專利名稱：一種光學(xué)透過率測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型 涉及ー種光學(xué)透過率測(cè)試裝置，屬于光度學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)光學(xué)系統(tǒng)而言，透過率是ー個(gè)很重要的技術(shù)指標(biāo)，標(biāo)志著光學(xué)儀器傳輸某一波段光輻射能的強(qiáng)弱，通常將其定義為出射光通量和入射光通量的比值。它的大小影響著光學(xué)系統(tǒng)的成像信噪比高低，是系統(tǒng)能量傳輸?shù)闹匾笜?biāo)。光學(xué)系統(tǒng)透過率一般可分為光譜透過率和積分透過率。光譜透過率就是對(duì)不同波段的単色光的透過率進(jìn)行測(cè)量，常用于工作在単色光情況下的系統(tǒng)；與之對(duì)應(yīng)的積分透過率即對(duì)由単色光組合而成的復(fù)色光透過率進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)用在大多數(shù)的可見光系統(tǒng)中。主要的透過率測(cè)試方法有單光路測(cè)試法和雙光路測(cè)試法。單光路測(cè)試法是將被測(cè)樣品放在測(cè)試光路中得到的實(shí)測(cè)值與撤掉后的空測(cè)值之比，作為被測(cè)樣品的透過率。而雙光路測(cè)試法則是將光束經(jīng)分光鏡分為兩束光，一路通過被測(cè)樣品，是為實(shí)測(cè)，另一路不通過被測(cè)樣品，是為空測(cè)，再將二者比值作為樣品的透過率值。單光路法主要有積分球法和大面積均勻光源法。而積分球法的信號(hào)接收采用的是大面積、高靈敏度的接收器，這是ー種傳統(tǒng)的測(cè)量透鏡可見光波段透過率的方法，也可用來測(cè)試紅外波段的系統(tǒng)。這種方法的缺點(diǎn)是，積分球體積較為龐大，制造積分球比較困難，且要求探測(cè)器具有足夠高的靈敏度。傳統(tǒng)的單光路測(cè)試法無法保證空測(cè)和實(shí)測(cè)時(shí)光源強(qiáng)度的一致性，檢測(cè)誤差較大，且不通過調(diào)制的話，無法避免背景噪聲的干擾，實(shí)驗(yàn)精度很難保證。雙光路測(cè)試法是對(duì)單光路的改進(jìn)和完善，特點(diǎn)是測(cè)試精度較高，測(cè)試速度快，缺點(diǎn)是其裝置較為復(fù)雜，光路的調(diào)節(jié)很困難。與本實(shí)用新型相近的已有技術(shù)專利“陰罩透過率測(cè)試傳感器”，專利號(hào)200420079825. 9，該專利采用的是單光路測(cè)試法，優(yōu)點(diǎn)是采用了準(zhǔn)直性較高的半導(dǎo)體激光器，能量比較集中，方向性好，整個(gè)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但是測(cè)試時(shí)未考慮光源的光強(qiáng)穩(wěn)定性問題，空測(cè)和實(shí)測(cè)有個(gè)時(shí)間差，在這段時(shí)間差內(nèi)光強(qiáng)變化需考慮；此外，也沒有采取抑制背景光干擾的措施，這樣會(huì)増加信號(hào)處理的難度。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種簡(jiǎn)易的、低成本的光學(xué)透過率測(cè)試裝置，其目的在于在簡(jiǎn)化光路的同時(shí)，采用內(nèi)調(diào)制，即電源調(diào)制對(duì)發(fā)出的光信號(hào)進(jìn)行間接調(diào)制，抑制背景光的干擾，采用穩(wěn)壓電源來穩(wěn)定光源的光強(qiáng)，最終提高測(cè)量精度。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種簡(jiǎn)易的、低成本的光學(xué)透過率測(cè)試裝置。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案，如圖I所示包括LED光源I、顯微物鏡2、孔徑光闌3、擴(kuò)束鏡4、待測(cè)平板玻璃5、聚光鏡6、光電ニ極管7、信號(hào)處理電路8、A/D轉(zhuǎn)換器9、微機(jī)處理系統(tǒng)10 ;如圖2所示，裝置中涉及到的穩(wěn)壓電源均采用圖2所示電路；如圖3所示，LED光源I的供電電源為脈沖電源，米用555定時(shí)器和光電稱合器件組成。[0010]在LED光源I光束傳播的光軸上，從左到右依次安置LED光源I、顯微物鏡2、孔徑光闌3、擴(kuò)束鏡4、待測(cè)平板玻璃5、聚光鏡6、光電二極管7 ；LED光源I發(fā)射出的發(fā)散光束被顯微物鏡2接收，然后會(huì)聚，在其會(huì)聚處安置孔徑光闌3進(jìn)行攔光，通過孔徑光闌3的光束再用擴(kuò)束鏡4進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光線垂直通過待測(cè)平板玻璃5，再被聚光鏡6會(huì)聚到光電二極管7的光敏面上，光電二極管的輸出端與信號(hào)處理電路8的輸入相連，電信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理電路8放大濾波后，輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器9的信號(hào)輸入接口，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換器9的輸出端與微機(jī)輸入接口 相連,將數(shù)字信號(hào)輸入到微機(jī)處理系統(tǒng)10中處理并顯示透過率值。由于LED光源的光強(qiáng)穩(wěn)定性較高，采用LED光源可以增裝置的測(cè)試精度，光源的供電電源采用脈沖調(diào)制，即對(duì)輸出光信號(hào)調(diào)制，可以有效地抑制背景光干擾，由于顯微物鏡焦距短，可以縮短光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)，使系統(tǒng)更緊湊，對(duì)于光信號(hào)的探測(cè)接收，光電二極管有著響應(yīng)速度快、頻率響應(yīng)特性好，噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的積極效果對(duì)光信號(hào)采用電源調(diào)制來抑制背景光的干擾，保證了測(cè)試精度，極大地簡(jiǎn)化了光路，減小了裝置成本。