[發明專利]一種可人眼透射率修正的多功能照度傳感器及設計方法

有效

• 申請號: 201810164374.5
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108414083B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 楊超普;方文卿;李春;劉彥峰;張美麗;劉明寶;趙威;韓茜;代衛麗;南寧;崔永寶;陳心雨
• 申請（專利權）人: 商洛學院
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J1/44;G01J1/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種可人眼透射率修正的多功能照度傳感器設計方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟1，擬合四種人眼響應函數表達式：

1a)根據可見光波段藍光危害因子數據，利用OriginPro軟件擬合藍光危害加權函數B(λ)表達式；

1b)根據修正后的節律作用函數數據，利用OriginPro軟件擬合節律作用函數C(λ)表達式；

1c)根據暗視覺光譜光效函數數據，利用OriginPro軟件擬合暗視覺光譜光效函數V′(λ)表達式；

1d)根據明視覺光譜光效函數數據，利用OriginPro軟件擬合明視覺光譜光效函數V(λ)表達式；

步驟2，根據光電探測器件選擇濾光片或其組合，擬合透射率表達式；

2a)選擇光譜響應范圍、感光靈敏度合適的光電探測器件；

2b)在濾光片產品手冊中對照透射率曲線圖，尋找峰值型濾光片、長波通或短波通濾光片作為四種照度計的修正濾光片；

2c)分別擬合峰值型濾光片透射率；

步驟3，計算光電探測器響應值與濾光片透射率乘積，并歸一化：

3a)根據擬合表達式，利用Excel計算光電探測器在380-780nm波段響應值與濾光片組透射率乘積；

3b)利用Excel，將乘積峰值按照一定比例換算為1，其他數據按相同比例換算；

步驟4，計算分析，判斷誤差大小：

4a)計算藍光危害加權函數B(λ)、節律作用函數C(λ)、暗視覺光譜光效函數V′(λ)和明視覺光譜光效函數V(λ)四種人眼響應函數中心波長、半峰寬和380-780nm積分面積；

4b)根據探測器響應值與濾光片透射率歸一化乘積，計算中心波長、半峰寬和380-780nm積分面積；

4c)比較歸一化乘積與目標函數計算結果之間的誤差，判斷是否重新選擇更為合適的濾光片；

步驟5，選擇與人眼透射率一致或相近濾光片：

5a)根據國際照明委員會CIE給出的人眼透射率隨年齡變化的計算公式，計算嬰幼兒童、青年、中年及老年人眼透射率；其中，嬰幼兒童：1-15歲，以1歲透射率近似該年齡段人眼透射率；青年：16-44歲，以30歲透射率近似；中年：45-59歲，以50歲透射率近似；老年：60歲以上，以70歲透射率近似；

5b)比較各種濾光片及其組合透射率與不同年齡段人眼透射率曲線的相似程度選擇合適的年齡修正濾光片；

步驟6，濾光片組與光電探測器組裝成傳感器。

2.根據權利要求1所述的可人眼透射率修正的多功能照度傳感器設計方法，其特征在于，所述步驟1a)中，藍光危害加權函數B(λ)的擬合表達式如下：

式中，λ代表可見光波段波長，單位為nm。

3.根據權利要求1所述的可人眼透射率修正的多功能照度傳感器設計方法，其特征在于，所述步驟1b)中，節律作用函數C(λ)擬合表達式如下：

式中，λ代表可見光波段波長，單位為nm。

4.根據權利要求1所述的可人眼透射率修正的多功能照度傳感器設計方法，其特征在于，所述步驟1c)中，暗視覺光譜光效函數V′(λ)擬合表達式如下：

式中，λ代表可見光波段波長，單位為nm。

5.根據權利要求1所述的可人眼透射率修正的多功能照度傳感器設計方法，其特征在于，所述步驟1d)中，明視覺光譜光效函數V(λ)擬合表達式如下：

式中，λ代表可見光波段波長，單位為nm。

6.根據權利要求1所述的可人眼透射率修正的多功能照度傳感器設計方法，其特征在于，所述步驟2)中，濾光片透射率擬合表達式如下：

式中y₀為背景噪音，A₁、A₂、......A_n為每個高斯函數的幅值，X_C1、X_C2、......X_Cn為每個高斯函數的均值，w₁、w₂、......w_n為高斯函數的方差，x為波長，y為峰值型濾光片透射率。