光照度测试

一、实验目的

1、了解光照度基本知识；

2、了解光照度测量基本原理；

3、学会光照度的测量方法。

二、实验内容

对光照度进行测量，观察现象。

三、预备知识

1、光照度基本知识  

光照度是光度计量的主要参数之一，而光度计量是光学计量较基本的部分。光度量是限于人眼能够见到的一部分辐射量，是通过人眼的视觉效果去衡量的，人眼的视觉效果对各种波长是不同的，通常用V（λ）表示，定义为人眼视觉函数或光谱光视效率。因此，光照度不是一个纯粹的物理量，而是一个与人眼视觉有关的生理、心理物理量。

光照度是单位面积上接收的光通量，因而可以导出：由一个发光强度I的点光源，在相距L处的平面上产生的光照度与这个光源的发光强度成正比，与距离的平方成反比，即：

式中：E——光照度，单位为Lx；

      I——光源发光强度，单位为cd；

      L——距离，单位为m。

2、光照度计的结构

光照度计是用来测量照度的仪器，它的结构原理如图1.1。

图  1.1

图中D为光探测器，图1.2为典型的硅光探测器的相对光谱响应曲线；C为余弦校正器，在光照度测量中，被测面上的光不可能都来自垂直方向，因此照度计必须进行余弦修正，使光探测器不同角度上的光度响应满足余弦关系。余弦校正器使用的是一种漫透射材料，当入射光不论以什么角度射在漫透射材料上时，光探测器接收到的始终是漫射光。余弦校正器的透光性要好；F为V（λ）校正器，在光照度测量中，除了希望光探测器有较高的灵敏度、较低的噪声、较宽的线性范围和较快的响应时间等外，还要求相对光谱响应符合视觉函数V（λ），而通常光探测器的光谱响应度与之相差甚远，因此需要进行V（λ）匹配。匹配基本上都是通过给光探测器加适当的滤光片（V（λ）滤光片）来实现的，满足条件的滤光片往往需要不同型号和厚度的几片颜色玻璃组合来实现匹配。当D接收到通过C和F的光辐射时，所产生的光电信号，首先经过I/V变换，然后经过运算放大器A放大，最后在显示器上显示出相应的信号定标后就是照度值。

3、照度测量的误差因素

1）照度计相对光谱响应度与V（λ）的偏离引起的误差。

2）接收器线性：也就是说接收器的响应度在整个指定输出范围内为常数。

3）疲劳特性：疲劳是照度计在恒定的工作条件下，由投射照度引起的响应度可逆的暂时的变化。

4）照度计的方向性响应。

5）由于量程改变产生的误差：这个误差是照度计的开关从一个量程变到邻近量程所产生的系统误差。

6）温度依赖性：温度依赖性是用环境温度对照度头绝对响应度和相对光谱响应度的影响来表征。

7）偏振依赖性：照度计的输出信号还依赖于光源的偏振状态。

8）照度头接收面受非均匀照明的影响。

四、实验仪器

光电探测原理实验箱                                                      一台

五、实验注意事项

1、打开电源之前，将“光照度调节”旋钮逆时针调至最小值，照度计档位调到20Lx档。

2、若照度计表头显示为“1＿”时说明超过量程，应该增大量程。

六、实验步骤

1、插上三相电源线，打开电源开关。

2、顺时针缓慢调节“光照度调节”旋钮，增大光照度，观察照度值的变化。当表头显示为“1＿”时，说明已经超过量程，此时应更换量程为200Lx档。

3、继续缓慢增大光照度，观察照度值的变化。当表头显示为“1＿”时，说明已经超过量程，此时应更换量程为2000Lx档。

4、继续缓慢增大光照度，观察照度值的变化，注意观察在相邻量程转换时候的数值变化。

5、将“光照度调节”旋钮调至最小值位置，照度计档位调到20Lx档，关闭电源。

七、实验报告要求

1、观察实验现象，不用填写实验过程原始记录。

2、写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进意见。

八、思考题

光照度不变，在量程转换的时候照度值读数有什么不同？试分析一下原因。