[發明專利]全數字光度、色度傳感器及其應用

無效

• 申請號: 00125030.2
• 申請日: 2000-09-03
• 公開（公告）號: CN1281972A
• 公開（公告）日: 2001-01-31
• 發明（設計）人: 葉煒
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00;G01J1/16;G01J3/46;G01J3/51
• 代理公司: 浙江高新專利事務所
• 代理人: 連壽金

本發明涉及一種光度測定法和色度測定法，特別步及一種全數字光度、色度傳感器及其應用。

幾十年來，光輻射測量技術中應用的光度傳感器、色度傳感器以光電池、光電倍增管等作為光電轉換器件，光信號轉換為電流或電壓信號輸出。該電流或電壓信號幅度隨光信號強弱而連續變化，即現有的光度傳感器和色度傳感器所輸出的信號是模擬量。眾所周知，光度學中測量照度、亮度用的光度傳感器由濾光片組和光電轉換器構成，而色度學中的測量色度、色溫用的色度傳感器由多個濾光片組和多個光電轉換器構成，它們的輸出皆為模擬量。現有光度、色度傳感器及其相關的測量儀器存在如下缺陷：

1、光度、色度傳感器輸出的模擬量需要經過放大器、模擬開關、A／D轉換器、接口電路后，才能將信號送入CPU，CPU通過接口電路控制模擬開關和A／D轉換器，A／D轉換器把模擬信號變為數字信號，經接口電路，信號送入CPU，CPU將計算結果輸出顯示、打印、存儲。可見現有技術不能將光度、色度傳感器輸出的信號直接送入CPU，使測量儀器結構復雜化，生產成本高。

2、模擬通道中的放大器和模擬開關的漂移會顯著影響儀器的測量精度，而且這種影響是無法消除的。

3、A／D轉換器會帶來轉換誤差，包括量化誤差和采樣噪聲等，若12位A／D轉換芯片其轉換誤差為1LSB，對滿量程的電壓輸入信號，其轉換精度不到萬分之一量級。但是在測量中，由于被測光的變化，一般很難實現滿量程的電壓信號輸入，則檢測精度相應降低，一般只能保持在千分之一量級。即使采用高分辨率的16位A／D轉換芯片，其轉換誤差也將保持在萬分之一量級。同時A／D芯片固有的采樣噪聲也很難克服。

4、存在電源干擾：任何模擬系統，其供電電源的穩定性至關重要，電源干擾將直接影響到放大器工作的穩定性，因此必須改善供電電源的性能，需要用大量高性能的器件，即便如此，對電源紋波的抑制畢竟是有限度的。

本發明的目的在于提供一種全數字光度、色度傳感器，以本光度、色度傳感器取代現有的模擬傳感器，并把全數字光度、色度傳感器應用于光度學和色度學中相關物理量的測量及形成相應的光輻射測量儀器系列。

一種全數字光度傳感器，含有濾色片組1，其特征是該光度傳感器由濾色片組1和光頻轉換器2構成，其輸出信號為頻率信號。如圖1所示。

一種全數字色度傳感器，含有多個濾色片組2，其特征是該色度傳感器由多個濾光片組1和多個光頻轉換器2構成，其輸出信號為頻率信號。如圖2所示。

一種應用全數字光度傳感器制成的光度測量儀，其特征是光度傳感器輸出的頻率信號直接送入CPU，CPU輸出測量結果供顯示、打印、存儲3，CPU外接一個作為對外通訊用的接口電路4。如圖3所示。

一種應用全數字色度傳感器制成的色度測量儀，其特征是色度傳感器輸出的多個頻率信號分別送入CPU，CPU輸出色度測量結果供顯示、打印、存儲3，CPU外接一個作為對外通訊用的接口電路4。如圖4所示。

同現有技術比較，本發明具有以下突出的優點：

(1)全數字光度、色度傳感器輸出的信號為頻率信號，可以直接送入CPU，而現有的光度、色度傳感器輸出的是電流或電壓的模擬量，不能直接送CPU處理。

(2)利用本發明的全數字光度、色度傳感器制成的光輻射測量儀器其結構大為簡化，所用的部件少，造價低。

(3)應用本發明的光度、色度傳感器制成的光輻射儀器，如照度測量儀、亮度測量儀、色度測量儀、色溫測量儀等，可以省去信號放大器、模擬開關、A／D變換器等，避免這些部件帶來的負面影響，如放大器產生的漂移，A／D轉換器帶來的轉換誤差，供電電源干擾大等，從而提高了儀器的檢測精度和儀器工作的穩定性。

圖1為全數字光度傳感器的結構示意圖。

圖2為全數字色度傳感器的結構示意圖。

圖3為本發明的光度測量儀的結構示意圖。

圖4為本發明的色度測量儀的結構示意圖。

圖5為實施例用的全數字光度傳感器示意圖。

圖6為實施例用的光度測量儀結構示意圖。

實施例：

如圖5所示，將光頻轉換器2與具有V(λ)光譜修正的濾光片組1相結合構成全數字V(λ)傳感器。當全數字V(λ)傳感器與全數字信號檢測系統相配合，如圖6所示，CPU采用89C52，光頻傳感器2采用TLS235，測量結果由CPU送顯示打印存儲3，通過TTL··232，可實現檢測系統與其他CPU之間的通訊。