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        技術專題

        為了準確測量光源的光波動的測量方法

        發布日期:2014-07-08 點擊:3039

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           為了準確測量光源的光波動,對探測器有三個要求: (1) 帶視見函數 V (λ) 修正; (2) 能響應頻率為 100 Hz 的波動光信號; (3) 線性響應范圍寬。本節分別使用了快速線性照度傳感器、光敏二極管、普通照度計探頭和光電倍增管結合數字存儲示波器對電感鎮流的36 W T8熒光燈的光波動進行了測量。示波器為 LDS Nicolet Sigma 60,10 bit,采樣精度0.5 %,采樣時間 20μs。為減小噪聲,四種測量線路1中,接示波器的信號線必須用 BNC 同軸電纜接頭。
            照度傳感器為杭州遠方光電信息有限公司研制 ,探頭V(λ)修正水平達到國家一級水平要求,照度測量范圍100~106lx,光度線性優于 1 %,響應頻率DC~1.5 kHz。照度傳感器用9V干電池驅動,輸出電壓0~4V。測量時照度傳感器探頭放置于燈的正下方,用示波器記錄200 ms的信號。調節燈與探頭之間的距離,使示波器測量的最大值小于4V。暗室條件下測量照度傳感器的背景噪聲,在計算波動深度、閃爍指數時扣除。
            光敏二極管測量線路如圖2所示。光敏二極管型號為2CU5S,峰值波長940nm,響應時間15ns,響應角度±15°。直流電源9V,負載電阻1M Ω, 接示波器。整個線路封閉在一個接地的鋁盒內,以減小噪聲。測量時調整光敏二極管與燈的距離,使示波器測量的光信號的最大值小于1V,然后記錄200ms的信號。在暗室下測得光敏二極管的背景噪聲,在計算時扣除。
            普通照度計探頭的測量方法同照度傳感器。
            光電倍增管選用響應曲線峰值位于可見區的型號,用直流高壓電源供電。倍增管封在銅盒內,銅盒小孔光闌的直徑為0.18mm。取電感鎮流的 36 W T8 熒光燈為樣燈,分別用四種探測器進行測量,光信號波形如圖3所示。為便于比較,信號幅度已歸一化。由圖3(c)可見,普通照度計探頭測得的信號變化幅度很小,這是因為其響應時間只有10ms量級,相當于對100Hz 的光信號進行了濾波,使振幅很大的波形平滑了。因此,普通照度計探頭無法用于光源光波動的測量。由圖3(a,b,d) 可見,三者的光信號波形差不多,說明響應速度都足夠快。
            表 1為四種探測器的性能比較和測得的光波動參數。表1顯示,普通照度計探頭測得電感鎮流 T8熒光燈的波動深度只有7.1 %,只有其他探測器測得值的1/6~1/7。光電倍增管與光敏二極管的響應時間為 ns量級,遠小于普通電子鎮流器的周期 (> 20μs) 。倍增管的波動深度仍然比光敏二極管大6%,原因是兩者的光譜響應曲線不同,倍增管的響應峰值在可見區,而光敏二極管的響應峰值在近紅外區。倍增管雖然響應時間最快,但由于它需要高壓電源供電,且強光下容易疲勞,不便于用來測光源光波動。從原理上來說,準確測量光波動需要用線性照度傳感器。光敏二極管價格低廉、操作簡單,可在一般測量時選用。因此,第4節的實驗中均采用照度傳感器和光敏二極管來測量。
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