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例的裝置原理圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的+15V和-15V直流穩(wěn)壓電源電路圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的LED光源的脈沖電源電路圖。具體實(shí)施實(shí)例本實(shí)用新型實(shí)施例按圖I所示的裝置結(jié)構(gòu)實(shí)施，圖I中的LED光源I采用綠光光源，光譜輻射的峰值波長(zhǎng)為546nm，功率為1W，圖I中的顯微物鏡2焦距fl = 17mm,圖I中的擴(kuò)束鏡4、聚光鏡6聚焦分別為f2 = 100mm, f3 = 150mm,圖I中的待測(cè)平板玻璃5采用口徑D = 50mm的平板UV鏡，圖I中的光電二極管7采用大恒光電的型號(hào)BPW21R的光電二極管。其峰值響應(yīng)波長(zhǎng)為560nm，圖I中的A/D轉(zhuǎn)換器9采用K7512數(shù)據(jù)采集卡。本實(shí)用新型實(shí)施例中的直流穩(wěn)壓電源均采用圖2所示的電源電路，圖2中的穩(wěn)壓器采用79系列三端穩(wěn)壓器。本實(shí)用新型實(shí)施例中的LED光源的供電電源采用如圖3所示的脈沖電源電路，圖3中采用555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖波形，采用型號(hào)6N137的光電耦合器來控制電路的通斷。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，將LED光源I置于顯微物鏡2之前，使光線匯聚進(jìn)入孔徑光闌3。調(diào)整擴(kuò)束鏡4位置使孔徑光闌3位于擴(kuò)束鏡4的物方焦平面上，這樣經(jīng)擴(kuò)束得到一束平行出射的光線。在系統(tǒng)已經(jīng)調(diào)好共軸的情況下，調(diào)整光電二極管7的所在位置，使由聚光鏡6會(huì)聚的光聚焦到光電二極管7的光敏面上，光路即搭建完畢。之后接通電源，LED光源I經(jīng)脈沖電源調(diào)制發(fā)出交變的光信號(hào)，測(cè)量無被測(cè)樣品時(shí)的相關(guān)電信號(hào)并進(jìn)行后續(xù)處理得到空測(cè)時(shí)光通量。之后在擴(kuò)束鏡4與聚光鏡6之間加入待測(cè)平板玻璃5并調(diào)節(jié)光路使樣品與光軸間垂直。由于加入了待測(cè)平板玻璃5，樣品會(huì)反射一部分光線，這部分反射的光線會(huì)反射由擴(kuò)束鏡4反向成像至孔徑光闌3處，可以通過反射回來的像點(diǎn)是否位于孔徑光闌3中心為基準(zhǔn)來調(diào)整待測(cè)平板玻璃5的位置使之與光軸垂直，調(diào)整好之后即可測(cè)量，并進(jìn)行后續(xù)處理得到實(shí)測(cè)時(shí)的光通量，在微機(jī)處理系統(tǒng)10中做自動(dòng)相除并顯示透過率值。為了提高精度，以多次采樣測(cè)量取平均值作為結(jié)果。上述實(shí)施例不以任何形式限制本實(shí)用新型，凡采用等同替換 或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)透過率測(cè)試裝置，包括LED光源、顯微物鏡、孔徑光闌、擴(kuò)束鏡、待測(cè)平板玻璃、聚光鏡、光電二極管、信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微機(jī)處理系統(tǒng),其特征在于在LED光源光束傳播的光軸上，從左到右依次安置LED光源、顯微物鏡、孔徑光闌、擴(kuò)束鏡、待測(cè)平板玻璃、聚光鏡、光電二極管；LED光源發(fā)射出的發(fā)散光束被顯微物鏡接收，然后會(huì)聚，在其會(huì)聚處安置孔徑光闌進(jìn)行攔光，通過孔徑光闌的光束再用擴(kuò)束鏡進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光線垂直通過待測(cè)平板玻璃，再被聚光鏡會(huì)聚到光電二極管的光敏面上，光電二極管的輸出端與信號(hào)處理電路的輸入相連，電信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理電路放大濾波后，輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入接口，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與微機(jī)輸入接口相連，將數(shù)字信號(hào)輸入到微機(jī)處理系統(tǒng)中處理并顯示透過率值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)透過率測(cè)試裝置，其特征在于LED光源的供電電源為脈沖電源。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)透過率測(cè)試裝置，包括LED光源、顯微物鏡、孔徑光闌、擴(kuò)束鏡、待測(cè)平板玻璃、聚光鏡、光電二極管、信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微機(jī)處理系統(tǒng)。在光源光束傳播的光軸上，從左到右依次安置LED光源、顯微物鏡、孔徑光闌、擴(kuò)束鏡、待測(cè)平板玻璃、聚光鏡、光電二極管；LED光源發(fā)出的光束被顯微物鏡接收，然后會(huì)聚，在其會(huì)聚處安置孔徑光闌攔光，通過孔徑光闌的光束再用擴(kuò)束鏡進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光線垂直通過待測(cè)樣品，然后被聚光鏡會(huì)聚到光電二極管的光敏面上，光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸出的電信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理電路處理后，用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)輸入到微機(jī)處理系統(tǒng)中自動(dòng)處理，并顯示透過率值。
文檔編號(hào)G01N21/59GK202522516SQ20122008517
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者馮科, 李勁松 申請(qǐng)人:中國計(jì)量學(xué)院