專利名稱：基于光源電調(diào)制的光學透過率測試裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于光源電調(diào)制的光學透過率測試裝置，屬于光學測試技術領域。
背景技術：
為了測試光學元件的光學透過率，在現(xiàn)有測試裝置中，有一種單光路機械調(diào)制測試裝置， 見圖1所示，該裝置由光源l、準直透鏡2、機械斬光器3、聚光透鏡4、積分球5、光電探 測器6、信號放大器7、鎖定放大器8、光電耦合器9和電源IO組成。其測試過程為，電源 10為光源1供電，發(fā)出的測試光經(jīng)準直透鏡2準直后，由機械斬光器3調(diào)整為交流光，從而 區(qū)別于背景光，使得測試過程能夠在亮場中進行，避免在暗室中測試所存在的不便。交流測 試光經(jīng)聚光透鏡4后進入積分球5勻光，再由光電探測器6探測并轉換為電信號。該電信號 經(jīng)信號放大器7放大，以滿足鎖定放大器8對信號強度的要求。放大后的電信號送入鎖定放 大器8。被測試件11位于機械斬光器3和聚光透鏡4之間的光路上。光電耦合器9自被測試 件ll前的光路探測原始交流測試光，并將得到的電信號送入鎖定放大器8。測試的第一步是 空測，即不放入被測試件ll，信號放大器7給出的測試信號為VlQ第二歩是實測，即放入被 測試件ll，信號放大器7給出的測試信號為V2。不論是V,還是V2，均由鎖定放大器8將其 與來自光電耦合器9的電信號做相關運算，消除測試裝置因所存在的固有噪聲如1/f噪聲所造 成的誤差，以及殘留背景噪聲的干擾。第三步求出V2與V!的比值從而得到被測試件11的光 學透過率。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有測試裝置采用機械斬光器調(diào)制測試光，所得到的交流光并不是嚴格的矩形波，光電 探測器所給出的電信號也就不是嚴格的矩形波信號，因此，測試精度較低。并且，由于機械 斬光器為大型精密機械部件，體積大、價格高，直接導致測試裝置體積龐大、價格昂貴。為 了提高光學元件光學透過率測試裝置的測試精度，減小測試裝置體積、降低測試裝置價格， 我們發(fā)明了一種基于光源電調(diào)制的光學透過率測試裝置。
本發(fā)明之測試裝置其結構為，見圖2所示，光源1與電源10構成回路，光源l、準直透 鏡2、聚光透鏡4光學同軸，積分球5進光口位于聚光透鏡4焦點處，光電探測器6位于積 分球5球體遠離進光口處，其特征在于，光電探測器6接微處理器12，信號發(fā)生器13的脈 沖調(diào)制信號輸出端與可控開關管14相連，信號發(fā)生器13的脈沖控制信號輸出端與微處理器12相連，可控開關管14位于光源1與電源10構成回路上。
所述技術方案的技術效果在于，信號發(fā)生器13產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號，見圖3所示，同時產(chǎn) 生脈沖控制信號，見圖4所示。脈沖調(diào)制信號和脈沖控制信號初始時間統(tǒng)一，脈沖控制信號 的脈沖頻率為脈沖調(diào)制信號的倍頻，脈沖控制信號的脈沖寬度小于等于光電探測器6輸出的 脈沖測試信號平坦高電平寬度，見圖5所示。脈沖控制信號被送入微處理器12。脈沖調(diào)制信 號通過可控開關管14開閉光源1，將測試光調(diào)制為交流光，從而區(qū)別于背景光，使得測試過 程能夠在亮場中進行，避免在暗室中測試所存在的不便。該交流光經(jīng)準直透鏡2準直后，經(jīng) 聚光透鏡4進入積分球5勻光，再由光電探測器6探測并轉換為脈沖測試信號。該脈沖測試 信號被送入微處理器12。由于光源l采用鹵素燈，測試光因鹵素燈發(fā)熱而產(chǎn)生。在可控開關 管14的導通與斷開過程中，測試光達到預定測試強度對應的色溫需要一段過渡時間，同時， 測試光強度降到最低值對應的色溫也需要一段過渡時間，因此，調(diào)制后得到的交流光并不是 嚴格的矩形波光信號，而只是近似矩形波光信號。因而，由光電探測器6探測并轉換的脈沖 測試信號也不是嚴格的矩形波電信號，見圖5所示。因此，微處理器12首先根據(jù)脈沖控制信 號采集脈沖測試信號，使得用于計算光學透過率的脈沖測試信號屬于嚴格的矩形波，見圖6 所示。其次，由微處理器12對脈沖控制信號與屬于嚴格矩形波的脈沖測試信號做相關運算， 消除測試裝置因所存在的固有噪聲如1/f噪聲所造成的誤差，以及殘留背景噪聲的干擾。第三， 由微處理器12根據(jù)空測、實測所獲得的經(jīng)過前兩個步驟處理的脈沖測試信號計算被測試件 11的光學透過率?？梢姡c現(xiàn)有技術相比，根據(jù)本發(fā)明之裝置測試的光學透過率所依據(jù)的測 試信號屬于嚴格的矩形波，從而提高測試精度。同時，本發(fā)明采用微處理器12、信號發(fā)生器 13、可控開關管14取代機械斬光器3實現(xiàn)測試光的調(diào)制，減小了測試裝置的體積，降低了測 試裝置的成本。最終實現(xiàn)了發(fā)明目的。


