位置處時(shí)測(cè)量探測(cè)器9輸出值；
[0047] 步驟六：根據(jù)步驟五中得到的主光闌6在不同位置時(shí)相對(duì)于原點(diǎn)位置，測(cè)量探測(cè) 器輸出值的相對(duì)改變量h,，通過公式（二）計(jì)算得到主光闌在每個(gè)位置時(shí)，測(cè)量探測(cè)器9 輸出值對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)C li j，
[0048] Cij j= 1-r j (二）
[0049] 其中：Cli j為主光闌6在每個(gè)位置時(shí)，測(cè)量探測(cè)器9輸出值對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)；
[0050] 步驟七：根據(jù)步驟六中得到的測(cè)量探測(cè)器9輸出值修正系數(shù)通過公式（三）修正 原始實(shí)際的測(cè)量探測(cè)器輸出值，
[0051]
(三）
[0052] 其中：$為修正后的實(shí)際測(cè)量探測(cè)器9輸出值；
[0053] G為原始的實(shí)際測(cè)量探測(cè)器9輸出值；
[0054] Clij為修正系數(shù)。
[0055] 所述光學(xué)仿真軟件是指tracpro光學(xué)仿真軟件。
[0056] 所述以固定測(cè)量步距移動(dòng)主光闌6具體指：在具體實(shí)驗(yàn)有效面積法測(cè)量主光闌6 面積時(shí)，所使用的平移臺(tái)7載著主光闌6以固定的步距移動(dòng)，此步距為一個(gè)定值，如5mm。平 移臺(tái)7載著主光闌6在一個(gè)平面上做二維移動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種修正有效面積法測(cè)量結(jié)果的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一：在光學(xué)仿真軟件中，建立實(shí)際測(cè)量時(shí)入射測(cè)量光束（11)、積分球開口（10)、主 光闌（6)和測(cè)量探測(cè)器（9)的相對(duì)位置模型一； 步驟二：在步驟一中得到的模型一中，在測(cè)量積分球（8)上，積分球開口（10)關(guān)于測(cè)量 探測(cè)器（9)對(duì)稱位置設(shè)置修正積分球開口（12)，得到模型二； 步驟三，在步驟二中得到的模型二，設(shè)置修正光束（13)由修正積分球開口（10)垂直入 射； 步驟四：以固定測(cè)量步距移動(dòng)主光闌（6)，記錄每一次移動(dòng)主光闌（6)時(shí)，測(cè)量探測(cè)器 (9)輸出的光輻射功率值P' 步驟五：將步驟四中得到的每一次移動(dòng)主光闌（6)時(shí)的光輻射功率值，通過公式（一） 計(jì)算出主光闌在不同位置時(shí)相對(duì)于原點(diǎn)位置，測(cè)量探測(cè)器（9)輸出值的相對(duì)改變量其中：Aij為相對(duì)改變量； P'u為在光學(xué)仿真軟件中，主光闌（6)在每個(gè)位置處時(shí)測(cè)量探測(cè)器（9)輸出值； P' ^為在光學(xué)仿真軟件中，主光闌（6)在原點(diǎn)位置處時(shí)測(cè)量探測(cè)器（9)輸出值； 步驟六：根據(jù)步驟五中得到的主光闌（6)在不同位置時(shí)相對(duì)于原點(diǎn)位置，測(cè)量探測(cè)器 (9)輸出值的相對(duì)改變量，通過公式（二）計(jì)算得到主光闌（6)在每個(gè)位置時(shí)，測(cè)量探 測(cè)器（9)輸出值對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)Clij, Cllj=1_r!,.i (二） 其中：Cu為主光闌（6)在每個(gè)位置時(shí)，測(cè)量探測(cè)器（9)輸出值對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)； 步驟七：根據(jù)步驟六中得到的測(cè)量探測(cè)器（9)輸出值修正系數(shù)通過公式（三）修正原 始實(shí)際的測(cè)量探測(cè)器（9)輸出值， (三） 其中：愿為修正后的實(shí)際測(cè)量探測(cè)器輸出值； ^為原始的實(shí)際測(cè)量探測(cè)器輸出值； C1, j為修正系數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修正有效面積法測(cè)量結(jié)果的方法，其特征在于，所述光 學(xué)仿真軟件是指tracpro光學(xué)仿真軟件。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修正有效面積法測(cè)量結(jié)果的方法，其特征在于，所述以 固定測(cè)量步距移動(dòng)主光闌（6)具體指：平移臺(tái)（7)載著主光闌(6)以固定的步距在一個(gè)平 面上做二維移動(dòng)。
【專利摘要】一種修正有效面積法測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，屬于太陽輻照絕對(duì)輻射計(jì)主光闌面積測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，目的在于解決有效面積法測(cè)量結(jié)果存在一定測(cè)量誤差的問題。本發(fā)明包括以下步驟：首先在光學(xué)仿真軟件中，建立實(shí)際測(cè)量時(shí)入射測(cè)量光束、積分球開口、主光闌和測(cè)量探測(cè)器的相對(duì)位置模型一；并在測(cè)量積分球上，積分球開口關(guān)于測(cè)量探測(cè)器對(duì)稱位置設(shè)置修正積分球開口；設(shè)置修正光束由修正積分球開口垂直入射；以固定測(cè)量步距移動(dòng)主光闌，記錄每一次移動(dòng)主光闌時(shí)，測(cè)量探測(cè)器輸出的光輻射功率值；計(jì)算主光闌在不同位置時(shí)相對(duì)于原點(diǎn)位置，測(cè)量探測(cè)器輸出值的相對(duì)改變量，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)；根據(jù)測(cè)量測(cè)器輸出值修正系數(shù)修正原始實(shí)際的測(cè)量探測(cè)器輸出值。
【IPC分類】G06F17/50, G01B11/28
【公開號(hào)】CN105136071
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510559326
【發(fā)明人】方偉, 陳祥子, 王玉鵬, 夏志偉, 宋寶奇
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月6日