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设计
题目
光电检测系统设计 - 光照度计的设计 成绩
课
1. 光辐射的相应于人眼的光谱光视效率相一致;
2. 对不同方向入社的光辐射如何余弦关系,即具有余弦修正器;
3. 有较大的线性范围,环境温度变化对引起的影响小;
主 4. 具有相应键盘输入控制和结果显示。
要
内
容
建议:从学生的工作态度、工作量、设计(论文)的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。
指
导
教
师
评
语
签名: 20xx 年 月 日
目录
一、 功能概述
1、光度学中基本量?????????????????? 5
1)光通量定义
2)光亮度定义
3)光照度定义
2、 光照度 思路???????????????? 6
3、 照度 的余弦校正???????????????? 6
4、 框 ?????????????????????? 7
5、 硅光 池???????????????????? 7
二、系 硬件 体 方案 ???????????? 8
三、 方案
1、 硬件 路????????????????????
9
2
、 光 光 效率??????????????????
9
3
、 件程序????????????????????
11
四、 程及 ???????????????
14
五、心得体会 ??????????????????
15
六、参考文献 ??????????????????
17
光照度计的设计
一、 功能概述
1、 光度学中基本量
在光辐射测量中,与能量有关的量有两类 : 一是物理的,即客观的,叫做辐射度学量,简称为辐射量;另一类是生理的,即主观的,叫做光度学量,简称光度量。前者表示某辐射源客观上发射出的辐射能的大小, 后者表示人的视觉系统主观上感受到的那部分辐射能的强度。
(1)光通量 (luminousflux)
光源在单位时间内发出的光量称为光通量,在光度学中,光通量是从辐射通量导出的量,它明确地定义为能够被人眼视觉系统所感受到的那部分辐射功率的大小的量度。单位是流明 (inmen) ,符号为 lm ,表达式为 :
ΦL = dQv /dS
(2) 光亮度 (luminanee) L v,
一个面光源,除了可以用发光强度来描述它在某一个方向上的发光能力之外,还要知道它每一单位面积在这个方向上的发光能力, 以便比较两种不同类型光源的明亮程度,这就要用到亮度这个概念。它表示每单位面积上的发光强度,即 :
LL =dI L / dS
光亮度的单位为坎德拉第每平方米 (cd/mZ) 。式中的面积,应该理解为一个面在观察方向上的正投影面积。 因此,若观察方向与该面的法线夹角为 0 时,上式将变为 :
LL = dI L / dScos( θ )
所以,光源的光亮度可定义为 : 在表面一点处的面元在给定方向上的发光强度除以该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积。由于
I L = Dφ L/d Ω
故有
2
LL =d Φ L / dΩ dScos( θ)
该式是光亮度的较通用的定义式。 由该式可知,亮度不仅可用来描述一个发光面,而且还可以用来描述光路中的任意一个截面, 如一个透镜的有效面积、 一个光阑所截的面积或一个象的面积等。 此外,还可以用亮度来描述一束光, 光束的亮度等于这个光束所包含的光通量除以这束光的横截面和这束光的立体角。
(3) 光照度
在光接收面上一点处的光照度等于照射在包括该点在内的一个面元上的光通量除以该面元的面积 ds。即 :
EL =dΦ L / ds
2、光照度计设计思路
光照度计首先需要光电转换步骤, 将光的强弱转化为电的强弱, 最佳转换关系是线性关系,如果是非线性,需要定标才可。其次需要前置放大和滤波处理,使弱电信号变为可以适合单片机处理的信号。 最后是单片机处理信号, 并将信号发送至不同功能的芯片。如发送到显示芯片,或接受按键指令,处理信号 。
环境温度对照度计的测量结果有影响, 特别是实测时的环境温度与标定时的环境温度相差较大 ( 如寒冷的冬天或酷热的夏天 ) 的情况下,影响更为显著。 在照度计中,不仅是光电池, 与光电池相接的外电路, 表头电阻等,均随温度而变化。因此,可通过对外电路、表头等的选择,使光电池的温度影响得到部分补偿。在对照度计进行温度修正时, 应对照度计的各部件作统一考虑。 湿度对照度计也有影响,为此,要求照度计的光探头有较好的密封性能,长期不用的照度计,最好能间隔一段时间通一次电。 接收器容易老化, 因接收器老化会直接影响到照度计的测量精确度,缩短照度计的使用寿命。此外,照度计还应有一定的响应速度,以适应变化的照度测量。由于光电传感器所产生的光电流正比于所接收的光通量,测量时须将照度计的光敏表面与被测照度的表面重合, 并尽量垂直于
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