光照度計(jì)實(shí)驗(yàn)

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1、實(shí)驗(yàn)三、光照度計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解和掌握光電池在光照度計(jì)上的應(yīng)用原理2、了解和掌握光照度計(jì)結(jié)構(gòu)原理3、了解和掌握光照度計(jì)電路設(shè)計(jì)原理二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、光照度計(jì)測(cè)量光照度實(shí)驗(yàn)2、光照度計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)性驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)儀器1、光電創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)儀主機(jī)箱2、光照度計(jì)&光功率計(jì)設(shè)計(jì)模塊3、照度計(jì)探頭4、連接線4、萬(wàn)用表四、實(shí)驗(yàn)原理光照度是光度計(jì)量的主要參數(shù)之一，而光度計(jì)量是光學(xué)計(jì)量最基本的部分。光度量是限于人眼能夠見(jiàn)到的一部分輻射量，是通過(guò)人眼的視覺(jué)效果去衡量的，人眼的視覺(jué)效果對(duì)各種波長(zhǎng)是不同的，通常用V（λ）表示，定義為人眼視覺(jué)函數(shù)或光譜光視效率。因此，光照度不是一個(gè)純粹的物理量，而是一

2、個(gè)與人眼視覺(jué)有關(guān)的生理、心理物理量。光照度是單位面積上接收的光通量，因而可以導(dǎo)出：由一個(gè)發(fā)光強(qiáng)度I的點(diǎn)光源，在相距L處的平面上產(chǎn)生的光照度與這個(gè)光源的發(fā)光強(qiáng)度成正比，與距離的平方成反比，即：式中：E——光照度，單位為L(zhǎng)x；I——光源發(fā)光強(qiáng)度，單位為cd；L——距離，單位為m。光照度計(jì)是用來(lái)測(cè)量照度的儀器，它的結(jié)構(gòu)原理如下圖所示：圖3-1圖中D為光探測(cè)器，圖3-2為典型的硅光探測(cè)器的相對(duì)光譜響應(yīng)曲線；C為余弦校正器，在光照度測(cè)量中，被測(cè)面上的光不可能都來(lái)自垂直方向，因此照度計(jì)必須進(jìn)行余弦修正，使光探測(cè)器不同角度上的光度響應(yīng)滿足余弦關(guān)系。余弦校正器使用的是一種漫透射材料，當(dāng)入

3、射光不論以什么角度射在漫透射材料上時(shí)，光探測(cè)器接收到的始終是漫射光。余弦校正器的透光性要好；F為V（λ）校正器，在光照度測(cè)量中，除了希望光探測(cè)器有較高的靈敏度、較低的噪聲、較寬的線性范圍和較快的響應(yīng)時(shí)間等外，還要求相對(duì)光譜響應(yīng)符合視覺(jué)函數(shù)V（λ），而通常光探測(cè)器的光譜響應(yīng)度與之相差甚遠(yuǎn)，因此需要進(jìn)行V（λ）匹配。匹配基本上都是通過(guò)給光探測(cè)器加適當(dāng)?shù)臑V光片（V（λ）濾光片）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，滿足條件的濾光片往往需要不同型號(hào)和厚度的幾片顏色玻璃組合來(lái)實(shí)現(xiàn)匹配。當(dāng)D接收到通過(guò)C和F的光輻射時(shí)，所產(chǎn)生的光電信號(hào)，首先經(jīng)過(guò)I/V變換，然后經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器A放大，最后在顯示器上顯示出相應(yīng)的信號(hào)

4、定標(biāo)后就是照度值。圖3-2硅光電探測(cè)器光譜特性曲線圖3-3光譜視覺(jué)曲線照度測(cè)量的誤差因素1）照度計(jì)相對(duì)光譜響應(yīng)度與V（λ）的偏離引起的誤差。2）接收器線性：也就是說(shuō)接收器的響應(yīng)度在整個(gè)指定輸出范圍內(nèi)為常數(shù)。3）疲勞特性：疲勞是照度計(jì)在恒定的工作條件下，由投射照度引起的響應(yīng)度可逆的暫時(shí)的變化。4）照度計(jì)的方向性響應(yīng)。5）由于量程改變產(chǎn)生的誤差：這個(gè)誤差是照度計(jì)的開(kāi)關(guān)從一個(gè)量程變到鄰近量程所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。6）溫度依賴性：溫度依賴性是用環(huán)境溫度對(duì)照度頭絕對(duì)響應(yīng)度和相對(duì)光譜響應(yīng)度的影響來(lái)表征。7）偏振依賴性：照度計(jì)的輸出信號(hào)還依賴于光源的偏振狀態(tài)。8）照度頭接收面受非均勻照明的

5、影響。五、注意事項(xiàng)1、不得扳動(dòng)面板上面元器件，以免造成電路損壞，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)儀不能正常工作。2、說(shuō)明：輸入“+”“-”為探頭輸入端、輸出“+”“-”為照度計(jì)輸出電壓測(cè)試點(diǎn)。X1、X10、X100開(kāi)關(guān)為放大倍數(shù)切換開(kāi)關(guān)。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、照度計(jì)探頭紅黑插座對(duì)應(yīng)接到實(shí)驗(yàn)?zāi)K上輸入端“+”“-”。2、萬(wàn)用表紅黑表筆對(duì)應(yīng)接到實(shí)驗(yàn)?zāi)K上輸出端“+”“-”。3、放大倍數(shù)切換開(kāi)關(guān)撥至X1擋，向上撥。4、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，觀察萬(wàn)用表指示數(shù)值。5、改變不同光照度和放大倍數(shù)，觀察萬(wàn)用表指示數(shù)值變化。6、關(guān)閉電源。七、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)光照度計(jì)電路原理圖如下：U1對(duì)光電池輸出電流進(jìn)行I/V變換，將光電流轉(zhuǎn)換為電

6、壓，K1為檔位切換開(kāi)關(guān)。U2對(duì)輸出電壓進(jìn)行放大，調(diào)節(jié)RP1阻值大小可以給便放大倍數(shù)，5腳對(duì)應(yīng)電位器為調(diào)零電位器。八、思考題分析放大電路芯片選用條件。