3 测量仪器

　　3.2 光度计

　　光度计是对可见光区域进行测量的仪器。亮度计和照度计是最常见的光度计，也是最有效的可见光测量解决方案。由于要牵扯到几何学的测量，光通量计和光强计应用并不广泛，如果要使用，也需要根据特定的应用领域而定制。

图：照度计和亮度计示例

　　辐射计和光度计最基本的区别，是后者必须以CIE标准观察者的特性去测量光。也就是说，光度计的光谱感应必须要吻合CIE 标准光度函数Vλ。

　　3.2.1 传感器

　　不带滤镜的传感器，例如硒和硫化镉，拥有与Vλ曲线相类似的光谱感应度。但是，它与Vλ之间还是有一定的偏离的，对于精确的光度测量不是非常适合，通常运用在自动光开关领域。

　　大多数的带滤镜传感器使用硅光电管，并在传感器前面放置了特定透射特性的光学滤镜。通过滤镜和传感器的有机组合，就能得到光谱特性极其接近CIEVλ曲线的传感器组。

　　CIE 意识到，需要建立一套有效且国际化的应用方法来标识光度计传感器的质量等级。因此，建立了f1值。f1值指的是一个百分比误差，表示传感器特性曲线与CIEVλ曲线的吻合程度。

图：相关光谱敏感度。

　　3.2.2 校准方法

　　除了f1值外，光度计的校准方法也是决定仪器是否适合特定应用领域的一个重要因素。例如，对于一台f1值相对较大的光度计，只要校准用的标准灯和被测光源相类似时，也能够得到很精确的结果。

　　有两种基本的方法用来校准光度计。

　　第一种也是最常用的方法是使用一盏标准灯(通常是钨丝灯)，这些灯都是验证过并可溯源至国家标准实验室/国家标准机构。光度计校准时，其显示结果会被调整至和标准灯输出一致。

　　第二种校准方法是使用标准检测仪。这样的检测仪有内建的，完美吻合CIEVλ曲线的传感器。用这样的校准方法，仍旧需要一盏标准灯，输出可以调节但必须要稳定。先用标准检测仪测量标准灯的输出，然后用待校光度计测量，调整至标准检测仪测量到的相同数值。当然，这些标准检测仪也要被验证并可溯源至国家标准。

　　3.2.2.1 色彩修正系数

　　传感器-滤镜组合的特性和CIE Vλ曲线的吻合度，在可见光谱边缘范围通常是较差的，因此，校准时所用灯的色温是很关键的。

　　当大多数的光度计以钨丝灯作校准时，用来测量白炽灯、卤素灯和太阳光时能得到精确的值。但是，测量单色光和窄带辐射体，例如，蓝色和白色LED时不是非常适合。测量气体放电灯，例如，冷光灯，会在可见光谱区内显示清晰的特征波峰。

　　因此，现在的光度计为了弥补传感器的光谱敏感度和CIE标准光度函数曲线Vλ之间的误差，都有一个相对应的色彩修正系数，简称为CCF。当传感器的光谱敏感度和光源的光谱能量分布已知时，就能够计算出CCF值。改变CCF值是将当前测量数据(例如，由辐射计测量的数据)转换为光度计数据的最简单有效的方法。CCF也可被作为用户校准的特性参数，尤其是需要室内标准溯源时更有实际使用价值。

　　3.2.3 光度计应用

　　在光的测量中，有很多量可以被测量。不足为奇，光度计的不当选用是造成测量错误的一个主要原因。对于多数使用者而言，进行有效的光度测量的障碍是缺少光度测量的相关知识，尤其是想在光度单位间进行转换会导致最基本的错误。例如，遇到的最常见的错误，是试图使用照度计(lumen/㎡)去测量光通量(lumen)，或者，是想用亮度计(candela/㎡)去测量光强(candela)。