散射辐射测量用遮光球式全自动太阳跟踪器

主要起草单位：中国气象局气象探测中心。

主要起草人：贺晓雷、李建英、吕文华、于贺军、林冰。

2017年7月12日，《散射辐射测量用遮光球式全自动太阳跟踪器》发布。

2018年2月1日，《散射辐射测量用遮光球式全自动太阳跟踪器》实施。

中文名称：积分球

英文名称：integrating sphere

定义：光度测用的中空球体。在球的内表面涂有无波长选择性的(均匀)漫反射性的白色涂料。在球内任一方向上的照度均相等。

理想积分球的条件：

①积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处相等

②球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光线具有相同的漫反射比

③球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实物的抽象光源

设有一束入射辐射通量照在积分球内表面A上,这里分析不在A处的某一表面元dA‘上的辐照度值。当积分球内壁涂以反射比为ρ具有朗伯漫射特性的涂料，表面A上某一面元dA的反射辐亮度LA和它的辐照度EA之间存在着关系：

使用注意事项：

若设ρ(λ)=0.98，照度的相对变化率约为反射比相对变化的50倍。即涂层材料光谱反射比的少量变化，会引起出射辐照度相当大的变化。为此，应当选用光谱反射比近似平且朗伯漫射特性好的材料作为涂层。常用的有硫酸钡、氧化镁、海伦(聚四氟乙烯)等，其光谱反射特性在可见光和近红外相当平坦，漫射特性在小于60°以内很好，反射比高达0.98以上。

积分球和探测器与光源一起工作时，应作为一个整体来考虑其光谱特性。

要求高的涂层反射比主要是为了增加出射窗处的辐亮度值，因为积分球出射窗处的辐照度值和球半径的平方成反比，球较大时，辐照度值将相当低。

当出射窗的辐照度要求不强，而要求辐照度的时间稳定性好时，可用反射比较低的涂层。这时涂层反射比的变化，球内脏物对辐照度值的影响就较小。

当积分球工作在中远红外谱段时，由于硫酸钡等在波长大于2.5mm时, 反射比下降很快，因此用作涂层材料性能较差。硫是一种较理想的红外漫射材料，在3~12mm的平均反射比高达0.94，只是在11.8mm处有一吸收带, 其朗伯漫射特性和硫酸钡等相近。

出射窗应当选用无选择性的透明材料。窗的位置离开球表面会使部分球面积的光不能进入出射窗。因为实际积分球的工作特性并非理想，出射窗处的辐照度也不是完全均匀，因此，出射窗口的尺寸和积分球应当有一定的比例。经验表明，如果要保证出射窗辐照度均匀性在1%左右，则出射窗的直径最好不大于球直径的1/10。是用作定标源的积分球在出射窗口的辐亮度相对分布(积分球的直径为0.76m，出射窗直径是0.3m)。可以看出，相对辐亮度分布差异可达2.6%。