CN104655270A - 光感测器件感光特性的自动化测量*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光感测器件感光特性的自动化测量***，其构成包括：显示终端、微处理器、数模转换器、压控恒流源、光源、信号调理单元和模数转换器。其特征为：仅将光源和被测光感测器件置于微型暗室中；采用光源与被测光感测器件距离固定，改变光源亮度的方法改变被测光感测器件受光面的照度；采用压控恒流源驱动光源产生可控的照度；采用数模转换器控制压控恒流源，采用模数转换器对光感测器件的输出电压进行采集，将微处理器技术引入测试过程，实现测量过程的自动化。本自动化测量***与传统测量方法相比，具有方便易用、测量快速准确、能够小型便携的优点。

Description

光感测器件感光特性的自动化测量***

技术领域

本发明涉及光传感器检测领域，具体涉及一种光感测器件感光特性的自动化测量方法和***。

背景技术

目前，随着自动调光技术的普及应用，各种带有显示屏幕的终端、手机、PDA、电脑、显示器、电视，甚至于汽车仪表板、飞机座舱均具有根据周围环境光强自动调节屏幕亮度、仪表字符亮度，或者照明灯具亮度的功能。该功能的用处有两个：一是达到省电，延长手持设备电池使用时间的目的；二是为了提供用户在不同环境光照度下阅读的舒适性。

该技术的核心之一为用以检测环境光照度的光感测器件。在实际的研发和生产现场，经常需要对光感测器件的照度-电压特性进行测量。一般的测量方法为：采取人工手动方式测量，测试人员、设备和被测光感测器件均置于暗室中。采用标准灯作为光源，通过调整被测光感测器件与标准灯之间距离的方法来调整被测光感测器件受光面的照度。测量时，将标准灯固定在导轨上，在导轨另一端固定夹具。先在夹具上固定作为标准的照度计探头，调整夹具与标准灯之间的距离，使照度计读数为期望值，固定夹具位置。将照度计探头替换为被测光感测器件，固定时保证被测光感测器件的受光面与原照度计探头受光面处于同一位置。测量此时被测光感测器件的输出电压，即为被测光感测器件在当前照度下的输出电压。逐点测量，最后将这些点在绘图纸上连起来，即可得到被测光感测器件的照度-电压特性曲线。

此种测量方法的缺点是测试场地固定、占用场地面积大，不能满足便携性的要求；其操作步骤复杂，对操作人员的要求很高，测量误差较大；测试时间长，测量一只光感测器件的感光特性曲线往往需要数天时间，效率极为低下。

有鉴于此，研究一种方便易用、测量快速准确、能够小型便携化的光感测器件感光特性自动化测量***成为一个重要课题。 

发明内容

本发明提出一种方便易用、测量快速准确的光感测器件感光特性的自动化测量***。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种光感测器件感光特性的自动化测量***，包括被测光感测器件；光源，对被测光感测器件的受光面产生一定的照度；信号调理单元，所述信号调理单元与被测光感测器件连接，对被测光感测器件的输出电压进行滤波以降低噪声，对增益和电平进行调整以适应模数转换器对输入信号的要求；模数转换器，与信号调理单元连接，将被测光感测器件的输出电压转换为数字量数据；微处理器，从模数转换器接收被测光感测器件采集的数据，对其进行处理，并送显示终端进行显示；显示终端，显示测量结果。所述微处理器还接收显示终端发送的指令，输出驱动光源的电压数字信号，该***包括数模转换器，数模转换器将微处理器输出的电压数字信号转换为电压，该电压用以控制压控恒流源；压控恒流源，将数模转换器输出的电压转换为电流，用于驱动光源。所述***还包括壳体、与壳体相配合的盖、被测传感器和光源均位于壳体内，被测传感器通过传感器固定夹具与壳体连接，光源5通过光源固定夹具与盖连接。

本发明的另一目的在于提供一种光感测器件感光特性的自动化测量方法，该方法方便易用、测量快速准确。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种光感测器件感光特性的自动化测量方法，其特征在于：将光源和被测光感测器件置于暗室中；采用光源与被测光感测器件距离固定，改变光源亮度的方法改变被测光感测器件受光面的照度。具体为：微处理器计算得到需要测量的多个采样点照度a，根据照度校正曲线计算出发送给数模转换器的数据，通过微处理器将该数据发送给数模转换器，数模转换器输出电压控制压控恒流源的输出电流，进而控制光源的亮度，使被测传感器受光面的照度达到预期值，待照度稳定后，再通过微处理器控制模数转换器将被测传感器的输出电压进行模数转换，转换后的数据通过电压校正曲线计算得到传感器的实际输出电压b，这样就得到一个点的测量数据（a,b），重复上述步骤，将全部采样点数据测量完成后，在终端根据测量数据将被测传感器的特性曲线绘制出来。所述暗室包括壳体、与壳体相配合的盖、被测传感器和光源均位于壳体内，被测传感器通过传感器固定夹具与壳体连接，光源通过光源固定夹具与盖连接，壳体、盖、光源固定夹具和传感器固定夹具均涂成黑色。