圖1是現(xiàn)有單光路機械調(diào)制光學透過率測試裝置結構示意圖。圖2是本發(fā)明之基于光源 電調(diào)制的光學透過率測試裝置結構示意圖，該圖兼作為摘要附圖。圖3是本發(fā)明之測試裝置 中的信號發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖調(diào)制信號波形圖。圖4是本發(fā)明之測試裝置中的信號發(fā)生器所 產(chǎn)生的脈沖控制信號波形圖。圖5是本發(fā)明之測試裝置中的光電探測器所探測并轉換的脈沖 測試信號波形圖。圖6是本發(fā)明之測試裝置中的微處理器根據(jù)脈沖控制信號所采集的用于計 算光學透過率的脈沖測試信號波形圖。圖7是本發(fā)明之測試裝置中的信號發(fā)生器的具體結構 框圖。
具體實施例方式
光源1與電源IO構成回路，光源1采用24V、 150W鹵素燈，電源10采用低壓直流電源。光源l、準直透鏡2、聚光透鏡4光學同軸，積分球5進光口位于聚光透鏡4焦點處，光 電探測器6位于積分球5球體遠離進光口處，光電探測器6采用光電倍增管或者光電池。光 電探測器6接微處理器12，信號發(fā)生器13的脈沖調(diào)制信號輸出端與可控開關管14相連，信 號發(fā)生器13的脈沖控制信號輸出端與微處理器12相連，可控開關管14位于光源1與電源 IO構成回路上。
信號發(fā)生器13由振蕩器、光電耦合隔離器、功率放大器和移相器組成，見圖7所示。在 信號發(fā)生器13內(nèi)部，振蕩器與光電耦合隔離器、移相器分別相連，光電耦合隔離器與功率放 大器相連。對外功率放大器與可控開關管14相連，移相器與微處理器12相連。振蕩器的核 心元件為555定時器，產(chǎn)生兩路脈沖矩形波信號。其中一路為脈沖調(diào)制信號，先通過光電耦 合隔離器，再經(jīng)功率放大器，最后傳輸?shù)娇煽亻_關管14。光電耦合隔離器的作用在于防止反 向干擾電流干擾振蕩器的工作。功率放大器的作用在于使脈沖調(diào)制信號的強度符合可控開關 管14的要求。另一路為脈沖控制信號，通過移相器傳輸?shù)轿⑻幚砥?2。移相器的作用在于 保證在微處理器12內(nèi)，脈沖控制信號與脈沖測試信號時間延遲一致。
權利要求
1、一種基于光源電調(diào)制的光學透過率測試裝置，光源(1)與電源(10)構成回路，光源(1)、準直透鏡(2)、聚光透鏡(4)光學同軸，積分球(5)進光口位于聚光透鏡(4)焦點處，光電探測器(6)位于積分球(5)球體遠離進光口處，其特征在于，光電探測器(6)接微處理器(12)，信號發(fā)生器(13)的脈沖調(diào)制信號輸出端與可控開關管(14)相連，信號發(fā)生器(13)的脈沖控制信號輸出端與微處理器(12)相連，可控開關管(14)位于光源(1)與電源(10)構成回路上。
2、 根據(jù)權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，信號發(fā)生器(13)由振蕩器、光電耦 合隔離器、功率放大器和移相器組成；在信號發(fā)生器(13)內(nèi)部，振蕩器與光電耦合隔離器、 移相器分別相連，光電耦合隔離器與功率放大器相連；對外功率放大器與可控開關管(14) 相連，移相器與微處理器(12)相連。
3、 根據(jù)權利要求2所述的測試裝置，振蕩器的核心元件為定時器，產(chǎn)生兩路脈沖矩形波 信號。
全文摘要
基于光源電調(diào)制的光學透過率測試裝置屬于光學測試技術領域?，F(xiàn)有測試裝置采用機械斬光器調(diào)制測試光，所得到的交流光并不是嚴格的矩形波，光電探測器所給出的電信號也就不是嚴格的矩形波信號，因此，測試精度較低。并且，由于機械斬光器為大型精密機械部件，體積大、價格高，直接導致測試裝置體積龐大、價格昂貴。本發(fā)明其結構為，光源與電源構成回路，光源、準直透鏡、聚光透鏡光學同軸，積分球進光口位于聚光透鏡焦點處，光電探測器位于積分球球體遠離進光口處，光電探測器接微處理器，信號發(fā)生器的脈沖調(diào)制信號輸出端與可控開關管相連，脈沖控制信號輸出端與微處理器相連，可控開關管位于光源與電源構成回路上。本發(fā)明應用于光學元件的光學透過率測試。
文檔編號G02B27/09GK101532907SQ20091006687
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權日2009年4月27日
發(fā)明者丁紅昌, 于正林, 陽 向, 濤 姜, 曹國華, 蘇成志 申請人:長春理工大學