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为了准确测量光源的光波动的测量方法

发布日期:2014-07-08 点击:3039

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   为了准确测量光源的光波动,对探测器有三个要求: (1) 带视见函数 V (λ) 修正; (2) 能响应频率为 100 Hz 的波动光信号; (3) 线性响应范围宽。本节分别使用了快速线性照度传感器、光敏二极管、普通照度计探头和光电倍增管结合数字存储示波器对电感镇流的36 W T8荧光灯的光波动进行了测量。示波器为 LDS Nicolet Sigma 60,10 bit,采样精度0.5 %,采样时间 20μs。为减小噪声,四种测量线路1中,接示波器的信号线必须用 BNC 同轴电缆接头。
    照度传感器为杭州远方光电信息有限公司研制 ,探头V(λ)修正水平达到国家一级水平要求,照度测量范围100~106lx,光度线性优于 1 %,响应频率DC~1.5 kHz。照度传感器用9V干电池驱动,输出电压0~4V。测量时照度传感器探头放置于灯的正下方,用示波器记录200 ms的信号。调节灯与探头之间的距离,使示波器测量的最大值小于4V。暗室条件下测量照度传感器的背景噪声,在计算波动深度、闪烁指数时扣除。
    光敏二极管测量线路如图2所示。光敏二极管型号为2CU5S,峰值波长940nm,响应时间15ns,响应角度±15°。直流电源9V,负载电阻1M Ω, 接示波器。整个线路封闭在一个接地的铝盒内,以减小噪声。测量时调整光敏二极管与灯的距离,使示波器测量的光信号的最大值小于1V,然后记录200ms的信号。在暗室下测得光敏二极管的背景噪声,在计算时扣除。
    普通照度计探头的测量方法同照度传感器。
    光电倍增管选用响应曲线峰值位于可见区的型号,用直流高压电源供电。倍增管封在铜盒内,铜盒小孔光阑的直径为0.18mm。取电感镇流的 36 W T8 荧光灯为样灯,分别用四种探测器进行测量,光信号波形如图3所示。为便于比较,信号幅度已归一化。由图3(c)可见,普通照度计探头测得的信号变化幅度很小,这是因为其响应时间只有10ms量级,相当于对100Hz 的光信号进行了滤波,使振幅很大的波形平滑了。因此,普通照度计探头无法用于光源光波动的测量。由图3(a,b,d) 可见,三者的光信号波形差不多,说明响应速度都足够快。
    表 1为四种探测器的性能比较和测得的光波动参数。表1显示,普通照度计探头测得电感镇流 T8荧光灯的波动深度只有7.1 %,只有其他探测器测得值的1/6~1/7。光电倍增管与光敏二极管的响应时间为 ns量级,远小于普通电子镇流器的周期 (> 20μs) 。倍增管的波动深度仍然比光敏二极管大6%,原因是两者的光谱响应曲线不同,倍增管的响应峰值在可见区,而光敏二极管的响应峰值在近红外区。倍增管虽然响应时间最快,但由于它需要高压电源供电,且强光下容易疲劳,不便于用来测光源光波动。从原理上来说,准确测量光波动需要用线性照度传感器。光敏二极管价格低廉、操作简单,可在一般测量时选用。因此,第4节的实验中均采用照度传感器和光敏二极管来测量。
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