与传统测量方法相比，本发明提出的技术方案仅将光源和被测光感测器件置于暗室中，并将暗室微型化；采用光源与被测光感测器件之间距离固定，改变光源亮度的方法改变被测光感测器件受光面的照度；采用压控恒流源驱动光源产生可控的照度；采用数模转换器控制压控恒流源，采用模数转换器对光感测器件的输出电压进行采集，将微处理器技术引入测试过程，实现测量过程的自动化。本自动化测量***与传统测量方法相比，具有方便易用、测量快速准确、能够小型便携的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明光感测器件感光特性的自动化测量***的构造。

图2为本发明中微型暗室的结构。

图3为本发明光感测器件感光特性自动化测量***的基本工作流程。

具体实施方式

  为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，下面结合图示与具体实施方式，进一步阐述本发明。

该***的构成如图1所示，包括显示终端1、微处理器2、数模转换器3、压控恒流源4、光源5、信号调理单元6、模数转换器7和被测传感器8。

显示终端1可以是PC机，也可以是其它带显示器的设备。其功能是控制测量的过程，显示测量结果，提供与用户交互的界面。

微处理器2的功能是接收显示终端发送的指令，解析指令，根据指令信息控制模数转换器3、数模转换器7的工作，将采集的数据进行处理，并送显示终端进行显示。

数模转换器3的功能是将微处理器2输出的数字信号转换为电压，该电压用以控制压控恒流源4。

压控恒流源4的功能是将数模转换器3输出的电压转换为电流，用于驱动光源5。

光源5的功能是在被测光感测器件的受光面产生一定的照度。

信号调理单元6的功能是对被测光感测器件的输出电压进行滤波以降低噪声，对增益和电平进行调整以适应模数转换器7对输入信号的要求。

模数转换器7的功能是将被测光感测器件的输出电压转换为数字量数据。

为了较小本测量***的体积，达到便携化的目的，本发明的测试***仅将光源和被测传感器置于暗室中，并将暗室进行小型化，其构成如图2所示，包括壳体9、与壳体相配合的盖10、被测传感器8和光源5均位于壳体内，被测传感器8通过传感器固定夹具11与壳体连接，光源5通过光源固定夹具12与盖10连接。其中壳体9、盖10、光源固定夹具12和传感器固定夹具11内部均涂成黑色。盖10设计成可拆卸结构，方便更换被测传感器。光源固定夹具12和传感器固定夹具11的高度固定。

  本测试***对照度的控制方法为：固定光源与被测传感器的间距，通过改变光源亮度的方法来改变照度。光源采用压控恒流源驱动，使光源的光强稳定。恒流源受控于数模转换器的输出电压。通过微处理器控制数模转换器的输出电压，即可控制照度。

  本测试***对传感器的输出电压测量方法为：被测传感器输出的电压先经过信号调理单元（6），对被测光感测器件的输出电压进行滤波以降低噪声，对增益和电平进行调整后输入模数转换器（7）。模数转换器将模拟电压转换为数据供微处理器读取。

  由于本测试***引入了微处理器的控制，可以对照度和电压进行精确的非线性校正，以提高***的测量精度。其校正方法如下：

  (1)照度校正

    ①在微型暗室原被测传感器的位置固定作为标准的照度计探头，设在全量程范围内共需要校正N个点（N越大，校正精度越高），控制微处理器向数模转换器发送数据                                                ，读取照度计探头读数，即可得到一个校正点(,),逐点测量后，得到数据对序列，设其逆函数序列为，其中为照度，为数模转换器数据。

    ②测量时，假设***需要产生的照度，根据上述逆序列可以得到当前数模转换器应该输出的数据，然后控制微处理器向数模转换器写入数据即可。当期望照度落在和之间时，可以根据数据对(,)，通过插值方式计算得到该期望照度下应该向数模转换器写入的数据。

