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2015-06-29 1004 次

如何正确选择合适的光谱仪及积分球系统

众所周知光谱仪的类型有好几种,如CCD快速光谱仪,双单色机械扫描式光谱仪等。光谱仪的选择主要取决于被测灯的类型,这主要是因为光谱仪是根据灯具的发光特性来设计的。在当前市场上主要有两种光谱仪:一种是CCD电子扫描式光谱仪;另外一种是单双色机械扫描式光谱仪。在实际测试中,通常CCD阵列光谱仪适合测试单科LED,LED灯具等;而传统机械扫描光谱仪主要适合测试传统的节能灯,荧光灯,HID灯等。

为什么说CCD阵列光谱仪适合测试单科LED, LED灯具,这是依据LED灯发光特性来决定的。大家都知道LED灯光衰特性较一般灯具严重,这点是有依据的,LED灯刚开始点亮时候测试的流明值输出和十几分钟后测试的流明值输出有较大差别,这就要求测试设备具有很高的测试速度;另外一方面由于现在主流灯具是LED照明产品,产线测试又占据很大一部分,所以这方面也要求测试设备的高测试速度,因此快速CCD阵列光谱仪应运而生;相对于LED照明产品,传统灯具如节能灯,荧光灯的发光特性和LED灯相反,我们应该注意到节能灯点亮的时候光线比较弱,过了一段时间光线会慢慢变强,因此测试这类光源的设备的测试速度要长一些,这样测试出来的数据才是准确稳定的。另外一方面CCD阵列光谱仪主要配合一根光纤测试颜色参数和光通量;而机械扫描光谱仪主要配合光纤和探头测试,配合光纤测试颜色参数,配合探头测试光通量参数。一般来说机械扫描的单色仪光谱仪的精度高但测试时间长。这里的精度包括光学分辨率,波长精准度,杂散光水平,线性动态范围等。机械扫描的单色仪光谱仪应用于精度要求相对较高的领域,然而由于其测试时间长,并不适合测量随时间变化较大的样品以及在生产线方面的应用。

传统的光谱仪主要都是单双色机械扫描光谱仪,机械扫描光谱仪采用单色仪进行波长扫描,单通道光电接收器实现光电转换,测试速度慢,逐个波长串行输出工作模式,测试时间比较长,不能满足现场实时快速测量要求。机械扫描光谱仪最大的不足是光栅的机械轴和传动机构长时间连续使用容易磨损,影响波长的精度和重复性。随着电子和机械技术的发展,采用Sync-Skan同步扫采技术的快速机械扫描的单色仪光谱仪应运而生,380nm~780nm光谱间的光谱测量只需数秒完成,远远快于传统机械扫描系统的几分钟测量时间,而且测试精度保持不变。Sync-Skan技术中,高速光栅扫面驱动机结构和高速A/D采样同步工作,即从MPU发出的固定脉冲信号同时控制电机和A/D,电机推动光栅运动,从而获得每一个波长位置下的光谱能量数据。

随着阵列探测器的性能和计算机技术的不断提高,解决了瞬态光谱测量的难题,使得CCD阵列光谱仪得到迅速发展,由于它是多通道并行测量方式,不需要机械扫描,可靠性和测量速度大幅提高。CCD光谱仪的色散元件主要包括棱镜和光栅。光栅分光的特点是对整个光谱范围可提供线性光谱色散,存在光谱级次重叠;棱镜分光的特点是不存在光谱级相互重叠的问题,光通量较高,色散有很大的非线性。根据实际情况可见光阵列CCD光谱仪采用平面光栅作为色散元件,使所测波段范围光谱分辨率基本一致。可见光阵列CCD光谱仪系统由聚光系统,平像场光谱仪,固态阵列探测器,快速A/D变换器及计算机数据处理等部分组成。与扫描型相比,快速光谱仪比较新,且它有自身的一些优点:体积小巧(没有机械转动结构)和测量快速。

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