專利名稱：一種新型的防污染數(shù)字亮度計的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型的防污染數(shù)字亮度計，屬于亮度檢測技術領域。
背景技術：
亮度計是主要應用于機場、高速公路、電影電視、交通信號、建筑、大氣光度學等領域的常用測試儀器。特別是在機場和高速公路對能見度的測量，需要一個穩(wěn)定可靠的亮度計測試儀器。目前，公知的亮度計構造一般主要是由成像鏡頭、光電探測器、I/V變換單元、A/D 或者V/F變換單元、處理控制單元和數(shù)據(jù)顯示單元組成。外界的被測光通過成像鏡頭聚焦到光電探測器上；光電探測器一般都是輸出一個電流量；經(jīng)過ΙΛ變換后轉換為一個電壓量；再經(jīng)過A/D或者V/F變換將這個模擬量轉換為數(shù)字或者頻率量；處理控制單元采集此數(shù)字或者頻率量，再通過計算轉換為亮度值顯示給用戶。但是，此結構不適用于長期室外連續(xù)工作環(huán)境，其中的ΙΛ變換、A/D變換或者V/F變換元器件受外界影響波動較大，并且長時間放置于室外前置成像鏡頭污染問題也是一個嚴重問題，嚴重影響最后的測量精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

實用新型內容為了克服現(xiàn)有亮度計測量精度低、穩(wěn)定性差和前置成像鏡頭易被污染的問題，本實用新型提供一種新型的防污染數(shù)字亮度計，不僅能消除外界溫度對測試結果的影響，而且測量裝置在室外惡劣環(huán)境也可以長時間連續(xù)穩(wěn)定工作。本實用新型解決技術問題所采用的技術方案如下一種新型的防污染數(shù)字亮度計，包括前置保護罩，前置保護玻璃、薄膜電熱膜、加熱片、成像透鏡、濾光片、衰減片、光電探測器、數(shù)字電路采集板、電源轉換板、交流變壓器、 固定底板、電源和通信連接器、帶保溫層的外殼；其特征在于，在前置保護罩的內層貼上薄膜電熱膜，使前置保護玻璃的前端形成一個熱氣流，防止灰塵落到前置保護玻璃上；前置保護玻璃固定在外殼的光線入口處；成像透鏡、濾光片、衰減片和光電探測器位于外殼內，并依次排列于前置保護玻璃的后面，且前置保護玻璃、成像透鏡、濾光片、衰減片和光電探測器的中心點在同一直線上；數(shù)字電路采集板和電源轉換板采用疊加的方式安裝在外殼內， 放置于光電探測器的后面，數(shù)字電路采集板與光電探測器連接；交流變壓器位于外殼內最后端，與電源轉換板連接；內部設備全部安裝固定到固定底板上，固定底板的右下方是對外電源和通信連接器。本實用新型的測量原理是外界環(huán)境光通過前置保護玻璃、成像透鏡、濾光和衰減片成像于光電探測器上。光電探測器根據(jù)相應的亮度輸出一個頻率量，數(shù)字電路采集板上的頻率計數(shù)邏輯模塊采集此頻率信號，并且把結果輸出給單片機，單片機計算并處理輸出瞬時值、1分鐘平均值和10分鐘平均值。本實用新型的有益效果是使用數(shù)字的光電探測器直接輸出頻率信號代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬光電探測器輸出的模擬信號，簡化其中的ΙΛ、A/D或者V/F變換，使測量更加簡單，結果更加準確。再加一個前置防污染的保護結構，使得本實用新型具有測量效率高、測量誤差小、系統(tǒng)高可靠性等優(yōu)點。

圖1是本實用新型防污染數(shù)字亮度計的結構示意圖。圖中1、前置保護罩，2、薄膜電熱膜，3、外殼內層保溫層，4、加熱片，5、前置保護玻璃，6、成像透鏡，7、濾光片，8、衰減片，9、光電探測器，10、數(shù)字電路采集板，11、電源轉換板， 12、電源和通信連接器，13、交流變壓器，14、固定底板，15、外殼。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。如圖1所示，本實用新型的亮度計包括前置保護罩1、薄膜電熱膜2、外殼內層保溫層3、加熱片4、前置保護玻璃5、成像透鏡6、濾光片7、衰減片8、光電探測器9、數(shù)字電路采集板10、電源轉換板11、電源和通信連接器12、交流變壓器13、固定底板14和外殼15 ； 在前置保護罩1的內層貼上薄膜電熱膜2 ；前置保護玻璃5固定在外殼15左側的光線入口處；加熱片4固定于外殼15的左上側；成像透鏡6、濾光片7、衰減片8和光電探測器9位于外殼15內，并依次排列于前置保護玻璃5的后面，且前置保護玻璃5、成像透鏡6、濾光片7、 衰減片8和光電探測器9的中心點在同一直線上；數(shù)字電路采集板10和電源轉換板11采用疊加的方式安裝在外殼15內，放置于光電探測器9的后面，數(shù)字電路采集板10與光電探測器9連接；交流變壓器13位于外殼15內的最后端，與電源轉換板11連接；內部設備全部安裝固定到固定底板14上，固定底板14的右下方是對外電源和通信連接器12。前置保護罩1的內層貼上薄膜電熱膜2，使前置保護玻璃5的前端形成一個熱氣流，防止灰塵落到前置保護玻璃5上，薄膜電熱膜2使用材料是聚酰亞胺(PI)薄膜電熱膜。