通量計

通量計可分為熱通量計、磁通量計、X射線通量計、紫外輻通量計等。

基本介紹

• 中文名：通量計
• 外文名：fluxmeter
• 用處：測量

技術套用

用於測量試件輻射通量的熱通量計應選用無開口，直25mm的熱通量計（如22Schmidt-Boelter型）。它的量程為（0～15）kW/m，校準時應在輻射通量（1～15）kW/m的範圍內操作。使用時須為熱通量計準備溫度為（15～25）℃的冷卻水源。熱通量計的精3%。校準板是由厚201）mm，密度（850100）kg/m無塗覆層的矽酸鈣板製成，尺寸為長（105020）mm，寬（25010）mm。沿著中心線從試件零點開始，在110mm、210mm，直到910mm的位置開有直徑為（261）mm的圓孔。如果需要進行煙氣測量，測煙裝置作了說明。輻射高溫計、熱通量計和測煙系統的輸出信號應通過適當的方法記錄下來。

電荷放大器型磁通量計

磁通量計也叫做麥克斯韋計，是用來測量磁感應強度B和磁通量功的儀器。永磁鐵和電磁鐵磁極附近區域或地磁場中磁通密度 ( 即磁賓應強度 ) B的測量，無論從實驗室的工作還是在教學的演示實驗中，都占有重要的位置 。為此，出現了早期的基於探測線圈和電量測量的磁通量計，但早期的電量測量儀器的靈敏度很低，或要使用操作麻煩的示波器進行間接計算。

法則1

為了說明電路的工作原理，必須理解集成運放IC的兩條設計法則。

集成運放工作於放大器時，可以將兩個輸入端之間的電壓看作零，即兩個輸入端的電勢相等。這是因為集成運放的開環電壓放大倍數十分大，輸出電壓與輸入電壓之比高達10⁵一10⁵( 如F3140的開環電壓增益為106dB )，輸入端只要有幾百微伏的差動電壓，就足以使輸出端產生最大輸出電壓( 如F3140的最大輸 出電壓為士12V ) 。因此，可以把兩個輸入端之間的電壓看作為零，即把兩個輸入端的電勢看作是相等的。

法則2

集成運放工作於放大器時，可以認為輸入端不汲取電流。這是因為集成運放只汲取極微小的輸入電流 ( 如 F 3140的微小輸入電流僅為10PA左右 ) 。

測量開始前，將探測線圈S放在待測磁場中，使磁力線垂直於線圈平面 。分別按一下按鈕開關K₁ 和K₂，使電容器C₁和C₂全部放電。

當把探測線圈S從磁場中取出時 ( 快速取出或慢速取出都行 )，由於穿過線圈的磁通量的變化，線圈中產生感生電動勢ε，導致迴路中電荷的流動，對電容器C₁和C₂充電 。

根據集成運放的設計法則2，略去運放的輸入電流，可得電容器C₁和C₂的充電電壓U₁和U₂ 為：U₁=U₂=ε ；式中ε為感生電動勢 。

待測磁通密度的大小

例如取n=1000，A=9.62cm²，R=10kΩ和C=100μF，得靈敏度1.9V/T ，每特斯拉的磁通密度給出1.9伏的示值。

設計常數k可以根據待測磁通密度的大小。在巳確定探測線圈的n 和A兩個參數之後，可以採用不同的RC值製成多量程磁通量計。

在常規的磁通量計中，探測線圈必須以衝擊的形式快速地從磁場中移出。在儀器中，探測線圈快速或緩速移出都無妨。這是因為電容器上充電電量與探測線圈的移動速度無關，而電量的測量又無需採用衝擊電流計測量。

儀器的輸出電壓U0必須充分注意

關於儀器的輸出電壓U₀，有兩點必須給以充分注意 。

第一點是U₀的穩定性取決於集成運放的輸入偏置電流的大小，必須採用輸入偏置電流很小的集成運放，即高輸入阻抗集成運放 。這類運放有單電源饋電型，如F3140，使用方便且電路簡單。

第二點是U₀有零點漂移，這是由集成運放的輸入失調電壓和失調電壓溫漂引起的 。讀數前，應調節運放補償端的調零電位器使伏特計指零端後再測量讀數。採用運放F3140的調零電位器R_w的接線法 。

白熾燈光源光通量計的設計

主要研究白熾燈的光通量測量方法。針對白熾燈的性能特點，通過比較分析光通量的兩類常用的測量方法，著重介紹了基於積分球的光通量相對比較測量法，並給出了光通量的計算公式。最後指出了測量方法可能導致誤差產生的原因。

白熾燈光源光通量測量方法簡介

白熾燈是根據電流的熱效應製成的發光器件，它是將燈絲通電加熱到白熾狀態，利用熱輻射發出可見光的電光源，至500℃ 時開始發出可見光。

通常採用兩種方法進行光通量的測量：相對比較法和絕對測定法。絕對測定法是使用分布光度計測量光源發光強度的空間分布，再由其分布計算總光通量，並由其分布得到配光曲線；相對比較法則是利用光通量已知的標準燈和待測燈進行比較，從而得到待測燈的總光通量。

絕對測定法對各種光源的測定都能達到很高的精度，但其用到的測量裝置———分布光度計價格昂貴，結構複雜，不適用於小型計量單位。所以絕對測定法一般用於建立總光通量標準，以及不適合採用相對比較法的情況下。相對比較法是更為常用的測量方法，測量原理和數據處理都相對比較簡單。

理想積分球原理

積分球又稱光通球，它是內部中空的完整球殼。積分球的尺寸各異，最大的直徑可達5m，最小的直徑僅有十幾厘米，球內壁塗以白色塗料。理想積分球需滿足以下條件：1) 球的內表面是一個完整的幾何球面，半徑處處相等；2) 球內沒有任何物體，光源視為只發光而沒有體積的抽象光源；3) 球內壁是中性的均勻漫反射面，對各種波長的入射光具有相同的漫反射比。

理想條件下，設積分球半徑為r，球內壁各點漫反射均勻，服從朗伯定律，漫反射比為ρ。光源可在球內任何位置，光源的總光通量為φ。

設在A點處面積元dS上產生的直射光照度為E_a。由於球內壁為均勻漫反射表面，因此，dS面上的光出射度為：M=ρE_a。

根據朗伯定律，M=πL=ρE_a。

計算可知，漫反射照度E_ρ與總光通量Φ 成正比。標準光源的光通量是已知量，其漫反射照度可以測出。待測光源的漫反射照度亦可測出，通過相對比較法即可得到其光通量。這就是利用積分球測量總光通量的基本原理。

積分球相對比較法測量總光通量

在進行測量前，首先在積分球內點亮一隻白熾燈，主要起以下作用：1) 使積分球內壁的漫反射比穩定；2)去潮氣；3)預照光電池，使其回響度趨於穩定。