(2)电压校正

    ①拆除被传感器与测试***之间的连线，用一可调电压源替代原传感器的输出，用一高位电压表检测可调电压源的输出电压，设在全量程范围内共需要校正N个点（N越大，校正精度越高），调节可调电压源使电压表读数为，控制微处理器读取模数转换器的数据为，即可得到一个校正点(,),逐点测量后，得到数据对序列，设其逆函数序列为，其中为模数转换器转换后的数据，为传感器的实际输出电压。

    ②测量时，假设微处理器读取到模数转换器转换后的数据为，根据上述逆序列可以得到当前传感器实际输出的电压。当读取到的模数转换器数据在和之间时，可以根据可以根据数据对(,)，通过插值方式计算得到该数据对应的传感器实际输出电压。

***的基本工作流程如图3所示。其基本工作流程为：其工作方式如下： 

a)    用户通过终端对测量参数进行配置，包括测量的量程、步长、采样间隔、校正数据等；

b)    启动测试后，***读取用户配置的数据；

c)    根据配置数据计算得到需要测量的多个采样点照度a；

d)    根据照度校正曲线计算出发送给数模转换器的数据；

e)    通过微处理器将该数据发送给数模转换器；

f)    数模转换器输出电压控制压控恒流源的输出电流；

g)    压控恒流源控制光源的亮度，使被测传感器受光面的照度达到预期值；

h)    等待照度稳定；

i)    通过微处理器控制模数转换器将被测传感器的输出电压进行模数转换；

j)    将模数转换后的数据根据电压校正曲线计算得到传感器的实际输出电压b，这样就得到一个点的测量数据（a,b）；

k)    重复上述步骤，将全部采样点数据测量完成；

l)    根据全部采样点的测量数据在终端绘制被测传感器的特性曲线。

  以上对本发明所提供的光感测器件感光特性的动化测量***进行了详细介绍，其中根据配置数据计算得到需要测量的采样点照度a的计算方法为现有技术，在此不再赘述。对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种光感测器件感光特性的自动化测量***，包括被测光感测器件；光源，对被测光感测器件的受光面产生一定的照度；信号调理单元，所述信号调理单元与被测光感测器件连接，对被测光感测器件的输出电压进行滤波以降低噪声，对增益和电平进行调整以适应模数转换器对输入信号的要求；模数转换器，与信号调理单元连接，将被测光感测器件的输出电压转换为数字量数据；微处理器，从模数转换器接收被测光感测器件采集的数据，对其进行处理，并送显示终端进行显示；显示终端，显示测量结果。所述微处理器还接收显示终端发送的指令，输出驱动光源的电压数字信号，该***包括数模转换器，数模转换器将微处理器输出的电压数字信号转换为电压，该电压用以控制压控恒流源；压控恒流源，将数模转换器输出的电压转换为电流，用于驱动光源。

2.根据权利要求1所述的光感测器件感光特性的自动化测量***，其特征在于所述***还包括壳体、与壳体相配合的盖、光感测器件和光源均位于壳体内，光感测器件通过传感器固定夹具与壳体连接，光源通过光源固定夹具与盖连接。

3.根据权利要求1所述的光感测器件感光特性的自动化测量***，其特征在于壳体、盖、光源固定夹具和传感器固定夹具均涂成黑色。

4.一种光感测器件感光特性的自动化测量方法，其特征在于：将光源和被测光感测器件置于暗室中；采用光源与被测光感测器件距离固定，改变光源亮度的方法改变被测光感测器件受光面的照度。

5.如权利要求4所述的光感测器件感光特性的自动化测量方法，其特征在于：微处理器计算得到需要测量的多个采样点照度a，根据照度校正曲线计算出发送给数模转换器的数据，通过微处理器将该数据发送给数模转换器，数模转换器输出电压控制压控恒流源的输出电流，进而控制光源的亮度，使被测传感器受光面的照度达到预期值，待照度稳定后，再通过微处理器控制模数转换器将被测传感器的输出电压进行模数转换，转换后的数据通过电压校正曲线计算得到传感器的实际输出电压b，这样就得到一个点的测量数据（a,b），重复上述步骤，将全部采样点数据测量完成后，在终端根据测量数据将被测传感器的特性曲线绘制出来。

6.如权利要求4所述的光感测器件感光特性的自动化测量方法，其特征在于：所述暗室包括壳体、与壳体相配合的盖、被测传感器和光源均位于壳体内，被测传感器通过传感器固定夹具与壳体连接，光源通过光源固定夹具与盖连接，壳体、盖、光源固定夹具和传感器固定夹具均涂成黑色。