大动态范围光通量测量的智能光照度计设计光照度计是一种用于测量光度、亮度的仪表仪器,可实现辐射光、杂散光等的定量测量。

无论是公共场所的光照标定、农业植物光照探测,还是军用夜视试验、逆反射材料试验、车灯故障检测和实验研究等方面,光照度计都具有重要的应用价值。

本文针对杂散光的实时测量需求,提出设计一台用于光通量测量的智能光照度计,以实现5×10-6-2×1041x的大动态光通量的实时、快速测量。

系统选用高灵敏度的光电倍增管(H6780-03)作为光探测器以实现微弱的5×10-6lx
光通量的测量;设计双衰减片构建的光学处理系统以实现大动态范围光通量的测量需求;选用用高响应度的可编程控制器FPGA作为核心处理单元以实现对数据的快速处理以及光通量测量范围的智能控制。

论文的工作主要体现在两个方面:一是大动态范围光通量测量的技术实现,二是光通量智能测量的技术实现。

对于大动态范围光通量的测量,系统选用两片中性衰减片并进行逻辑组合设计以实现10个数量级范围内光通量的测量。

ZEMAX 仿真结果表明,基于双衰减片构建的光学处理系统可实现5×10-6-2×104 lx范围内光通量的测量。

对于光通量的智能测量,系统选用FPGA作为中心处理单元,将光电倍增管光电转换的信号,经过放大和数据采样、降噪处理,完成量程智能切换和多显示模式下的快速动态刷新显示功能。

论文搭建了智能光照度计的原型机,并利用原型机进行了初步实验测量。

测量结果表明,设计的智能光照度计实现了大动态范围光通量测量的量程智能切换,以及光电流、光照度、光通量等不同模式的快速动态刷新显示。