外界環(huán)境光通過前置保護玻璃5、成像透鏡6、濾光片7和衰減片8成像于光電探測器9上。加熱片4既可以防止前置保護玻璃5的凝霜和結露，又可以加熱設備內部的溫度，加熱片4選擇帶恒溫加熱的鋁外殼型PTC發(fā)熱件，不需要單片機的控制；并且本實用新型的亮度計設計時在外殼15的內上側、內下側和內右側都貼上保溫層3，主要材料是EVA海綿。光電探測器9使用Hamamatsu公司的S9705傳感器，由于S9705的光譜響應曲線與人眼的不同，所以需要加一個濾光片，使得最后的光譜曲線跟人眼一致；又由于S9705 正常測量的最大亮度是lOOOcd/m2，機場或高速公路要求的亮度計最大測量30000cd/ m2-40000cd/m2，所以考慮在傳感器的前面還需要加一個衰減40倍的衰減片8，使得測量的結果擴大到40000cd/m2。數(shù)字電路采集板10主要由頻率計數(shù)邏輯模塊、單片機處理模塊和通信模塊組成， 頻率計數(shù)邏輯模塊設計時選用了 CLPD芯片，型號是ΕΡΜΜ0，實現(xiàn)頻率的計數(shù)，計數(shù)原理是先對輸入的頻率信號20分頻，再讓這個20分頻后的信號與上一個20MHz的信號，統(tǒng)計每一組20MHz信號通過的個數(shù)，由此來計算頻率值，并把此值傳給單片機。由整個測量系統(tǒng)的線性度，可以推算出亮度與輸出頻率也是成線性的。使用線性公式B = aF+b來計算，式中，B表示亮度，F(xiàn)表示輸出頻率，標定時選擇2個點來確定a和b的值。正常工作時單片機測量出頻率值，根據(jù)公式即可算出最后的亮度值。 電源轉換板11主要是將交流變壓器13輸出的交流信號轉換為直流信號，為整個系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定的直流電壓源。
權利要求1.一種新型的防污染數(shù)字亮度計，包括前置保護罩(1)、薄膜電熱膜O)、外殼內層保溫層(3)、加熱片(4)、前置保護玻璃(5)、成像透鏡(6)、濾光片(7)、衰減片(8)、光電探測器(9)、數(shù)字電路采集板(10)、電源轉換板(11)、電源和通信連接器(12)、交流變壓器(13)、 固定底板(14)和外殼(15)；其特征在于，薄膜電熱膜(2)貼在前置保護罩(1)的內層上； 前置保護玻璃(5)固定在外殼(15)左側的光線入口處；加熱片(4)固定于(15)左上側；成像透鏡(6)、濾光片(7)、衰減片(8)和光電探測器(9)位于外殼(15)內，并依次排列于前置保護玻璃( 的后面，且前置保護玻璃(5)、成像透鏡(6)、濾光片(7)、衰減片(8)和光電探測器(9)的中心點在同一直線上；數(shù)字電路采集板(10)和電源轉換板(11)采用疊加的方式安裝在外殼(1 內，放置于光電探測器(9)的后面，數(shù)字電路采集板(10)與光電探測器(11)連接；交流變壓器(13)位于外殼(15)內的最后端，與電源轉換板(11)連接；成像透鏡(6)、濾光片(7)、衰減片(8)、光電探測器(9)、數(shù)字電路采集板(10)、電源轉換板(11) 和交流變壓器(1 均固定在固定底板(14)上；電源和通信連接器(1 安裝在外殼(15) 外部，位于固定底板(14)的右下方。
2.如權利要求1所述的一種新型的防污染數(shù)字亮度計，其特征在于，所述薄膜電熱膜 (2)為聚酰亞胺薄膜電熱膜。
3.如權利要求1所述的一種新型的防污染數(shù)字亮度計，其特征在于，所述光電探測器 (9)為S9705傳感器。
4.如權利要求1所述的一種新型的防污染數(shù)字亮度計，其特征在于，所述數(shù)字電路采集板(10)包括頻率計數(shù)邏輯模塊，該頻率計數(shù)邏輯模塊是型號為EPMMO的CLPD芯片。
5.如權利要求1所述的一種新型的防污染數(shù)字亮度計，其特征在于，所述加熱片(4)為帶恒溫加熱的鋁外殼型PTC發(fā)熱件。
專利摘要本實用新型公開一種新型的防污染數(shù)字亮度計，屬于亮度檢測技術領域。該亮度計包括前置保護罩、前置保護玻璃、薄膜電熱膜、加熱片、成像透鏡、濾光片、衰減片、光電探測器、數(shù)字電路采集板、電源轉換板、交流變壓器、帶保溫層的外殼、電源和通信連接器。外界環(huán)境光通過前置保護玻璃、成像透鏡、濾光片和衰減片成像于光電探測器上，光電探測器直接輸出頻率信號，數(shù)字電路采集板上的頻率計數(shù)邏輯模塊完成對頻率的計數(shù)邏輯，單片機采集此計數(shù)，并計算處理輸出瞬時值亮度值、1分鐘平均亮度值和10分鐘平均亮度值，并且前置保護罩上的薄膜電熱膜能夠有效的防止前置保護玻璃污染。本實用新型優(yōu)點是檢測效率高、誤差小、長時間穩(wěn)定工作。
文檔編號G01J1/02GK202195881SQ20112031443
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權日2011年8月26日
發(fā)明者劉薇, 熊偉, 王春波, 王韜 申請人:長春希邁氣象科技股份有限公司